CN112731551A - 一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统。该方法包括：在勘探区选定勘探测线；在所述勘探测线上确定测量点；采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集所述测量点的微动数据；从所述微动数据中获取天然源面波的频率‑速度谱；基于天然源面波的频率‑速度谱提取所述天然源面波的频散曲线；对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构；基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构；基于所述勘探测线下方的横波速度结构，确定所述测量线处是否存在天窗构造。本发明提供的天窗构造探测方法及系统具有经济、绿色、快速有效的优势，能够为砂岩型铀矿的成矿环境研究提供技术支撑。

Description

一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统

技术领域

本发明涉及砂岩铀矿勘查领域，特别是涉及一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统。

背景技术

在砂岩铀矿的勘查中，天窗构造是一个重要的找矿标志，可以为砂岩型铀矿的勘查指明方向。在以往构造天窗的勘查中，主要采用钻探、电磁法、二维地震勘探方法，其中钻探和二维地震勘探虽然精度较高，但施工周期长且破坏性大，不够经济环保；电磁法施工简便，但受环境电磁干扰等因素影响，探测精度有限，难以准确划分天窗构造位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，包括：

在勘探区选定勘探测线；

在所述勘探测线上确定测量点；

采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集所述测量点的微动数据；

从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱；

基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线；

对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构；

基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构；

基于所述勘探测线下方的横波速度结构，确定所述测量线处是否存在天窗构造。

可选的，所述在所述勘探测线上确定测量点，具体包括：

在所述勘探测线上以设定间距设置测量点。

可选的，所述采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，具体包括：

以所述测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为所述测量点，在各等边三角形的顶点和/或各边的中点布置所述微动数据采集设备。

可选的，所述从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱，具体包括：

利用空间自相关法，从所述微动数据中获取天然源面波，并获取所述天然源面波的频率-速度谱数据。

可选的，所述基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线，具体包括：

从所述频率-速度谱数据中提取出每个频率值的能量极大值对应的速度值，得到所述天然源面波的频率-速度曲线。

可选的，所述对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构，具体包括：

确定地下地层的初始模型，所述初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；

基于所述初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线；

模型修正：将所述理论频散曲线和实测的所述频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；

基于修正后的模型，计算修正后的模型的理论频散曲线，并跳转至所述模型修正步骤；直到所述理论频散曲线与实测的所述频散曲线的拟合程度满足设定条件为止，获得最终模型的地下地层的各参数。

可选的，所述基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构，具体包括：

基于各测量点处的地下横波速度结构，通过插值计算，得到整条勘探测线下方的横波速度结构。

本发明还提供了一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统，包括：

勘探测线确定模块，用于在勘探区选定勘探测线；

测量点确定模块，用于在所述勘探测线上确定测量点；

微动数据采集设备布置模块，用于采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集所述测量点的微动数据；

频率-速度谱提取，用于从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱；

频散曲线提取模块，用于基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线；

测量点地下横波速度结构反演模块，用于对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构；

勘探测线地下横波速度结构确定模块，用于基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构；

天窗构造存在确定模块，用于基于所述勘探测线下方的横波速度结构，确定所述测量线处是否存在天窗构造。

可选的，所述微动数据采集设备布置模块，具体包括：

微动数据采集设备布置单元，用于以所述测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为所述测量点，在各等边三角形的顶点和/或中点布置所述微动数据采集设备。

可选的，所述测量点地下横波速度结构反演模块，具体包括：

地层初始模型确定单元，用于确定地下地层的初始模型，所述初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；

理论频散曲线计算单元，用于基于所述初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线；

模型修正单元，用于将所述理论频散曲线和实测的所述频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；

地下地层参数确定单元，用于基于修正后的模型，计算修正后的模型的理论频散曲线，并跳转至所述模型修正步骤；直到所述理论频散曲线与实测的所述频散曲线的拟合程度满足设定条件为止，获得最终模型的地下地层的各参数。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法及系统通过在地表采集微动数据，并通过对微动数据的处理和反演，获取地下地层的横波速度结构，进而据此推断地下地质结构，以探测砂岩铀矿有利成矿天窗构造的位置。相较于现有技术，本发明更加经济环保，且不受电磁干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1中布站方式的示意图；

