CN117572527A - 一种多参数多尺度岩性构造填图系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多参数多尺度岩性构造填图系统及方法，该系统包括：直升机平台，其包括多参数航空地球物理数据处理系统；磁力计，用于测量地质体的磁力参数；伽玛能谱仪，用于测量地质体的伽玛能谱参数；瞬变电磁测量吊挂装置，用于测量地质体的电性参数；主悬索，用于将瞬变电磁测量吊挂装置连接于直升机平台的下部；多参数航空地球物理数据处理系统用于根据地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。本发明采集的多个地球物理参数的融合能够从多个尺度更加精准地判别地质体的磁性、伽玛能谱、电性以及密度等物性差异，从而提高岩性和构造识别的能力，使岩性构造填图更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及岩性构造填图技术领域，具体涉及一种多参数多尺度岩性构造填图系统及方法。
背景技术
岩性构造填图是将岩石类型和构造特征绘制在地图上，以展示地质单位和构造特征的空间分布，用于研究地质构造、岩性变化和岩石类型的空间关系，对于地质研究和资源勘探具有重要意义。不同地质体的岩石组成、矿物成分、结构特征等方面存在一定差异，而这种差异可以通过物性（如磁性、伽玛能谱、电性以及密度等）差别表现出不同的地球物理场信息特征，地球物理岩性构造填图便是依据这一原理进行的。目前高光谱、遥感、重磁三维反演、航空磁力（航磁）、航空伽玛能谱（航放）、航空瞬变电磁（航电）已经应用于岩性构造识别和填图工作中。高光谱和遥感技术可以测量大范围的地表覆盖信息，并通过不同波段的反射、辐射特征来推测地表岩性和构造特征。重磁三维反演填图通过分析重力和磁力测量和三维反演确定地下岩石密度和磁性的空间分布，揭示地下岩体和构造的变化。航空地球物理方法（航磁、航放、航电、航重）利用空中平台进行地球物理场测量，通过分析不同岩性和构造的地球物理场特征差异，推测地表和浅表岩性和构造特征，该方法可以快速获取大范围的数据，对于研究广域区域的岩性构造具有优势。目前常见的航空地球物理测量系统有：航磁、航放、频率域航电和时间域航电。
目前常用的岩性构造填图技术，如高光谱、遥感、航空地球物理（航磁、航电、航重和航电）测量只能获取地质体的某一个物性参数的特征信息，无法同时获取多个物性特征信息。由于不同地质体成分和结构的差异，很难从单一的物性参数上进行区分和识别，导致推断的结果受限，岩性构造填图精度低。另外，不同方法推断的地质体的特征信息和尺度不同，如高光谱、遥感和航空伽玛能谱的测量参数只是表层地质体的反映，航重/磁对密度或磁性体边界和构造反映较明显，也可以对岩体的深度做一定推断，航电对岩体和地层边界有较好地区别能力，但分辨率不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多参数多尺度岩性构造填图系统及方法，能够结合多重地球物理参数以实现快速全面地推断地质体的信息。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多参数多尺度岩性构造填图系统，包括：
直升机平台，其包括多参数航空地球物理数据处理系统；
磁力计，安装于所述直升机平台的前部延伸位置，用于测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
伽玛能谱仪，安装于所述直升机平台的座舱内，用于测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
瞬变电磁测量吊挂装置，用于测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
主悬索，用于将所述瞬变电磁测量吊挂装置连接于所述直升机平台的下部；
其中，多参数航空地球物理数据处理系统用于根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
在可能的一些实施方式中，所述瞬变电磁测量吊挂装置包括接收线圈、发射线圈和发射补偿线圈；
所述接收线圈位于发射线圈和发射补偿线圈上方，用于接收关断期间地质体反馈的二次电磁场信息；
发射线圈用于发射一次电磁场，发射补偿线圈用于补偿发射线圈发射的一次场，且发射线圈和补偿发射线圈共平面共中心。
在可能的一些实施方式中，所述瞬变电磁测量吊挂装置还包括副悬索、绳索和平衡翼；
所述副悬索包括两组，第一组副悬索用于悬挂接收线圈和发射补偿线圈，第二组副悬索用于悬挂发射线圈，且两组副悬索均连接至所述主悬索；
所述绳索呈放射状排列连接发射线圈和发射补偿线圈；
所述平衡翼固定于发射线圈尾部，用于稳定所述瞬变电磁测量吊挂装置。
在可能的一些实施方式中，系统还包括：
导航装置，安装于所述直升机平台的头部，用于获取地质体的实时位置信息，并将所述地质体的实时位置信息传输给所述数据处理系统；
高度计，安装于所述直升机平台的下部，用于测量所述直升机平台的离地高度，并将所述直升机平台的离地高度传输给所述数据处理系统；
硬支架，固定于直升机平台下方起落架上，其头部为无磁保护壳，用于搭载所述磁力计。
