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        寬帶多通道數(shù)字電磁接收機在頻譜激電方法中的應(yīng)用

        2011-11-01 07:09:52山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院宋建華劉婷婷
        河南科技 2011年11期
        關(guān)鍵詞:激電電法極化

        山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 宋建華 劉婷婷

        中國冶金地質(zhì)局山東正元地質(zhì)勘查院 張啟生

        寬帶多通道數(shù)字電磁接收機在頻譜激電方法中的應(yīng)用

        山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 宋建華 劉婷婷

        中國冶金地質(zhì)局山東正元地質(zhì)勘查院 張啟生

        寬帶多通道數(shù)字電磁接收機是美國ZONGE公司生產(chǎn)的全功能電法儀器,可以采集直流、交流等幾乎所有電法勘探數(shù)據(jù),我國引進(jìn)的是型號GDP32II電法工作站。但是,由于二維頻譜激電(SIP)資料反演解釋軟件由加拿大鳳凰公司獨家買斷,因此GDP32II儀器缺少相應(yīng)的軟件支持,很長時間以來不能開展有效的頻譜激電工作。本文,筆者力求擴展GDP32II的軟件配置,改進(jìn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和反演軟件,增加其二維頻譜激電工作能力。

        一、軟件擴展方法

        1.現(xiàn)狀分析。GDP32II系統(tǒng)原有配置軟件5個(2大類),簡述如下。

        (1)3個數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件。即GDP32II數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件(SHRED)、音頻大地電磁數(shù)據(jù)均值輸出軟件(AMTAVG)和時域激電數(shù)據(jù)均值輸出軟件(TDAVG)。

        (2)2個數(shù)據(jù)反演計算軟件。即二維常規(guī)電法電阻率極化率反演軟件(TS2DIP)和大地音頻電磁電阻率一維反演軟件(CSCINV)。

        2.研究方法。SFIPX-SW V2.0是目前最常使用的二維頻譜激電資料反演解釋軟件,可以識別V8系列電法工作站數(shù)據(jù)。GDP32II電法工作站利用ASCII碼格式保存,可以從它們的實測數(shù)據(jù)中分析、歸納其數(shù)據(jù)格式,編制GDP32II到V8的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件。

        3.自主軟件開發(fā)。可以應(yīng)用的SIP軟件有GDP32II頻譜激電數(shù)據(jù)處理軟件(GDP2V8)和頻譜激電數(shù)據(jù)二維反演軟件(SIPX-SW)。GDP2V8是一款自主開發(fā)、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的GDP32II頻譜激電數(shù)據(jù)處理軟件,可以把GDP32II電法工作站采集的頻譜激電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合SIPX-SW軟件處理的數(shù)據(jù),其工作流程如圖1所示。

        (1)軟件功能。軟件主要包括2大功能,即文件轉(zhuǎn)換和合并。文件轉(zhuǎn)換的主要功能是把GDP32II采集的raw文件轉(zhuǎn)換為SIPX-SW要求的LST文件。但是在轉(zhuǎn)換前需要設(shè)置測量參數(shù),主要是發(fā)射極長度、接受長度、頻率等參數(shù)。文件合并的主要功能是把GDP32II不同排列(排列第一個電極的隔離系數(shù)n不同)采集的數(shù)據(jù)文件合并為單個排列文件。目前最多支持3個排列的文件合并。

        (2)適用范圍。本軟件適用于GDP32II儀器系統(tǒng)以偶極—偶極(D-D)剖面測深裝置采集的頻率域IP數(shù)據(jù)的處理。該裝置可以是有限多道的、對稱或非對稱的、軸向或近似軸向的偶極—偶極(D-D)剖面測深裝置,能夠?qū)Ω鞯烙^測頻譜曲線進(jìn)行擬合反演,去除EM耦合,提取IP效應(yīng)視譜參數(shù)ρa,ma,τa,ca。偶極-偶極測深斷面的數(shù)據(jù)處理以測線為單位進(jìn)行存儲組織。一條測線由多個D-D排列構(gòu)成,一個排列由測量同一個供電偶極電場的多個接收偶極道組成,其中道是最小的數(shù)據(jù)集。在PC機內(nèi)存為256MB的狀態(tài)下,單測線可處理的最大排列數(shù)為180個,最大接收道數(shù)為21道,最多頻點數(shù)為31個,最大電極點數(shù)為200個。

        圖 1GDP2V8軟件工作流程

        二、野外試驗研究

        為了驗證方法應(yīng)用的可靠性,本文,筆者進(jìn)行了探索性試驗。試驗區(qū)選取電法異常明顯、有鉆孔控制、地質(zhì)特征比較清楚的某金礦礦區(qū)。