图3为本发明实施例2提供的砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，该方法包括以下步骤：

步骤101：在勘探区选定勘探测线。

步骤102：在勘探测线上确定测量点，比如，在勘探测线上以设定间距设置测量点，可以根据实际的情况选择100米间距或200米间距，一般情况下不应该大于200米间距。

步骤103：采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集测量点的微动数据。该微动数据采集设备可以为单分量低频检波器，其固有频率应低于2Hz。该微动数据是通过低频检波器采集的自然界中的连续微弱的震动信号，即指自然界中因自然活动(如地震、潮汐、海浪、气压变动或风动等)引起的在地球表面传播的振动信号。在完成台站布设后，对测量点处的微动数据进行采样，优选的，采样间隔选取10ms或更小，采样时长选择30分钟或更长。

步骤104：从微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱，具体的，可以利用空间自相关法，对低频检波器采集的微动数据进行处理，从中获取天然源面波，并获取天然源面波的频率-速度谱数据。

步骤105：基于天然源面波的频率-速度谱提取天然源面波的频散曲线，具体可以采用以下方式实现：在微动信号的频率-速度谱中，提取出每个频率值的能量最佳极大值对应的速度值，进而获取微动信号的频散曲线，即频率-速度曲线。

步骤106：对频散曲线进行反演，得到测量点处的地下横波速度结构。

步骤107：基于各测量点处的地下横波速度结构，确定勘探测线下方的横波速度结构。

步骤108：基于勘探测线下方的横波速度结构，确定测量线处是否存在天窗构造。即根据地下地层的横波速度结构，解释地下地层的展布情况，获取地下的地质结构，进而判断是否存在天窗构造。

作为本实施例的一种实施方式，步骤103中所述的布站方式可以具体采用以下方式：

以测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为测量点，在各等边三角形的顶点和/或中点布置微动数据采集设备。具体的，如图2所示，以测量点为中心，采用4层嵌套式等边三角形布置方式，4层三角形的边长分别为150米、300米、400米和600米，在每层等边三角形的顶点和最小三角形的中点(即测量点)布设一台单分量低频检波器，即每个测量点需要布设13台低频检波器。

作为本实施例的一种实施方式，步骤106中反演的过程可以如下：

首先给定地下地层的初始模型，该初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；基于建立的初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线，然后将其和实际观测的频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；基于修正后的模型，继续计算理论频散曲线，并与实际频散曲线进行对比，继续对模型进行修正；通过不断迭代修正模型，拟合频散曲线，直到计算的频散曲线和实测的频散曲线达到一定条件下的最优拟合程度为止，则得到最终的地下地层的各项参数，包括地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度。

实施例2

参见图3，本实施例提供了一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统，该系统包括：

勘探测线确定模块301，用于在勘探区选定勘探测线；

测量点确定模块302，用于在勘探测线上确定测量点；

微动数据采集设备布置模块303，用于采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集测量点的微动数据；

频率-速度谱提取304，用于从微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱；

频散曲线提取模块305，用于基于天然源面波的频率-速度谱提取天然源面波的频散曲线；

测量点地下横波速度结构反演模块306，用于对频散曲线进行反演，得到测量点处的地下横波速度结构；

勘探测线地下横波速度结构确定模块307，用于基于各测量点处的地下横波速度结构，确定勘探测线下方的横波速度结构；

天窗构造存在确定模块308，用于基于勘探测线下方的横波速度结构，确定测量线处是否存在天窗构造。

其中，测量点确定模块302，具体包括：

测量点确定单元，用于在勘探测线上以设定间距设置测量点。

微动数据采集设备布置模块303，具体包括：

微动数据采集设备布置单元，用于以测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为测量点，在各等边三角形的顶点和/或中点布置微动数据采集设备。

频率-速度谱提取模块304，具体包括：

频率-速度谱提取单元，用于利用空间自相关法，从微动数据中获取天然源面波，并获取天然源面波的频率-速度谱数据。

频散曲线提取模块305，具体包括：

频散曲线提取单元，用于从频率-速度谱数据中提取出每个频率值的能量极大值对应的速度值，得到天然源面波的频率-速度曲线。

测量点地下横波速度结构反演模块306，具体包括：

地层初始模型确定单元，用于确定地下地层的初始模型，初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；

理论频散曲线计算单元，用于基于初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线；

模型修正单元，用于将理论频散曲线和实测的频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；

地下地层参数确定单元，用于基于修正后的模型，计算修正后的模型的理论频散曲线，并跳转至模型修正单元；直到理论频散曲线与实测的频散曲线的拟合程度满足设定条件为止，获得最终模型的地下地层的各参数。