在可能的一些实施方式中，所述导航装置为GNSS，所述高度计为雷达高度计。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种多参数多尺度岩性构造填图方法，应用于上述的多参数多尺度岩性构造填图系统，所述方法包括：
基于磁力计测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
基于伽玛能谱仪测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
基于瞬变电磁测量吊挂装置测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
在可能的一些实施方式中，在基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理之前，还包括：
对所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行预处理和数据校正处理。
在可能的一些实施方式中，所述伽玛能谱参数包括钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总量，所述磁力参数包括磁场强度参数，所述电性参数包括视电阻率；基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理，包括：
绘制所述钾含量图、铀含量图、钍含量图及放射性元素总含量图，并计算和绘制钍含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钍含量的比值转换图、钾含量和铀含量乘积与钍含量的比值转换图；
绘制磁场强度参数图，并绘制磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数、化极上延和水平总梯度模量转换图；
绘制不同时间道的视电阻率的平面图。
在可能的一些实施方式中，基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图，包括：
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体；
根据所述磁力参数确定隐伏岩体；
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造；
根据所述磁力参数确定磁性基底；
根据所述电性参数辅助伽玛能谱参数确定出露地层和岩体；
根据所述电性参数辅助磁力参数确定隐伏岩体、断裂构造和基底。
在可能的一些实施方式中，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体，根据所述磁力参数确定隐伏岩体，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造，根据所述磁力参数确定磁性基底，根据所述电性参数辅助伽玛能谱参数确定出露地层和岩体，根据所述电性参数辅助磁力参数确定隐伏岩体和断裂构造，包括：
根据所述钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总含量的均值、最大值、最小值、标准差建立地层和岩体划分标志，统计所述伽玛能谱参数中放射性元素及其组合异常情况，结合地质图，识别所述出露地层和岩体，并根据早期时间道的视电阻率平面图辅助识别出露地层和岩体；
结合工作区的磁力参数，利用岩体磁性特征或岩体边缘与地层的接触蚀变带中磁铁矿化所引起的环带状异常特征，确定所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件中的磁异常，确定隐伏岩体边界和形状，并根据不同时间道的视电阻率平面图辅助识别和划分隐伏岩体；
结合所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件，根据断裂构造划分标志，确定隐伏断裂和深大断裂，根据所述伽玛能谱参数，确定浅盖层或规模较小的一般断裂构造，并根据不同时间道的视电阻率平面图，辅助识别和划分断裂构造；
从所述磁场强度参数图中识别高磁异常，并利用化极上延和欧拉反褶积图件推断磁性基底，利用不同时间道的视电阻率辅助推断基底。
采用上述实施例的有益效果是：
本发明的多参数多尺度岩性构造填图系统，包括：直升机平台，其包括多参数航空地球物理数据处理系统；磁力计，安装于所述直升机平台的前部延伸位置，用于测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；伽玛能谱仪，安装于所述直升机平台的座舱内，用于测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；瞬变电磁测量吊挂装置，用于测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；主悬索，用于将所述瞬变电磁测量吊挂装置连接于所述直升机平台的下部；其中，多参数航空地球物理数据处理系统用于根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
