CN114137619A - 一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统 - Google Patents

一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统，包括以下步骤：基于伟晶岩脉所在的目标地区，在每一个测点设置三个接地电极，采集两组接地电极之间的电场差；基于接地电极的设置位置，依据电场差，绘制多测道图；根据多测道图的横向变化，获取伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据电阻率变化特征确定伟晶岩脉的位置以及岩性特征；通过具有不同功能的功能模块，组成了勘探系统，用于实现本发明提到的勘探方法；本发明实现对陡倾斜伟晶岩细脉的精细探测，克服传统两点之间电场差观测方式对陡倾斜高阻细脉分辨能力差等问题。

Description

一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统
技术领域
本申请涉及伟晶岩型稀有金属勘探，具体而言，涉及一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统。
背景技术
锂铍等关键矿产资源是新能源、新材料、信息技术等战略性新兴产业和国防军工等行业的重要金属原材料，具有不可替代性。金属锂和铍是我国“深空探测”和“洁净能源产业”重要的金属材料，未来10-15年对锂铍资源的需求将呈几何数量级发展。目前锂铍资源对外寻找依存度高达80％以上，我国目前开发的锂铍矿床以伟晶岩型为主，是实现锂铍等稀有金属自给自足的主要突破类型。
虽然主要的锂铍矿床类型与岩浆及热液活动密切相关，但受限于锂铍矿床丰度，针对锂铍矿床的探测方法包括光谱研究、物性参数、高精度-高分辨率的航空磁测技术，无法直接对隐伏伟晶岩型锂铍资源进行探测。电磁勘探是实现金属矿产勘探的主要方法，但传统的电磁勘探多属于电磁感应类方法，对低阻目标的探测能力较强，对高阻目标的探测能力受到较大限制。电性源电磁方法虽然通过观测电场差分量对高阻目标的分辨能力有一定的提升，但受限于源本身激发的电磁场以水平电流形式产生，以横电场差为主，对高阻的探测能力依然受限，同时，该方法对电性结构的横向变化，特别是陡倾斜细脉的分辨能力不足。
发明内容
为了解决现有的技术问题，本申请提供了一种用于伟晶岩脉的勘探方法，包括以下步骤：
基于伟晶岩脉所在的目标地区，在每一个测点设置三个接地电极，采集两组接地电极之间的电场差差；
基于接地电极的设置位置，依据电场差，绘制多测道图；
根据多测道图的横向变化，获取伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据电阻率变化特征确定伟晶岩脉的位置以及岩性特征。
一个绘制多测道图的优选方案中，包括以下步骤：在采集两个接地电极之间的电场差的过程中，三个接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
第一间距与第二间距的和等于第三间距。
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第三间距，绘制多测道图。
另一个绘制多测道图的优选方案中，包括以下步骤：
在采集两组接地电极之间的电场差的过程中，三个接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
第一间距与第二间距的和大于第三间距。
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第一夹角；
第一夹角的夹角范围为60°-160°；
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第二夹角；
第二夹角大于0°且小于60°；
基于第二夹角，获取第一电场差、第二电场差在第三间距上的投影之和，并根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第三夹角；
第三夹角大于160°且小于180°；
根据第三间距以及第一电场差和第二电场差之和，绘制多测道图。
本发明还公开了一种用于伟晶岩脉的勘探系统，包括：
数据采集模块，用于基于伟晶岩脉所在的目标地区，在每一个测点设置三个接地电极，采集两组接地电极之间的电场差差；
数据处理模块，用于基于接地电极的设置位置，依据电场差，绘制多测道图；
数据分析模块，用于根据多测道图的横向变化，获取伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据电阻率变化特征确定伟晶岩脉的位置以及岩性特征；
显示模块，用于显示目标地区、多测道图、伟晶岩脉的位置以及岩性特征。
优选地，数据处理模块用于执行绘制多测道图的步骤。
本发明公开了以下技术效果：
考虑到伟晶岩脉具有高电阻率、细、陡倾斜分布的特征，本发明提出一种用于伟晶岩脉的勘探方法，利用电性源瞬变电磁电场差对高阻相对较高的分辨能力，创新提出观测相邻测点电场差差，消除背景电性结构的影响，强化电性结构的横向变化，实现对陡倾斜伟晶岩细脉的精细探测，克服传统两点之间电场差观测方式对陡倾斜高阻细脉分辨能力差等问题。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的传统的电场差观测方式；
图2为本发明所述的创新观测方式；
