几种常用物探方法野外工作及室内资料整理.ppt

几种常用物探方法野外工作及室内资料的初步整理,2011-12,内 容,一主要方法 二测网布设 三磁法测量 四电法测量 五瞬变电磁测量,一、主要方法 主要讲以下3类5种物探方法 1、磁法测量 2、电法测量 A、大功率激电中梯测量 B、激电测深 C、高密度电法 3、瞬变电磁法,二、测网布设,是每种物探方法必不可少的 主要是基线、测线的布置 基线布置一般大致与矿带方向平行，为了跑线方便，在不要求与地质勘探线重合的情况下，可尽可能把近东西向或近南北向的矿带布置成正公里网方向的基、测线。 点、线号的编号一般以西南方向为负，东北方向为正逐渐增大，线号增大的幅度一般以线距米数除以10来确定，点号的确定则直接用到基线的米数距离作为点号就可以了， 这样做比较方便明了。,一般五千分之一以下的都可用手持GPS定点。当然最好是全站仪或者是ATK等，但不划算。 野外GPS导航时，对正公里网测线可直接看公里网值，比较方便，并且准确；对非正公里网测线则采用方位+距离的方式跑线，一般导航点设为测线与基线的交点（零值点），为了减小误差，建议跑线时托1根长度为点距的绳子，对GPS上显示的距离进行校正，效果较好。 标记：一般基线点及测线的起始点要用木桩标记，测点在空旷平坦的地方用木筷夹红布条进行标记，在山林用长的红布条或者红塑料带进行标记，并写上相应的点、线号。,关于手持GPS参数的问题,前面讲了坐标系的问题，再说一下如何得到GPS参数的问题： 以前只能像测量上那样用基准点校正，现在有部分国产GPS可以直接测量54或80坐标，也可以满足要求。对没有这个功能的，我们采用手工计算的方法获得，通过实践中与基准点多次核对，通常也就几米的误差，这是GPS精度的问题，说明计算参数是对的。（因为每种方法都要用到，举例说明一下。）,三、磁法测量,一、野外操作 以WCZ-1质子磁力为例 包括：操作台、探头、测杆,仪器主面板：,仪器侧面板：,外置电瓶输入插座,加油孔,探头正极 用红点表示,探头负极,探头盖固定螺孔,探头盖固定螺孔,探头连接线,测杆与探头的安装 探头线红色接探头正极，黑色接探头负极。,在赤道区域测量时，箭头指示方向应朝上,在极地区域测量时，箭头指示方向应朝上,探头底部标示图,探头使用前应先松开加油孔螺丝，通过加油孔加满纯净煤油，然后再重新旋紧加油孔螺丝密封好加油孔。 值得注意的是在探头底部标有表示线圈轴线倾角的标示，如上图。在野外测量时，首先要把探头容器的轴线始终保持水平、取东西方向；在极地或磁倾角较大的地方（如我国北方）使用时 Polar Regions 指示的方向应朝上，在赤道地区及磁倾角较小的地区（如我国的南方）使用时 Equatorial Regions 指示的方向应朝上，除上述两个区域外的其他区域，应旋转探头，选择好倾角，以获得最大信号。 观测时用1台作为基站观测日变，其余仪器进行测量 包括总量测量和梯度测量,磁测注意事项,1、野外施工前要准确校对基站和移动站的时钟，使其每台移动站和基站的时钟一致（测量方式也必须保持一致），因为在进行日变校正时系统靠时钟来同步。开工时基站应先启动测量，收工时要等所有移动站停止后，最后停止基站测量。 2、基站应选择在地磁场平稳的地段，附近的磁场梯度很小。应避开任何可能的干扰源。如公路或铁路上的车辆、电力线、发电站、通讯站等，这些地方的磁场不稳定，必须避开。基站还应该设置在人畜不常通过的地方。,3、为了获得最佳的观测结果，探头必须远离磁性物质。操作者在测量过程中，应除去身上的磁性物质（如：皮带上的金属环、改锥、钢笔、小刀等），这些东西将影响磁测精度。