进一步的，本发明提供的多参数航空地球物理数据处理系统，可以快速获取大面积的多重物性参数，能够更全面地推断地质体的信息，多个地球物理参数的融合能够从多个尺度更加精准地判别地质体的磁性、伽玛能谱、电性以及密度等物性差异，从而提高岩性和构造识别的能力，使岩性构造填图更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明提供的多参数多尺度岩性构造填图系统一实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的多参数多尺度岩性构造填图方法一实施例的流程示意图。
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。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多参数多尺度岩性构造填图系统和方法，现进行详细说明。
在本发明的实施例中，请查阅图1，其提供了一种多参数多尺度岩性构造填图系统，包括：
直升机平台1，其包括多参数航空地球物理数据处理系统；
磁力计5，安装于所述直升机平台1的前部延伸位置，用于测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
伽玛能谱仪6，安装于所述直升机平台的座舱内，用于测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
瞬变电磁测量吊挂装置，用于测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
主悬索10，用于将所述瞬变电磁测量吊挂装置连接于所述直升机平台的下部；
其中，数据处理系统用于根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
需要说明的是，本发明集成航空磁力、航空伽玛能谱和时间域航空瞬变电磁测量于一体，可同时进行磁力、伽玛能谱和电性数据采集。
在其他的实施例中，在直升机平台1也可以搭载采集航空磁力、航空伽玛能谱和时间域航空瞬变电磁的测量系统，即数据采集系统。
与现有技术相比，本发明提供一种多参数多尺度岩性构造填图系统，可以快速获取大面积的多重物性参数，能够更全面地推断地质体的信息，多个地球物理参数的融合能够从多个尺度更加精准地判别地质体的磁性、伽玛能谱、电性以及密度等物性差异，从而提高岩性和构造识别的能力，使岩性构造填图更加准确。
在本发明的一些实施方式中，所述瞬变电磁测量吊挂装置包括接收线圈7、发射线圈8和发射补偿线圈9；
所述接收线圈7装在瞬变电磁测量吊挂装置的中部，且位于发射线圈8和发射补偿线圈9上方，用于接收关断期间地质体反馈的二次电磁场信息；
发射线圈8用于发射一次电磁场，发射补偿线圈9用于补偿发射线圈发射的一次场，且发射线圈8和补偿发射线圈9共平面共中心。
在本发明的一些实施方式中，所述瞬变电磁测量吊挂装置还包括副悬索11、绳索12和平衡翼13；
所述副悬索11包括两组，第一组副悬索用于悬挂接收线圈7和发射补偿线圈9，第二组副悬索用于悬挂发射线圈8，且两组副悬索均连接至所述主悬索10；
所述绳索12呈放射状排列连接发射线圈8和发射补偿线圈9；
所述平衡翼13固定于发射线圈8尾部，用于稳定所述瞬变电磁测量吊挂装置。
在本发明的一些实施方式中，系统还包括：
导航装置2，安装于所述直升机平台1的头部，用于获取地质体的实时位置信息，并将所述地质体的实时位置信息传输给所述数据处理系统，为数据处理系统采集数据提供坐标信息；
高度计3，安装于所述直升机平台1的下部，用于测量所述直升机平台1的离地高度，并将所述直升机平台1的离地高度传输给所述数据处理系统，用于后期数据处理；
硬支架4，固定于直升机平台1下方起落架上，用于搭载所述磁力计5，具体的，该硬支架4为无磁材料，沿直升机平台1的机头方向探出一段距离，以减小机体磁性部件对磁力测量的影响，该硬支架4固定于直升机平台1下方起落架上，呈三角支撑，以减小磁力仪震动，增强测量磁力数据的稳定性，其中，磁力计5安装于硬支架4头部在无磁保护壳内。
在本发明的一些实施方式中，所述导航装置为GNSS（Global NavigationSatellite System），所述高度计为雷达高度计。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种多参数多尺度岩性构造填图方法，应用于上述的多参数多尺度岩性构造填图系统，请参阅图2，所述方法包括：
S201、基于磁力计测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
S202、基于伽玛能谱仪测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
S203、基于瞬变电磁测量吊挂装置测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
S204、基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
需要说明的是，步骤S201、S202、S203并不限定于先后顺序，其在具体实施时，可同时进行，也可先后进行，换言之，步骤S201、S202、S203是独立的三个步骤，均属于采集数据的范畴，为步骤S204的数据处理提供支撑。