图3为本发明所述的相邻电电场差差中TE、TM与TEM场的占比；
图4为本发明所述的传统观测方式中TE、TM占比；
图5为本发明所述的创新方式观测的原始数据剖面；
图6为本发明所述的传统方式观测的原始数据剖面；
图7为本发明所述的验证剖面图；
图8为本发明所述的方法流程示意图。
具体实施方式
下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1-8所示，本发明提供了一种用于伟晶岩脉的勘探方法，包括以下步骤：
基于伟晶岩脉所在的目标地区，在每一个测点设置三个接地电极，采集两组接地电极之间的电场差；
基于接地电极的设置位置，依据电场差，绘制多测道图；
根据多测道图的横向变化，获取伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据电阻率变化特征确定伟晶岩脉的位置以及岩性特征。
一个绘制多测道图的优选方案中，包括以下步骤：在采集两组接地电极之间的电场差的过程中，三个接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
第一间距与第二间距的和等于第三间距。
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第三间距，绘制多测道图。
另一个绘制多测道图的优选方案中，包括以下步骤：
在采集两个接地电极之间的电场差的过程中，三个接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
第一间距与第二间距的和大于第三间距。
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
另一个绘制多测道图的优选方案中，进一步优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第一夹角；
第一夹角的夹角范围为60°-160°；
采集第一间距的第一电场差、第二间距的第二电场差，根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
另一个绘制多测道图的优选方案中，进一步优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第二夹角；
第二夹角大于0°且小于60°；
基于第二夹角，获取第一电场差、第二电场差在第三间距上的投影之和，并根据第一间距、第二间距，绘制多测道图。
另一个绘制多测道图的优选方案中，进一步优选地，在绘制多测道图的过程中，第一间距和第二间距包括第三夹角；
第三夹角大于160°且小于180°；
根据第三间距以及第一电场差和第二电场差之和，绘制多测道图。
本发明还公开了一种用于伟晶岩脉的勘探系统，包括：
数据采集模块，用于基于伟晶岩脉所在的目标地区，设置三个接地电极，采集两个接地电极之间的电场差；
数据处理模块，用于基于接地电极的设置位置，依据电场差，绘制多测道图；
数据分析模块，用于根据多测道图的横向变化，获取伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据电阻率变化特征确定伟晶岩脉的位置以及岩性特征；
显示模块，用于显示目标地区、多测道图、伟晶岩脉的位置以及岩性特征。
进一步优选地，数据处理模块用于执行绘制多测道图的步骤。
本发明还包括设置三个以上的接地电极，每个接地电极设置在同一直线上，且采集每两个电极之间的电场差，绘制多测道图。
实施例1：传统的观测方式通过两个接地电极MN来观测MN之间的电位差，即MN中间点的电场差，电场差反映的是该点下方及周边电性结构的电性特征，容易受到来自非本点下方地质体的影响，反演的结果往往不能精确反映本点下方的电性特征，横向分辨能力也受到单点观测方式的影响。同时观测的水平电场差Ex主要由水平电流产生，以横电场差为主，对高阻目标的分辨能力有局限性。
创新的观测方式通过增加中间位置的接地电极，利用M1-N-M2三个电极进行电场差的观测，观测的是中间点N处的电场差差，由于观测电极距较小，可以有效消除M1N和M2N两个电场差反映的地下电性结构的信息，增强水平方向即横向电性结构的变化特征，实现对陡倾斜细脉的更精细勘探。同时，观测电场差差包含的横磁场占比得到加大提升，横磁场具有相较于横电场差更高的分辨能力，基于这些特性，创新的方法可以实现陡倾斜细脉状高阻伟晶岩的精细勘探。
以均匀大地为例，同一测点的水平电场差和相邻点电场差差中TM场的占比对比结果；
在传统观测方式中，实际观测水平电场差(TEM)中，TE场(除在符号反转存在时间段外)强于TM场，实测TEM场以TE场为主。而在新的观测方式下，TM除在符号反转的极短的时间段(0.1s附近)小于TE场，其他时间都是大于TE场的，在10-3s以后更是远大于TE场，新观测方式的水平电场差是以TM场观测为主的，利用TM场对高阻目标探测能力强的优点，可以极大提升电性源瞬变电磁对高阻目标的探测能力。
具体的步骤：1)在实际观测时，在传统采用的两个接地电极的中间位置增加一个新接地电极，如图2所示，M1N和NM2同时记录这两对电极之间的电场差，M1和M2共用接收仪器上的一个接线柱，N用另一个接线柱。这样采集的数据就是N电极位置的电场差差，而传统MN记录的是MN中间点的电场差，电场差信息包含测点下方和周边的信息，而M1NM2采集方式可以减少相邻点之间的地表信息；
2)将在整条测线获得的数据绘制多测道图，通过多测道图曲线的横向变化，并根据数值横向变化的增高或者降低判断地下电性目标体的电阻率变化特征。