通常情况下，只要保持探头和操作员、控制台之间的距离大于一个手臂的长度，就可以避免对测量结果所产生的影响。 （很重要） 4、操作员自身的防磁是否彻底，一定要进行检查。具体方法是：保持探头不动，先测取平稳读数，然后操作员靠近探头（距离10 20cm）面向不同方位转动，反复用仪器进行读数，在短期内仪器的读数不超过2nT,可以认为操作员防磁合格。进行该项工作，应在没有其它磁干扰的地方进行。,5、由于电子元器件制造上的要求，使用了一定数量的带有磁性的材料（虽然在开发磁力仪时所选的元器件的磁性很小），所以仪器主机带有一定的磁性。因此，在野外条件许可的情况下，应尽量使主机和探头保持较大的距离，至少在1.5m以上。 6、为了进行最精确的测磁，探头必须在探杆上适当调节。探头适当的取向为主机提供了最大信号（在赤道区域和极地区域应按照探头底部所标示的方向安装）。当使用梯度方式时，两探头应取同一方向，且测量期间应保持平稳。 7、若要更换探头上的螺钉，必须用防磁的黄铜螺钉，磁性螺钉将影响仪器测量精度,8、测杆、探头夹、探头及其探头连接线应保持整洁干净，确保探头工作正常。 9、野外测量中尽量保持探头取向同一方向，以减少探头转向差的影响；在测量中遇到短期内的干扰应暂停观测，让这种干扰过去后在读数。遇到行驶的汽车、过往的行人、天空低飞的飞机等，应待其离去后在读数。 10、到达一测点后，摆好探头不要立即读数，等待十几秒后，待探头基本稳定后在读数，以消除机械振动对测量的影响。,磁测室内工作,1、数据传输 2、对数据进行日变改正 3、其他改正：纬度改正、高差改正、正常场改正等，得到总磁场值T。 4、等值线图及剖面平面图制作 （基本上每种物探方法都要用到，举个例，介绍2个物探工作少不了的常用软件“磁测数据处理”，“surfer”）,5、对精测剖面的异常处理,通常还要求有以下内容： A、地形校正 （一般没有做，我的软件不支持） B、空间换算 向上延拓：消弱局部干扰，反映深部异常 向下延拓（不适定问题）：突出局部异常、评价低缓异常、分离叠加异常,C、化向地磁极 消除斜磁化的影响，尤其是低纬度地区。化极后极值会向北移，与地质体边界对应更好。 D、分量换算 E、导数计算 为了消除区域场，突出局部异常，在生产中常用导数法。导数法主要是通常采用的二次导数。通过求得的异常导数，可以消除或消弱背景场，确定异常体的边界。, 磁异常解释和应用,(1)磁异常的定性解释 定性解释包括两个主要内容，一是初步判断引起异常的地质原因，二是大致判断地质体的形状、产状和范围。 (2)磁异常的定量解释 定量解释通常在定性解释的基础上进行。它是依据反演所得到的地质体的位置、几何参数和物性参数，进一步判断引起磁异常的地质原因，提供岩石(地层)或基底的深度、倾角和厚度在平面或剖面上的变化，以便推断地下的地质构造，提供地质体在平面上的投影位置及地质体的深度、倾向等，以便合理地布置钻探工程。,(3)磁异常地质解释 磁异常地质解释就是由磁异常的分布特征，并结合岩石的物性参数和地质条件，说明引起磁异常的地质原因，找出磁异常与地质因素之间的联系。 (4)地质结论和图示 地质结论是磁异常解释的成果，也是磁法勘探的最终成果。它是磁异常所反映的地质情况的简要概括或总结，是由定性解释、定量解释与地质规律相结合而作出的地质推论,四、电法测量,电法勘探（简称电法）是以地壳中多种岩、矿石电学性质之差异为基础，观测与研究天然电磁场、人工电磁场的空间和时间的分配规律，以达到地质勘探目的的方法。目前利用岩石和矿石的电学性质或物理参数主要有四种：电阻率（）、磁导率（）、极化率（）、以及介电常数（）。,传导类电法中的电阻率法和激发极化法是目前应用较广泛的勘探方法。