需要说明的是，不同地质体的岩石组成、矿物成分、结构特征等方面存在一定差异，而这种差异可以通过物性（如磁性、伽玛能谱、电性以及密度等）差别在地球物理场上得到不同程度的反映，航空地球物理岩性构造填图即是依据这种不同地质体的物性差异在各测量参数上反映的不同地球物理场特征进行。
由于航空地球物理填制的岩性构造图是利用不同地质体（或单元）的物性差异进行的，反映的是不同岩石单元或岩石单元组合的分布特征。不同时期形成的地层和岩体在岩石组合、物质来源等方面不同，反映在物性上往往也具有一定的差别和规律。多个地球物理参数的融合能够从多个尺度更加精准地判别地质体的磁性、伽玛能谱、电性以及密度等物性差异，从而提高岩性和构造识别的能力，使岩性构造填图更加准确。
因此，本发明实施例提供的多参数多尺度岩性构造填图方法，主要通过航空伽玛能谱数据进行地表岩性填图，依靠航磁数据进行半隐伏/隐伏岩体和构造填图，使用时间域航电数据辅助划分岩体和地层的边界，识别断裂。
在可能的一些实施方式中，在基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理之前，还包括：
对所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行预处理和数据校正处理，具体的，预处理和数据校正处理主要包括数据调平、数据各项修正和滤波。
在可能的一些实施方式中，所述伽玛能谱参数包括钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总量，所述磁力参数包括磁场强度参数，所述电性参数包括视电阻率；基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理，包括：
绘制所述钾(K)含量图、铀(U)含量图、钍(Th)含量图及放射性元素总含量(Tc)图，并计算和绘制钍含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钍含量的比值转换图、钾含量和铀含量乘积与钍含量的比值转换图，即：绘制Tc、K、U、Th的含量图，计算并绘制Th/K、U/K，U/Th、U·K/Th等转换图件；
绘制磁场强度参数图（即航磁ΔT），并绘制磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数、化极上延和水平总梯度模量转换图；
绘制不同时间道的视电阻率的平面图。
需要说明的是，航空伽玛能谱可以获取的钾（K）、铀（U）、钍（Th）放射性元素的含量及总量（Tc），它们在各类岩石中的丰度及其组合关系存在差异。火成岩从基性—中性—酸性K、U、Th的含量逐渐递增的基本规律。由于沉积物的来源、搬运条件和沉积环境不同，不同地层在航空伽玛能谱上的特征有所差异。各类岩石所形成的新老时代不同，一般时代越老，放射性核素含量越低，所引起的航空伽玛能谱异常也越低。通常使用Tc、K、U、Th含量及其组合变化划分地层，区分岩浆岩，进行岩性构造填图。Th/K是指示蚀变的灵敏参数，U/K能反映硅化蚀变强度，K高U和Th低有利于寻找与金有关的蚀变信息，U·K/Th也能反映中低温热液蚀变。
航磁（即航空磁力测量）受浅表覆盖层以及飞行高度的影响要比航空伽玛能谱小得多，尤其是对深部岩体和构造研究有较好的反映，特别是可利用航磁基础图件及转换图件圈定推断半隐伏/隐伏岩体和深部构造。航磁ΔT（即磁场强度参数）推断地下岩性的变化；磁场强度化极、化极垂向一阶/二阶导数、水平总梯度模量可以增强和突出地下磁性异常的边界和形状，如磁性岩体、断裂带和岩层边界等；化极上延可以帮助提高地下异常的分辨率和清晰度。
岩体一般表现为高阻，因此时间域航电对岩体与地层边界有较好地反映，有利于研究深部岩体和构造，通常使用各个时间道的电阻率等值线图辅助航磁和航空伽玛能谱识别和划分不同岩性或地层单元，以及断裂构造。
在可能的一些实施方式中，基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图，包括：
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体；
根据所述磁力参数确定隐伏岩体；
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造；
根据所述磁力参数确定磁性基底；
根据所述电性参数辅助伽玛能谱参数确定出露地层和岩体；
根据所述电性参数辅助磁力参数确定隐伏岩体、断裂构造和基底。
需要说明的是，上述步骤为数据解译和岩性构造填图，其包括如下理论：基于工作区地质和物性统计信息，以航磁和航空伽玛能谱资料为主，以航电资料为辅，对出露地层和岩体、出露地层和岩体、断裂构造和磁性基底进行多尺度解译和填图。
在可能的一些实施方式中，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体，根据所述磁力参数确定隐伏岩体，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造，根据所述磁力参数和电性参数确定磁性基底，包括：
根据所述钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总含量的均值、最大值、最小值、标准差建立地层和岩体划分标志，统计所述伽玛能谱参数中放射性元素及其组合异常情况，结合地质图，识别所述出露地层和岩体，并根据早期时间道的视电阻率平面图辅助识别出露地层和岩体；