应用实例：伟晶岩型稀有金属矿勘探实例：矿区总体呈北西南东向展布，东西长2100m，南北宽200～400m，面积0.48km2。
通过本发明的方法统计了矿区内各种岩性电性参数，见表1。
表1
Figure BDA0003386933280000091
从上表岩性视电阻率统计上看：角闪片岩视电阻率最低，大理岩视电阻率偏高，花岗伟晶岩视电阻率高，石英脉视电阻率最高。这些电性差异为地球物理测量地层(岩性)及构造的划分和识别提供了电性参数参考依据。
如图5-7所示，方法观测结果在30-45，130-150测点范围内存在明显的响应特征变化，与实际的伟晶岩脉的赋存空间对应。而传统方式会因体积效应的影响增大这种响应特征的空间区域，降低横向分辨能力。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于伟晶岩脉所在的目标地区，每一个测点设置三个接地电极，采集两组所述接地电极之间的电场差；
基于所述接地电极的设置位置，依据所述电场差，绘制多测道图；
根据所述多测道图的横向变化，获取所述伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据所述电阻率变化特征确定所述伟晶岩脉的位置以及岩性特征。
2.根据权利要求1所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
在采集两组所述接地电极之间的电场差的过程中，三个所述接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
所述第一间距与所述第二间距的和等于所述第三间距。
3.根据权利要求2所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
采集所述第一间距的第一电场差、所述第二间距的第二电场差，根据所述第三间距，绘制所述多测道图。
4.根据权利要求1所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
在采集两个所述接地电极之间的电场差的过程中，三个所述接地电极之间包括第一间距、第二间距、第三间距；
所述第一间距与所述第二间距的和大于所述第三间距。
5.根据权利要求4所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
采集所述第一间距的第一电场差、所述第二间距的第二电场差，根据所述第一间距、所述第二间距，绘制所述多测道图。
6.根据权利要求4所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
在绘制所述多测道图的过程中，所述第一间距和所述第二间距包括第一夹角；
所述第一夹角的夹角范围为60°-160°；
采集所述第一间距的第一电场差、所述第二间距的第二电场差，根据所述第一间距、所述第二间距，绘制所述多测道图。
7.根据权利要求6所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
在绘制所述多测道图的过程中，所述第一间距和所述第二间距包括第二夹角；
所述第二夹角大于0°且小于60°；
基于所述第二夹角，获取所述第一电场差、所述第二电场差在所述第三间距上的投影之和，并根据所述第一间距、所述第二间距，绘制所述多测道图。
8.根据权利要求7所述一种用于伟晶岩脉的勘探方法，其特征在于：
在绘制所述多测道图的过程中，所述第一间距和所述第二间距包括第三夹角；
所述第三夹角大于160°且小于180°；
根据所述第三间距以及所述第一电场差和所述第二电场差之和，绘制所述多测道图。
9.一种用于伟晶岩脉的勘探系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于基于伟晶岩脉所在的目标地区，设置三个接地电极，采集两个所述接地电极之间的电场差；
数据处理模块，用于基于所述接地电极的设置位置，依据所述电场差，绘制多测道图；
数据分析模块，用于根据所述多测道图的横向变化，获取所述伟晶岩脉的电阻率变化特征，并依据所述电阻率变化特征确定所述伟晶岩脉的位置以及岩性特征；
显示模块，用于显示所述目标地区、所述多测道图、所述伟晶岩脉的所述位置以及所述岩性特征。
10.根据权利要求9所述一种用于伟晶岩脉的勘探系统，其特征在于：
所述数据处理模块用于执行权利要求2-8的任一权利要求所述的一种用于伟晶岩脉的勘探方法。
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HAI LI，等: "A comparative study of inline and broadside time domain CSEM methods for mapping resistive targets on land", 《GEOPHYSICS》 *
ZHANG JIATIAN，等: "The Research of Through-casing Resistivity Logging Calibration System Leakage Current Measurement Method", 《TELKOMNIKA》 *
刘福平，等: "含裂缝地层的过套管电阻率测井响应特征研究", 《地球物理学报》 *

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