物探新技術新方法.ppt

深部資源與工程物探技術突破,朱德兵 （ 中南大學 地球物理勘察新技術研究所 2012.2.27,2012年第二屆雙頻激電法應用研討會,提 綱,1. 大深度與高分辨率難題及解析 2. 有效激勵與響應觀測 3. 大定源建場模式下巷井觀測系統(tǒng) 4. 隨鉆超前探測觀測系統(tǒng) 5. 陣列瞬變電磁勘探系統(tǒng) 6. 結語,中南大學地球物理勘察新技術研究所,（1）信號微弱 （2）目標相對規(guī)模小 （3）施工效率低 （4）地面跨度大，背景變得復雜 （5）鉆探資料少、驗證對比解釋困難,1.1 大深度與高分辨率難題,1. 大深度與高分辨率難題與解析,中南大學地球物理勘察新技術研究所,（1）深部資源勘探的突破口 信號解釋水平！ A. 更高精度的數據【質】對儀器、觀測技術提出要求 B. 更完備的數據集合【量】更充分的定解條件 C. 更合理的反演算法和解譯體系【解釋水平】綜合勘探,1.2 大深度與高分辨率難題解析,中南大學地球物理勘察新技術研究所,A. 更高精度的數據 對儀器、觀測技術提出要求【質】 表1.理想球體相對異常精度與最大探測深度的關系,中南大學地球物理勘察新技術研究所,h,D,地面,B. 更完備的數據集合 更充分的定解條件 【量】 I 單參數量（x分量，電位差/梯度） II 多參數量（電位差、極化率、磁化率） III 多分量（x、y、z分量，電位差/梯度）,中南大學地球物理勘察新技術研究所,C. 更合理的解釋 反演算法和解譯體系【解釋水平】 I 物探專業(yè)信息融合（物探行內） II 結合地質、化探、遙感、鉆孔信息 （行外）,中南大學地球物理勘察新技術研究所,（2）充分認識環(huán)境和目標對象,背景或環(huán)境的復雜性 （1）屏蔽/吸收 （2）干擾【地形、地質、地球物理】 （3）“源”背景水平 目標的多參數特征測試 （1）一物多性 （2）一性多物,標本測試 !,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2. 有效激勵與響應問題,2.1 物探作業(yè)模式與異常,背 景,相對 異常,絕對異常,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2.2 有效激勵方式,（1）大功率（大電流、大震源） （2）重復激勵 （2）迫近目標 （3）激勵方式（組合源、復合源）,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2.3 有效激勵下的響應觀測,（1）近目標觀測 （2）遠源觀測 （3）比對觀測,相對異常100 (實測值背景) / 背景,相對異常100 （帶背景實測值帶背景實測值）/ 某實測值,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2.4 響應觀測儀器與裝備,（1）儀器和裝備是人五官六感的延伸 （2）數據或異常并不能代表目標對象的存在 （3）關注儀器本身特性（信噪比、靈敏度、感應耦合）,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2.5 有效激勵與接收條件下的信號提取,（1）基于數字信號處理的信號提取算法 一維傅立葉分析、濾波；統(tǒng)計分析； 概率分析；相關分析 （2）基于位場理論的信號提取算法 二維或三維時間、空間域；頻率、波數域； P域,兩個層次,中南大學地球物理勘察新技術研究所,物探新方法新技術 實例三則,中南大學地球物理勘察新技術研究所,一. 大定源建場模式下巷井觀測系統(tǒng),1. 研究背景分析,中南大學地球物理勘察新技術研究所,以電位為測量參數時井巷探測系統(tǒng)工作布置示意圖,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2、原理,均勻各向同性半空間條件下，通過位于地下的供電電極A、B，可以形成于AB中間1 / 3段的近似均勻電流場。