结合工作区的磁力参数，利用岩体磁性特征或岩体边缘与地层的接触蚀变带中磁铁矿化所引起的环带状异常特征，确定所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件中的磁异常，确定隐伏岩体边界和形状，并根据不同时间道的视电阻率平面图辅助识别和划分隐伏岩体；
结合所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件，根据断裂构造划分标志（不同场区的分界线、磁场梯度带、异常带、异常突变带、异常错动带等），确定隐伏断裂和深大断裂，并根据所述伽玛能谱参数，标识浅盖层或规模较小的一般断裂带，确定断裂构造，并根据不同时间道的视电阻率平面图，辅助识别和划分断裂构造；
从所述磁场强度参数图中识别高磁异常，并利用化极上延和欧拉反褶积图件推断磁性基底，利用不同时间道的视电阻率辅助识别和划分岩体与地层的边界、推断基底，其中，岩体一般区别于地层表现为高阻，而断裂带两侧电阻率有明显的间断，在填图过程中可利用不同时间道的航电图件辅助识别和划分岩体与地层的边界，推断断裂，减少填图的多解性，提高岩性构造填图的精度。
综上，本发明提供一种多参数航空地球物理数据采集系统，可以快速获取大面积的多重物性参数，能够更全面地推断地质体的信息，多个地球物理参数的融合能够从多个尺度更加精准地判别地质体的磁性、伽玛能谱、电性以及密度等物性差异，从而提高岩性和构造识别的能力，使岩性构造填图更加准确。
为了进一步验证本发明实施例提供的多参数多尺度岩性构造填图系统及方法的实际效果，现给出一个使用多参数航空地球物理测量在南盘江工作区进行岩性构造填图的应用。
首先，对区域地质概况如下：
研究区位于贵州、广西和云南三省交界处。区内构造发育，规模较大的断裂主要为NW向的右江断裂、紫云-东兰断裂、NE向的罗甸-广南断裂、望谟-八茂断裂、近SN向的普定-贞丰断裂和近东西向的泥函断裂、田林-巴马断裂。地层发育广泛，自古生界至新生界均有不同程度出露，尤以中生界三叠统分布最广。岩浆岩发育程度一般，侵入岩体主要分布在龙川地区、玉凤地区、剥隘-阳圩一带、桑郎-罗甸一带，以基性辉绿岩为主，局部见超基性-中性-酸性岩脉。研究区为典型的山区，地势走向由北西向南东倾斜，具备低纬度高海拔的特点，地形起伏大，地貌复杂。
其次，进行数据收集：
本次同时采用两种航空地球物理测量：磁总场和256道伽玛能谱测量。航空地球物理测量系统同时记录磁力、伽玛能谱仪和位置数据。磁力仪、伽玛能谱仪、雷达高度计和GNSS(Global Navigation Satellite System)搭载在一架直升机上，安装位置按图1所示的各部件位置关系。磁力数据以10Hz的频率取样，伽玛能谱数据以1Hz的频率取样。
再次，进行数据处理：
本发明实施例使用Oasis montaj软件处理航磁/伽玛能谱数据。航磁数据处理包括数据预处理和数据处理两部分。预处理包括数据合并、日变改正、正常场改正、噪声去除等，数据处理包括数据调平、化极、延拓、一阶/二阶导数计算等。航空伽玛能谱数据处理一般包括飞机本底改正、大气氡改正、高度改正和数据调平。
具体的，在数据处理中，先进行数据转换与成图：
1）航磁资料以ΔT等值线平面图为主，结合化极、上延和一阶/二阶垂向导数、梯度模量等图件；
2）航空伽玛能谱资料是建立在统计的基础上进行的，首先对地质图进行编码，统计已知不同地质单元Tc、K、U、Th等参数的均值、最大值、最小值、标准差等（表1），建立划分标志，然后利用Tc、K、U、Th含量、U/Th、U/K、Th/K等比值图件等进行表层岩性和构造填图。
表1：工作区地层航空伽玛能谱统计表
最后，进行岩性构造填图：
通过航磁/伽玛能谱基础图件和转换处理图件以及已知地质情况、野外岩（矿）石物性测定结果的综合对比分析发现，研究区主要为深海相浊积岩区（中三叠统），碳酸盐岩和碎屑岩交替出现，且均不具磁性特征，地层的划分主要通过能谱特征差异进行。对于侵入岩，因地表出露多为基性岩，故利用航空地球物理划分侵入岩时，绝大部分划分为辉绿岩，且因辉绿岩均呈岩脉、岩墙形式产出，且磁场特征相似，不同地壳运动阶段很难区分。本次利用航磁、航空伽玛能谱进行岩性构造填图，具体的划分方法和依据如下：
（1）利用实测航空伽玛能谱数据划分进行Tc、K、U、Th的均值、均方差等统计分析，确定不同地质单元的能谱值范围，建立地质单元划分标志。地层地质时代的确定，主要依据现有的区域地质调查成果、区域地质演化史等。
（2）该研究区出露或半隐伏岩体均为基性岩，其岩性识别主要依据航磁ΔT异常、航空伽玛能谱场特征、岩石物性进行推断。
（3）对于隐伏磁性体，主要依据航磁ΔT异度、地质背景、构造环境、岩石物性进行推断。受巨厚无磁性或弱磁性沉积层的影响，在确定岩性时，主要依据磁异常特征。上覆沉积层厚度几千米的宽缓磁性体，可划分为中酸性岩体；磁强度相对较大，且沿断裂分布的磁性体，可划分为基性岩体。
（4）基底埋深推断主要依靠航磁ΔT向上延拓和欧拉反褶积来计算和推断。
具体的，关于地层：