,一）、大功率激电系统 通常包括发射系统和测量系统2部分，用来做激电中梯扫面用 1、野外测线布置 规范要求：测量范围=2/3AB，旁侧线=1/5AB 中梯装置的装置系数计算式为,发射系统构成,发电机,变压器,整流器,发射机,AB电极,直流高压,平衡负载,平衡负载线,发电机：输出220V交流电。 整流源：220V电源经过变压器和整流器改为不同档位的直流高压输出供给发射机；注意：发电机的标称功率为纯电阻负载时的输出功率，而WDZ-5A整流源为变压器升压，应视为电感负载，故发电机带WDZ-5A工作时，其有效功率减半。例如：要使发射机输出5KW功率，所选择的发电机的标称功率必须10KW才能使发射机的输出功率与发电机的输出功率相匹配。 平衡负载：接整流源的平衡负载输出端，在不知道接地电阻大小的情况下连接平衡负载需先将平衡负载选择为最大，测得接地电阻后，根据接地电阻大小调节平衡负载电阻值，越接近越好。,平衡负载线：分别连接发射机和整流源的平衡负载插座。 AB电极接地电阻：指供电电极表面与地下介质的接触电阻，接地电阻的大小将影响供电电流大小，接地电阻越小说明供电越好。若测量的接地电阻过大，则仪器的分流作用会给测量带来误差。减小接地电阻的有效方法有：a.用几根电极并联形成电极组；b.供电电极入地足够深；c.保持电极表面清洁，使接地良好；d.在电极处提前浇水，通过降低电极周围介质电阻率的办法减小接地电阻。注意：测量接地电阻前需先在仪器参数设置中选择正确的供电电极号。,发射机与WDZ-5A整流源,WDJS-3 接收机,接收机构成,野外工作程序与观测技术要求,（一）野外工作程序 1踏勘 踏勘的主要目的是了解工区概况，以确定方法的有效性。踏勘应包括下列内容： （1）核对地质情况及研究程度、了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前的物化探测网及异常标志等； （2）了解可布测区范围、测线方向和长度； （3）了解工区地形、地貌、通视和交通运输等工作条件；,不极化电极（MN电极） 在制作不极化电极及野外实验时要求：.要使用干净纯净水稀释硫酸铜粉；.CuSO4要用分析纯硫酸铜粉；.CuSO4溶液要过饱和（有沉淀）；.Cu棒表面干净；.要按照极差关系布置各电极；.要进行预埋；.干燥地区可适量浇水；.收工之后先将不极化电极洗净，然后用水浸泡。 为了使测量结果更准确、稳定，在野外布置不极化电极时，应按照电极间的极差关系进行排列。测量电极极差的方法步骤如下：.将所有装有饱和硫酸铜溶液的不极化电极放入同一盛有硫酸铜溶液的盆内；.以某一电极为基准，分别测量其它电极相对于此电极的极差并记录；.按照记录的结果依次对各电极进行编号，以方便野外实际应用。,（4）收集（测定）主要岩矿石（包括第四纪盖层）的极化率和电阻率参数； （5）了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况； （6）采集少量矿样及高极化率的岩石进行分析测试。初步了解有用的矿产的种类、矿石富集程度及与电性参数的关系。,2现场试验工作 技术试验剖面，应选在持质情况比较清楚且地电断面相对比较简单的地段并尽可能使其通过天然露头和探矿工程。 现场试验应解决如下问题： （1）有用信号大小、干扰强度和能达到的观测精度； （2）主要岩（矿）石的极化特性； （3）确定：最佳供电极距AB、测量极距MN、供电延时、供电周期、采样宽度、叠加次数等。 3确定测区、测线与测网,激电观测技术要求,为保证原始观测数据的质量，现以直流激电法为例提出如下一些技术要求 1对不稳流的发送机，以正、反向电流取平均值，半小时读取一次，并记录时间。 