各參數設置如圖所示。則球外任意一點P的電位為：,中南大學地球物理勘察新技術研究所,取電場強度為觀測信號，其表達式為：,若球體中心位于隧道軸線上，且r0H時，h0,（2）,（3）,中南大學地球物理勘察新技術研究所,（1）低阻球體模型,r0= 5m，1=2000m， 2 = 50m， j0 =0.1mA/m2，r=6m100m。,觀測點距離與低阻球體隱患電位及電場相對變化幅度對比（表1）,（2）高阻球體模型,r0= 5m，1=2000m， 2 =， j0 =0.1mA/m2，r=6m-100m。,電位曲線,電場強度曲線,U /V,V/m,x/m,x /m,觀測點距離與高阻球體隱患電位及電場相對變化幅度對比（表2）,軸向前方球狀隱患超前預報理想分辨能力,中南大學地球物理勘察新技術研究所,（3）物理模擬試驗,模擬隧道直徑為5cm，長度110cm，在隧道外周對稱的四個方向上分別布置測量電極M、N，供電電極A、B距離3m。隧道位于AB中間1/3處，MN極距為3cm，M距隧道掌子面1cm。將此裝置置于深2m、長寬分別為3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的極化率為0.0，低阻鋁球直徑25cm。用重慶奔騰地質儀器廠生產的數字激電儀和中南大學生產的SQ系列雙頻道數字激電儀分別測量MN之間的電位差和極化率，以MN中點為記錄點。方位確定！,中南大學地球物理勘察新技術研究所,球體在前方（組合電極）,電位差異常,極化率異常,鋁球直徑：25cm,中南大學地球物理勘察新技術研究所,球體在側面,電位差異常,極化率異常,中南大學地球物理勘察新技術研究所,V,V,球體異常在側面相對異常對比,球體異常在下方相對異常對比,中南大學地球物理勘察新技術研究所,3、野外測量方法：三分量測量,中南大學地球物理勘察新技術研究所,4. 平朔煤礦4109主輔運巷測試試驗,圖8. 4109主運巷TSP實測記錄示意圖（z分量）,（1）數據穩(wěn)定可靠 （2）兩參數對水敏感 （2）極化率有優(yōu)勢,中南大學地球物理勘察新技術研究所,特點小結,1. 大功率施工方便，效率高 2. 接近目標觀測，異常信噪比高 3. 遠離電源觀測，背景場影響小 4. 多分量多參數觀測,中南大學地球物理勘察新技術研究所,研究背景： （1）深鉆井昂貴 （2）鉆孔本身或鉆孔底部接近礦體 （3）鉆孔資料已揭示地質或礦產條件,二. 隨鉆超前探測觀測系統(tǒng),中南大學地球物理勘察新技術研究所,井中點電源激勵電場擾動 征候 觀測與解釋。,1、原理超前預報,垂直接觸帶前的電激勵電場征候模擬,電位征候觀測,電場征候觀測,A,B,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2、水槽物理模擬試驗,水槽模擬試驗電場 隨電極深度變化實測曲線,由水槽模擬試驗電場實測數據轉換而成的視電阻率曲線,中南大學地球物理勘察新技術研究所,視幅頻率測量結果,圖4 為水槽模擬試驗幅頻率Fs實測異常曲線,迫近目標！,中南大學地球物理勘察新技術研究所,3、野外實施,目標礦體,測量電極系,供電電極,無窮遠,觀測儀表,測量電纜,隨鉆超前 探測系統(tǒng) 結構,中南大學地球物理勘察新技術研究所,技術特點,（1）多參數 （2）多路同步采集 （3）迫近目標對象的測量與比對 （4）征候關聯資料解釋,中南大學地球物理勘察新技術研究所,瞬變電磁法（TEM）背景： 異常來自何方？ 解決途徑： 定向探測！,三. 線陣列瞬變電磁法,三. 線陣列瞬變電磁法,干 擾！,目 標！,1.測量裝置,中南大學地球物理勘察新技術研究所,2. 異常特征體現,背離現象 ！,中南大學地球物理勘察新技術研究所,3. 應用領域,(1) 超前預報 (2) 深部資源定向勘探,中南大學地球物理勘察新技術研究所,六. 分享結語,1. 解決有效激勵與響應： 一遠兩近 （1）近目標