根据不同时代地层出露情况以及岩石物性（能谱）分布情况（表1），计算得到不同地层的划分上、下限值（表2），建立地层划分标志。将南盘江测区分为三组介绍，分别为新生界、中生界、古生界，其中古生界包含寒武系、二叠系、石炭系、泥盆系，中生界包含白垩系、三叠系，新生界包含第四系、古近系。
需要说明的是，古生界（D-C-P）：测区内未见有奥陶系出露且志留系缺失，因此，本次划分的古生界地层分别为寒武系、泥盆系、石炭系以及二叠系。中生界（T-K）：在航空伽玛能谱图上，白垩系呈现为相对偏低的特征。新生界（E-Q）：主要依据航空伽玛能谱Tc等值线图上的1.91～8.8Ur范围和河流分布情况确定。
表2 工作区地层航空伽玛能谱下、上限统计表
进一步的，寒武纪地层为放射性核素含量偏高值区，对应伽玛能谱Tc在12.08～13.39Ur之间，K含量在1.57～1.86×10-2之间，Th含量在7.92～9.19×10-6之间；泥盆系为深水盆地相碳酸盐岩，其伽玛能谱场特征表现为放射性核素含量偏低的区域范围，其中，Tc在4.60～8.74Ur之间，K含量在0.33～0.96×10-2之间，Th含量在4.02～7.15×10-6之间；U含量在2.57～3.31×10-6之间；石炭系多对应放射性核素含量偏低值区，其中，能谱Tc在3.49～8.09Ur之间，K含量在0.18～0.69×10-2之间，Th含量在3.29～6.54×10-6之间，U含量在1.51～2.97×10-6之间。二叠系多对应放射性核素含量偏低值区，其中，能谱Tc在4.81～8.93Ur之间，K含量在0.26～0.74×10-2之间，Th含量在4.36～6.49×10-6之间，U含量在1.91～2.70×10-6之间。
中生界（T-K）：在航空伽玛能谱图上，白垩系呈现为相对偏低的特征，Tc在5.4～6.6Ur之间，K含量在0.32～0.58×10-2之间，Th含量在5.41～6.90×10-6之间；U含量在1.77～2.65×10-6之间，Th和K比值在6.4～7.5×10-4之间。三叠统地层岩相分异明显，全区可分为三个区：一是冗渡-贞丰礁相带以西台地相碳酸盐岩沉积建造，上三叠统安顺组岩性以白云岩为主、夹少量泥岩、灰岩和白云角砾岩，对应航空伽玛能谱低场区，其在航空伽玛能谱场Tc上表现为6.8～8.8Ur的区域范围，中三叠统坡段组、关岭组等灰岩伽玛能谱Tc在3.1～6.8Ur之间，下三叠统赖石科组钙质泥岩、粉砂质泥岩与粉砂岩，其伽玛能谱Tc在6.8～13.0Ur之间；二是那比-剥隘以南、旧州以西浅海相碎屑岩沉积建造，放射性核素含量偏低，其中，Tc多在6.8～9.7Ur之间，K含量多在0.58～1.03×10-2之间，Th含量在5.41～8.48×10-6之间；三是南盘江-右江测区其他大部分地区的浅-深海相碎屑岩沉积建造，伽玛能谱特征值略低，其中，Tc多为8.3～12.5Ur之间，K含量0.92～1.65×10-2之间，Th含量7.87～9.83×10-6之间。以上三种不同的沉积建造，在航空伽玛能谱场上具有不同的表现。
新生界（E-Q）：主要依据航空伽玛能谱Tc等值线图上的1.91～8.8Ur范围和河流分布情况确定。
具体的，关于出露岩体：
区内出露岩体岩性较单一，以辉绿岩为主，多呈带状分布，本次主要依据辉绿岩与围岩的伽玛能谱场、磁场差异来确定。伽玛能谱特征值Tc在4.8～7.81Ur之间，K含量在0.32～0.74×10-2之间，Th含量4.36～6.96×10-6之间。
具体的，关于隐伏岩体：
本次圈定隐伏或半隐伏岩体主要利用岩体磁性特征或岩体边缘与地层的接触蚀变带中磁铁矿化所引起的环带状异常特征。区内出露地层多为碎屑岩建造或碳酸盐建造，除个别地层含一定的磁铁矿外，绝大多数为无磁性或极弱磁性岩层。在航磁图上，表现为低缓平静的正、负背景场。从全区航磁图上看，区内的孤立台地区（背斜区）多对应为平缓的弱正磁背景场，其四周的三叠系出露区多对应为平缓的弱负磁背景场，二者之间的磁场差异是由无磁性沉积层厚度的变化引起，而不是隐伏岩体引起，故在该类地区圈定隐伏岩体时，应根据磁场变化特征加以区分。只有在沉积层厚度差异不大且又存在明显的磁场特征差异时，方可推断其下存在隐伏岩体。
基性岩体往往具有较强的磁性特征，可引起较强的航磁异常。本区内的基性岩体以辉绿岩为主，不同时期侵入的辉绿岩，其磁性差异较大，有的地区表现为南正北负的中强磁异常区，有的地区则为相对平稳的负磁背景场，无明显的磁异常显示。全区共圈出隐伏岩体41个，其中推断为中酸性岩体22个、基性岩体19个。
具体的，关于构造：
本次构造划分主要依据航磁和航空伽玛能谱资料确定，能谱资料主要对地表特征、对地层控制明显的断裂反映较好，同时对不同时期的褶皱带反映清晰。而航磁资料则主要根据磁性差异，对隐伏的构造，特别是深大断裂带有其特殊的优势。划分断裂构造以航磁资料为主，参考航空伽玛能谱、地质等资料。应用航磁资料划分断裂构造的主要标志有：不同磁场区的分界线、磁场梯度带、线性异常带、串珠状异常带、异常截止带、异常突变带、异常错动带等。航空伽玛能谱资料对大多数断裂带也有一定的反映，主要表现在：不同特征场的分界线、线性异常带、串珠状异常带、异常错动带等。
本次利用航空地球物理资料，全区共划分大小构造40处，其中8处推断为深、大断裂，5处推断为环形构造，其他均为盖层或规模较小的一般断裂带。
具体的，关于磁性基底：