勘探测线地下横波速度结构确定模块307，具体包括：

勘探测线地下横波速度结构确定单元，用于基于各测量点处的地下横波速度结构，通过插值计算，得到整条勘探测线下方的横波速度结构。

本发明的有益技术效果在于：本发明通过在地表进行微动数据的采集，并通过微动数据的处理和反演，获取地下地层的横波速度结构，进而推断地下地质结构，探测砂岩铀矿有利成矿天窗构造的位置。该方法经济、绿色、快速有效，能够为砂岩型铀矿的成矿环境研究提供技术支撑。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，包括：

在勘探区选定勘探测线；

在所述勘探测线上确定测量点；

采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集所述测量点的微动数据；

从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱；

基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线；

对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构；

基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构；

基于所述勘探测线下方的横波速度结构，确定所述测量线处是否存在天窗构造。

2.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述在所述勘探测线上确定测量点，具体包括：

在所述勘探测线上以设定间距设置测量点。

3.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，具体包括：

以所述测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为所述测量点，在各等边三角形的顶点和/或各边的中点布置所述微动数据采集设备。

4.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱，具体包括：

利用空间自相关法，从所述微动数据中获取天然源面波，并获取所述天然源面波的频率-速度谱数据。

5.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线，具体包括：

从所述频率-速度谱数据中提取出每个频率值的能量极大值对应的速度值，得到所述天然源面波的频率-速度曲线。

6.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构，具体包括：

确定地下地层的初始模型，所述初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；

基于所述初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线；

模型修正：将所述理论频散曲线和实测的所述频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；

基于修正后的模型，计算修正后的模型的理论频散曲线，并跳转至所述模型修正步骤；直到所述理论频散曲线与实测的所述频散曲线的拟合程度满足设定条件为止，获得最终模型的地下地层的各参数。

7.根据权利要求1所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测方法，其特征在于，所述基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构，具体包括：

基于各测量点处的地下横波速度结构，通过插值计算，得到整条勘探测线下方的横波速度结构。

8.一种砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统，其特征在于，包括：

勘探测线确定模块，用于在勘探区选定勘探测线；

测量点确定模块，用于在所述勘探测线上确定测量点；

微动数据采集设备布置模块，用于采用设定的布站方式部署微动数据采集设备，以采集所述测量点的微动数据；

频率-速度谱提取，用于从所述微动数据中获取天然源面波的频率-速度谱；

频散曲线提取模块，用于基于天然源面波的频率-速度谱提取所述天然源面波的频散曲线；

测量点地下横波速度结构反演模块，用于对所述频散曲线进行反演，得到所述测量点处的地下横波速度结构；

勘探测线地下横波速度结构确定模块，用于基于各测量点处的地下横波速度结构，确定所述勘探测线下方的横波速度结构；

天窗构造存在确定模块，用于基于所述勘探测线下方的横波速度结构，确定所述测量线处是否存在天窗构造。

9.根据权利要求8所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统，其特征在于，所述微动数据采集设备布置模块，具体包括：

微动数据采集设备布置单元，用于以所述测量点为中心，采用多层嵌套式等边三角形的布置方式布置微动数据采集设备：各等边三角形的中心为所述测量点，在各等边三角形的顶点和/或中点布置所述微动数据采集设备。

10.根据权利要求8所述的砂岩铀矿天窗构造的微动探测系统，其特征在于，所述测量点地下横波速度结构反演模块，具体包括：

地层初始模型确定单元，用于确定地下地层的初始模型，所述初始模型包含地下每个地层的地层厚度、地层横波速度、地层纵波速度和地层密度；

理论频散曲线计算单元，用于基于所述初始模型，利用快速标量传递算法，计算初始模型的理论频散曲线；

模型修正单元，用于将所述理论频散曲线和实测的所述频散曲线进行对比，根据对比结果，对初始模型进行修正；

地下地层参数确定单元，用于基于修正后的模型，计算修正后的模型的理论频散曲线，并跳转至所述模型修正单元；直到所述理论频散曲线与实测的所述频散曲线的拟合程度满足设定条件为止，获得最终模型的地下地层的各参数。

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