        1.實驗區(qū)概況。

        (1)礦體地質(zhì)特征。該礦區(qū)的礦體主要賦存于巖體與圍巖或捕虜體的接觸帶附近巖床(舌)沿層間的破碎帶和滑脫帶中,在有利的部位成礦,礦體主要受巖體外側(cè)凸、凹附近的接觸帶控制,呈環(huán)帶狀產(chǎn)出。礦體多呈似層狀、扁豆?fàn)?、透鏡狀、囊狀或不規(guī)則狀,形態(tài)復(fù)雜。礦體數(shù)目多,密集成群,規(guī)模?。ㄒ话?0~150m),厚度變化大,礦化不均勻。

        (2)礦區(qū)地球物理特性。礦區(qū)內(nèi),閃長玢巖、泥灰?guī)r、豹皮灰?guī)r、大理巖電阻率較高,一般在300Ω·m左右;含磁鐵金銅礦石、角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖電阻率中等,平均值均小于100Ω·m;含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的電阻率最低,只有幾十Ω·m。含磁鐵金銅礦石、含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的極化率較高,平均值大于6%,最高達(dá)8.5%;豹皮灰?guī)r的極化率中等,平均值為2.7%;閃長玢巖、泥灰?guī)r、大理巖的極化率平均值均小于1%;角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖的極化率較低,平均值均小于2%。

        因此,本區(qū)礦石和礦化體具有低阻高極化的異常特征,具備進(jìn)行二維頻譜激電方法應(yīng)用的前提。

        2.SIP法實驗成果。

        (1)測量參數(shù)。裝置:偶極-偶極;接收電極距:a(MN)=50m;發(fā)射極距:AB=2a;隔離系數(shù):n=2~26,采樣頻點:0.016~1 024Hz。

        (2)數(shù)據(jù)處理。首先,將原始數(shù)據(jù)人工去噪后,利用GDP2V8程序并分3個步驟把GDP32II格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SFIPX_SW軟件處理數(shù)據(jù)。然后,利用SFIPX_SW軟件生成反演數(shù)據(jù)道記錄文件,進(jìn)行Ip視譜參數(shù)反演。最后,進(jìn)行2.5維反演,獲得地下真電阻率和真充電率的地電斷面。圖2為電阻率反演斷面圖,圖3為極化率反演斷面圖。

        圖 2 測線電阻率反演斷面

        圖 3 測線極化率反演斷面

        (3)結(jié)果分析。從電阻率斷面圖上看,在標(biāo)高-550(深度650m)左右存在一個低阻異常,電阻率約400Ω·m,低阻體傾向東,傾角較緩,在極化率斷面上與該低阻體對應(yīng)位置存在一個高極化體,異常最高達(dá)8%。綜合分析,在650m深度33號點存在一低阻高極化異常,異常位置與實際不整合面及礦體位置的埋深、傾角、傾向基本一致,探測效果較好。

        由于試驗剖面的收發(fā)距不大,探測深度小于700m,深部異常沒有封閉,異常不完整。如果想增大探測深度,必須增大收發(fā)距(即隔離系數(shù)n)。本次試驗剖面測量采用9kW發(fā)射機供電,當(dāng)最大隔離系數(shù)n=26時,測量幅值低頻(0.016Hz)約3mV,高頻(1024Hz)約1mV,幅值較低,對相位的測量精度影響較大。

        總的來說,本次試驗利用GDP32II中功率系統(tǒng)進(jìn)行SIP法測量,對700m以內(nèi)的地質(zhì)信息探測效果較好。受限于發(fā)射機功率,對大于700m深度的地質(zhì)信息無法進(jìn)行有效探測。

        三、結(jié)論與建議

        1.對于GDP32II電法工作站功能的挖掘,有利于提高物探的探測精度、分辨率和抗干擾能力,提高物探成果的可靠性。特別是對于500~1000m的“第二找礦空間”,可以提供電法測量的最優(yōu)化選擇,取得較好的勘探效果。

        2.對于二維頻譜極電法提取的激電(IP)效應(yīng)參數(shù),如時間常數(shù)τ、頻率相關(guān)系數(shù)C和剩余電磁效應(yīng)(REM),目前尚未得到較好應(yīng)用,建議繼續(xù)深入分析研究,提高應(yīng)用效果。

        3.進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件GDP2V8。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中尋找漏洞并加以解決,提高軟件的實用性。建議將其與SFIPX-SW軟件整體打包,進(jìn)行商業(yè)推廣。

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