磁性基底指那些经历了新元古代晋宁期（青白口纪）褶皱变质和岩浆岩侵入混杂的结晶杂岩系，这些变质杂岩系和沉积盖层相比普遍具有较高的磁性，从而在磁场图中被反映出来。磁性基底一般为盆地基底与盖层之间的构造界面，可以反映扬子陆块震旦系与前震旦系的界线。航磁反映的磁性基底主要指地壳深部区域性磁性界面，基本上可以反映上述界线。本次磁性基底深度计算时利用的是航磁化极上延1000m后的网格数据。通过欧拉反褶积算法，对全区进行了磁性地质体位置和深度的计算。
具体的，关于填图效果：
应用本次航磁/伽玛能谱资料对区内地层、侵入岩及断裂进行了圈定和划分。本次出露地层共划分15类，有的地层可划分至“统”；圈定出露岩体19处，全部为辉绿岩；划分断裂34条，其中深断裂3条，大断裂5条；圈定半隐伏或隐伏岩体41处，其中推断为中酸性岩体22处，基性岩体19处。
经过上述操作之后就完成了多参数多尺度岩性构造填图，接下来对效果进行评价。本次开展的岩性和构造填图主要依靠航空伽玛能谱和航磁资料综合推断，由于本区地层主要为深海相浊积岩区，碳酸岩和碎屑岩交替出现，且均不具磁性特征，因此地层的划分主要通过能谱特征差异进行。由于相邻时代地层岩性相近，并且该区地质复杂度很高，多发育紧闭褶皱，各时代地层呈狭长带状出露，通过航空伽玛很难划分到“系”。因此，地层划分时，对于晚古生代的泥盆系、石炭系、二叠系，有时划分至“统”，有时则为“界”；对于三叠系，局部地段划分至“组”；对于侵入岩，因地表出露多为基性岩，故利用航空地球物理划分侵入岩时，绝大部分划分为辉绿岩，且因辉绿岩均呈岩脉、岩墙形式产出，且磁场特征相似，故划分时未能划分至不同的地壳运动阶段。
总体来说，利用航空地球物理进行地质填图能够从不同侧面、不同深度反映地层、岩浆岩展布以及地质构造的分布特征，为进一步开展基础地质研究以及资源找矿提供重要的参考。
以上对本发明所提供的多参数多尺度岩性构造填图系统及方法进行了详细介绍，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核心思想；同时，对于本领域的技术人员，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)
1.一种多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，包括：
直升机平台，其包括多参数航空地球物理数据处理系统；
磁力计，安装于所述直升机平台的前部延伸位置，用于测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
伽玛能谱仪，安装于所述直升机平台的座舱内，用于测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
瞬变电磁测量吊挂装置，用于测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
主悬索，用于将所述瞬变电磁测量吊挂装置连接于所述直升机平台的下部；
其中，多参数航空地球物理数据处理系统用于根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
2.根据权利要求1所述的多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，所述瞬变电磁测量吊挂装置包括接收线圈、发射线圈和发射补偿线圈；
所述接收线圈位于发射线圈和发射补偿线圈上方，用于接收关断期间地质体反馈的二次电磁场信息；
发射线圈用于发射一次电磁场，发射补偿线圈用于补偿发射线圈发射的一次场，且发射线圈和补偿发射线圈共平面共中心。
3.根据权利要求2所述的多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，所述瞬变电磁测量吊挂装置还包括副悬索、绳索和平衡翼；
所述副悬索包括两组，第一组副悬索用于悬挂接收线圈和发射补偿线圈，第二组副悬索用于悬挂发射线圈，且两组副悬索均连接至所述主悬索；
所述绳索呈放射状排列连接发射线圈和发射补偿线圈；
所述平衡翼固定于发射线圈尾部，用于稳定所述瞬变电磁测量吊挂装置。
4.根据权利要求1所述的多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，还包括：
导航装置，安装于所述直升机平台的头部，用于获取地质体的实时位置信息，并将所述地质体的实时位置信息传输给所述数据处理系统；
高度计，安装于所述直升机平台的下部，用于测量所述直升机平台的离地高度，并将所述直升机平台的离地高度传输给所述数据处理系统；
硬支架，固定于直升机平台下方起落架上，其头部为无磁保护壳，用于搭载所述磁力计。
5.根据权利要求1所述的多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，所述导航装置为GNSS，所述高度计为雷达高度计。
6.一种多参数多尺度岩性构造填图方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的多参数多尺度岩性构造填图系统，其特征在于，所述方法包括：
基于磁力计测量地质体的磁力参数，并将所述地质体的磁力参数传输给所述数据处理系统；
基于伽玛能谱仪测量地质体的伽玛能谱参数，并将所述地质体的伽玛能谱参数传输给所述数据处理系统；
基于瞬变电磁测量吊挂装置测量地质体的电性参数，并将所述地质体的电性参数传输给所述数据处理系统；