2长脉宽手控供电时间的相对误差值不得超过5%。 3观测供电电流强度、总场电位差和二次场电位差时，应尽量读取三位数字；直读视极化率时，应读取到小数后两位。,4凡出现下述情况之一者，需要重复观测，并以各次合格观测结果的算术平均值作为最终观测结果： （1）在观测过程中发现明显的干扰现象难以保证最终结果的精度时； （2）视极化率异常的突变点； （3）仪器显示出超差的错误指示时。,5视极化率的重复观测及取数应满足以下要求： （1）参与平均的一组 中，最大值与最小值之差与其平均值之比不得超过 ，在需要用均方误差衡量观测质量的地段，最大值与最小值之差不得大于 ，（M,分别为设计观测均方相差与均方误差；n参与平均的观测系数）； （2）误差过大的观测数据可不参与计算平均值，但舍去的次数应少于总观测次数的三分之一（因某些故障或突然性干扰影响而中断的观测，不作舍数计算）。例如：观测为 次时，可舍弃其中的1次； 次时，可舍其中的2次。若超限的观测数据过多，说明可能不具备观测所要求的基本条件，如干扰太大，或仪器、电源、线路有问题，应停止观测，进行检查和处理；,（3）重复观测数据应作为原始观测数据对待，并应对一组重复观测的有效数据进行算术平均值计。 6为了提高观测精度和抗干扰能力，应根据干扰情况决定测量的迭加次数。不能为了追求高效率而随意减少迭加次数。,物性参数测定,a小四极法 在露头、探槽或坑道的岩石表面上，用小四极装置测定自然条件下岩石的电阻率和极化率。一般露头表面不可能平坦，岩性不可能均一，电场基本上是不均匀的，测得的为“视”参数。 一般尽可能选择新鲜、无裂隙、表面较平整、宽度较大的露头，恰当的布极范围，灵活地选取 进行观测。关键是 和 电极要接触良好、稳固。选择 与露头宽度 的关系应满足 。 还要布置在露头的中间部位，以避免旁侧影响。同时 应小于露头的下延长度。一般 的排列方向应与野外工作中 的方向一致。为了了解各向异性，可以多做几个方位。,本方法的优点是直接测量，岩石保持天然状态，免去采集标本的麻烦；缺点是电极不易接触良好，电极极化影响严重，露头风化程度对测定结果有影响。有风化壳时，常使 值降低。 对低极化率的岩石，本方法能正常地进行测定；但对致密块状矿体，当其与围岩边界明显时，尤应注意界面的影响。有时由于界面积累电荷的影响使得观测常常出现反常现象。如随供电时间增长， 逐渐减小；随放电时间增长， 逐渐增大等。主要原因是露头有限。当露头致密到面极化程度时，就不能这样测定极化特性了。,b小极距测深法 在浮土较薄时，可用小极距测深测定覆盖层以下的基岩电性，有时在出现风化的露头上也可做小极距测深，以了解新鲜岩石的电性。极距的选择应逐步由小到大，其最大极距以取得渐近线为准，但不要跨入其他岩性。 此外，在地质情况已知的钻孔旁作测深较为有利，便于对比。 露头测定法对交流激电法而言，因常带来电磁感应，故一般用得不多。,C. 标本测定法 标本的采集应较均匀地分布于测区内，与异常有关的岩矿标本采集数量要超过30块，以便进行数理统计。标 本体积应尽可能大一些，一般大于6610立方厘米，不能用薄片状，或其他不规则形状标本进行观测。 标本测定法包括：标本小四极法，标本架法，泥（面）团法和封蜡法等。实践证明，泥（面）团法是一种简便易行且测量结果比较准确的标本测定法，建议大家使用。下图为其测量装置示意图。,计算电阻率的公式为,标本测定注意事项：,（1）标本在测定前要在当地的天然水中浸泡48小时。标本应尽可能规整，以便计算其截面积的大小，一般为6cm6cm10cm左右。 （2）如遇致密块状标本，可将 极直接接到标本上，而 极则尽量靠近标本，但不要接触标本。 （3）测量时电流密度一般应在10 以下，以与野外情况接近。 （4）测定标本的极化率、频散率或电阻率时，每一标本的侧面及含矿不均匀的部分均应测定，取其平均值，作为这一标本的参数值。,（二）、激电测深,（主要用对称四极测深） （有时也用梯度测深） 或者结合起来，深部用梯度测深，浅部用对称四极测深,主要概念介绍 充电率M1M7： 相当于我们的视极化率，区别主要是视极化率为某一时刻的比值，如下式 而实际测量中是取某一段时间的积分，得到的就是充电率，但在实际应用中是等效的，通常取M1作为需要的视极化率值。 一个典型的激电测量波形下图，其中极化率M1M7的取样时刻及取样宽度可参考下表。由图表可知，M1M7取样时刻及宽度固定，与供电时间无关。随供电时间缩小，无法测量的参数为零，例如当供电时间为2S时，只能测量M1M5，而M6、M7被设置为零。,激电波形示意图,半衰时 TH： 设断电后延时到200ms时，二次场子样为DVMI，则TH为二次场衰减到DVMI 2时的时间值，单位ms，计算精度：10ms。 注：仅当供电时间5s，才计算此参数。 衰减度 D 其中：t = 10ms。 设断电后延时到200ms时，二次场子样为DVMI，即D为二次场子样在5s内均值与第一个子样之比。仅当供电时间5s时，才计算D参数。,综合参数 ZP： 金属参数 G1G7： 其中，n 17 Gn 金属因数 Mn 当前测点视极化率 s 当前测点电阻率值,仪器：WDA-1超级数字直流电法仪,优点： 轻便灵活集先进的发射、接收功能于一体， 体积小、重量轻。 一机多能电压电流量程和小信号测量 精度的大幅提升，使仪器能胜任岩样测试仪、 大功率激电接收机、常规电阻率仪、激电仪、 找水仪、2D和3D高密度电法仪主机等众多仪器的工作。 多测量参数、应用广泛可测量电压、电流、视电阻率、自然电位、视极化率、金属因数、半衰时、衰减度、激发比、偏离度及电压衰减曲线（即激电谱数据）。 蓝牙无线遥控，距仪器主机10米范围内，可轻松实现设置参数、启动测量、传输显示测量结果，非常方便。,（三）、高密度电法,高密度电法的概念 高密度电法是一种适用于浅层电阻率测深剖面法的陈列电阻率勘探方法。野外测量时先将全部电极置于测点上，然后通过程控电极转换器和电测仪进行数据采集。因为电极是一次布置完成的，数据采集是程序控制自动进行的，其工作效率很高，而且可以避免手工操作容易出现的错误。一次布置完电极后，可以进行多种电极装置的测量，从而获得丰富的地电断面信息。其解释成果也有较高的准确性。,集中式高密度 由WDA-1或WDA-1A测量主机、WDZJ-2多路电极转换器、集中式高密度电缆、铜电极组成。,分布式高密度由WDA-1或WDA-1A测量主机、分布式高密度电阻率或激电电缆、不锈钢电极组成。,温纳排列测点位置示意图,高密度电法野外工作流程,1、布极，放电缆。 高密度电法首先要根据设计要求在测线上拉测绳或皮尺等间距打上电极，每一根电极对应一个电缆节点，注意电极间距是量出的地形起伏的斜距。如果间距正好等于电缆的最大道间距，也可先放电缆，在电缆节点处打上电极。电极与电缆要连接好，电缆插头连接上转换器或主机。,2、设置参数及检查接地电阻。 电缆电极连接好后，设置好测量参数，应用主机测量接地电阻功能，检查每根电极的接地电阻。一般要求接地电阻小于5K为接地良好，尽量不要超过10K，如太大，应采取浇水，打深电极等措施减小接地电阻。接地电阻检查还可判断电缆是否断线，电极是否漏插等情况。 3、所有电极均接好后，就可启动测量。 4、判断数据质量。 断面测量完成后，应检查剖面