李小磊，王新華

（新疆煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830009）

自然電位法在礦區(qū)地質(zhì)探測范圍的有效手段，其野外施工時(shí)會(huì)針對礦區(qū)的附存狀態(tài)，根據(jù)由已知到未知的原則，不斷改變基點(diǎn)N極和測量M極的位置，達(dá)到測量整個(gè)探測區(qū)域。

由于野外采集的測量點(diǎn)不斷改變，按照常規(guī)的基點(diǎn)校正方法會(huì)導(dǎo)致計(jì)算量大，且容易計(jì)算錯(cuò)誤，本文根據(jù)自然電位法在礦區(qū)勘探應(yīng)用的復(fù)雜性，總結(jié)出基點(diǎn)校正的規(guī)律，進(jìn)而通過編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜條件下自然電位法基點(diǎn)校正的自動(dòng)計(jì)算。

1 自然電場法原理

1.1 原理

自然電位法是一種被動(dòng)源地球物理方法，其所用儀器、設(shè)備比較簡單，一對不極化電極（其中一個(gè)作為參考電極，另一個(gè)作為測量電極）、導(dǎo)線與儀器相連便構(gòu)成了測量回路[1，2]。

該方法無需向井下供電，使用的儀器設(shè)備輕便，生產(chǎn)效率高，目前在礦區(qū)地質(zhì)勘查中應(yīng)用廣泛。

1.2 采集方法

自然電位法在野外采集數(shù)據(jù)時(shí)，最直接是在測區(qū)邊緣選擇一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（即正常場），以基準(zhǔn)點(diǎn)為N極作為固定電極，然后移動(dòng)流動(dòng)電極M極分別在測線上進(jìn)行測量（如圖1），測量測點(diǎn)與基點(diǎn)之間的電位差(即是電勢)，直接測量可以省去額外的數(shù)據(jù)處理過程[2]。

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)處理得到自然電位剖面圖、自然電位平面圖等，從而達(dá)到勘探的目的。

圖1 自然電位法基本測量方式

當(dāng)勘查區(qū)域跨越大片復(fù)雜地形時(shí)，導(dǎo)線的長度有限，尤其是在礦區(qū)地質(zhì)勘探，在勘查區(qū)內(nèi)間隔的高溫、裂隙等區(qū)域的情況下工作時(shí)，在導(dǎo)線有限的長度內(nèi)測量相應(yīng)測線的測量點(diǎn)[3]。

可以選擇測量過的測點(diǎn)作為新的基點(diǎn)，后續(xù)測點(diǎn)的測量可從這個(gè)點(diǎn)開始，第二個(gè)基點(diǎn)的電勢為第一個(gè)基點(diǎn)處的電勢加上第二個(gè)基點(diǎn)的測量值，用此方法往后續(xù)測點(diǎn)測量，直至所有測點(diǎn)完成測量[4]。

測量方式如下圖所示：

圖2 復(fù)雜地表?xiàng)l件下自然電位法測量方式

2 基點(diǎn)校正自動(dòng)計(jì)算實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

2.1 基點(diǎn)校正自動(dòng)計(jì)算實(shí)現(xiàn)

自然電位法的基點(diǎn)校正是利用選定的基點(diǎn)為電勢零點(diǎn)，通過聯(lián)測線，把所有測量點(diǎn)都校正到以基點(diǎn)為基準(zhǔn)的電勢。

根據(jù)復(fù)雜區(qū)域的自然電位測量方式，通過測量的數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)為測量統(tǒng)計(jì)表、基點(diǎn)表、聯(lián)測表三個(gè)文件，在軟件中分別讀取為：data_ALL、data_JD、data_LC三個(gè)二維矩陣，再利用其計(jì)算原則把所有測點(diǎn)的校正到以基點(diǎn)為零的電勢值[5]。

2.2 基點(diǎn)校正自動(dòng)計(jì)算應(yīng)用

該基點(diǎn)校正程序，在我單位負(fù)責(zé)的多區(qū)域勘查中都得到了應(yīng)用及驗(yàn)證，尤其是在復(fù)雜地形區(qū)基點(diǎn)校正的自動(dòng)計(jì)算尤為準(zhǔn)確及高效。本文選擇了一個(gè)地表復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證。

通過人工計(jì)算與程序計(jì)算的自然電位等值線平面圖對比，可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)計(jì)算的結(jié)果是一致的，證明該程序在自然電位法在復(fù)雜地表?xiàng)l件下采集數(shù)據(jù)的基點(diǎn)校正是正確的。通過人工計(jì)算基點(diǎn)校正需要花費(fèi)1至2個(gè)小時(shí)，且在運(yùn)算過程中容易出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)致校正結(jié)果錯(cuò)誤，影響解釋成果。但在運(yùn)用程序自動(dòng)計(jì)算時(shí)，僅需1分鐘不到，且保證了校正結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖3 礦區(qū)地質(zhì)勘探復(fù)雜條件下自然電位法測量方式

3 結(jié)論

本文通過對自然電位法原理的介紹，以及在礦區(qū)地質(zhì)勘探復(fù)雜地表?xiàng)l件下，采集數(shù)據(jù)復(fù)雜性，通過程序?qū)崿F(xiàn)了復(fù)雜條件下自然電位法采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)基點(diǎn)校正。并通過在礦區(qū)地質(zhì)勘查中的應(yīng)用驗(yàn)證，證明該程序不僅校正結(jié)果正確，且節(jié)省了勘探人員的時(shí)間。

圖4 自然電位等值線平面圖