基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图。
7.根据权利要求6所述的多参数多尺度岩性构造填图方法，其特征在于，在基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理之前，还包括：
对所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行预处理和数据校正处理。
8.根据权利要求6所述的多参数多尺度岩性构造填图方法，其特征在于，所述伽玛能谱参数包括钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总量，所述磁力参数包括磁场强度参数，所述电性参数包括视电阻率；基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理，包括：
绘制所述钾含量图、铀含量图、钍含量图及放射性元素总含量图，并计算和绘制钍含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钾含量的比值转换图、铀含量与钍含量的比值转换图、钾含量和铀含量乘积与钍含量的比值转换图；
绘制磁场强度参数图，并绘制磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数、化极上延和水平总梯度模量转换图；
绘制不同时间道的视电阻率的平面图。
9.根据权利要求8所述的多参数多尺度岩性构造填图方法，其特征在于，基于数据处理系统根据所述地质体的磁力参数、伽玛能谱参数以及电性参数进行数据处理后进行多参数多尺度岩性构造填图，包括：
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体；
根据所述磁力参数确定隐伏岩体；
根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造；
根据所述磁力参数确定磁性基底；
根据所述电性参数辅助伽玛能谱参数确定出露地层和岩体；
根据所述电性参数辅助磁力参数确定隐伏岩体、断裂构造和基底。
10.根据权利要求9所述的多参数多尺度岩性构造填图方法，其特征在于，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定出露地层和岩体，根据所述磁力参数确定隐伏岩体，根据所述伽玛能谱参数和磁力参数确定断裂构造，根据所述磁力参数确定磁性基底，根据所述电性参数辅助伽玛能谱参数确定出露地层和岩体，根据所述电性参数辅助磁力参数确定隐伏岩体和断裂构造，包括：
根据所述钾含量、铀含量、钍含量及放射性元素总含量的均值、最大值、最小值、标准差建立地层和岩体划分标志，统计所述伽玛能谱参数中放射性元素及其组合异常情况，结合地质图，识别所述出露地层和岩体，并根据早期时间道的视电阻率平面图辅助识别出露地层和岩体；
结合工作区的磁力参数，利用岩体磁性特征或岩体边缘与地层的接触蚀变带中磁铁矿化所引起的环带状异常特征，确定所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件中的磁异常，确定隐伏岩体边界和形状，并根据不同时间道的视电阻率平面图辅助识别和划分隐伏岩体；
结合所述磁场强度参数图以及磁场强度化极、化极垂向一次/二次导数和水平总梯度模量转换图件，根据断裂构造划分标志，确定隐伏断裂和深大断裂，根据所述伽玛能谱参数，确定浅盖层或规模较小的一般断裂构造，并根据不同时间道的视电阻率平面图，辅助识别和划分断裂构造；
从所述磁场强度参数图中识别高磁异常，并利用化极上延和欧拉反褶积图件推断磁性基底，利用不同时间道的视电阻率辅助推断基底。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311057529.2A Pending CN117572527A (zh) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 一种多参数多尺度岩性构造填图系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117572527A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118521905A (zh) * | 2024-07-23 | 2024-08-20 | 云南大学 | 一种岩性识别方法、装置、设备及介质 |
-
2023
- 2023-08-22 CN CN202311057529.2A patent/CN117572527A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118521905A (zh) * | 2024-07-23 | 2024-08-20 | 云南大学 | 一种岩性识别方法、装置、设备及介质 |
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Legal Events
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