太白-电法报告.doc

第四部分 电法勘探目录一、前言 （2）二、工区概况 （3）三、野外工作方法原理 （4）四、资料处理及解释 （10）五、结论与建议 （17）六、教学实习心得 （18） 一、前言1.1实习目的地球物理学教学实习是集中进行的综合性教学实习，其中本报告所包含的地电方法的观测实习，掌握有关地电观测方法和初步的数据处理和解释方法，是专业整体教学的重要环节。它不仅起到对课堂所学知识的验证、巩固、加深理解和认识作用，还可以培养学生独立思考、分析和解决问题的能力，提高学生对观测仪器的基本操作技能和动手能力，为毕业后从事实际工作打下良好的基础。此外，通过教学实习，还可以培养学生吃苦耐劳、团结互助的团队精神。1.2实习要求（一）纪律要求1、必须严格遵守学校所规定的校纪校规和实习时期间的有关规章制度；2、实习期间不得无故缺席、早退、迟到和请假。（二）实习前要做好准备，及时阅读实习指导书及教材的有关章节。（三）仪器使用1、每次出发前及收工时应清点仪器和工具；2、按时领用、及时交还仪器及工具，遵守借领制度；3、在实习期间，各作业组须建立专人负责。实习中若发生故障，不得自行处理，须立即报告指导教师处理。在操作中，应严格按正确规程作业，若有违反操作规程及损坏仪器者，应由损坏者照价赔偿。（四）每项测量工作完成后，要及时整理原始数据、资料字迹要端正，不得涂改，成果应妥善保管，不得丢失。（五）实习结束后，应达到如下要求：1要求学生能熟练掌握仪器的操作方法；2要求学生能较熟练掌握地电数据的采集与测量方法，至少完成一个基本单位的数据采集；3使学生基本掌握各种地电的资料处理方法，并对所采集的数据进行处理；4使学生初步掌握并了解地电的解释方法及所解决的问题；5要求掌握地球物理报告的编写方法。1.3实习任务1、电法勘探的数据采集采集数据包括高密度数据、斯伦贝谢垂直测深数据及瞬变电磁数据。2、对采集资料处理解释主要包括对高密度数据的最小二乘反演、对斯伦贝谢垂直测深数据的一维反演及对瞬变电磁数据得到多测道图、视电阻率等值线图等。二、工区概况2.1交通位置眉县位于关中西部，地处关中天水经济区核心地带，是连接西南、西北的重要交通枢纽。东距西安120公里，西距宝鸡65公里，紧邻杨凌国家级农业高新技术示范区。陇海铁路穿境而过，西宝高速、310国道、西宝中线、法汤旅游专线、姜眉公路等多条公路穿越县境，全县公路总里程890公里，交通非常便捷。长安大学太白山实习基地，坐落在陕西省宝鸡市眉县汤峪镇，紧邻太白山国家森林公园（AAAA级旅游景区），距校本部130公里。2.2地形地貌本次实习位于关中断陷盆地。其南依秦岭，北连黄土高原，为一西狭东阔的新生代断陷盆地，渭河横贯其中。盆地两侧地形向渭河倾斜，由洪积倾斜平原、黄土台塬、冲积平原组成，呈阶梯状地貌景观。眉县以西，渭河河谷狭窄，发育有四至五级阶地。以东河谷变宽，发育有三级阶地。漫滩及一、二级阶地宽广平坦，连续分布，三级以上阶地多断续分布。二级阶地以上各级阶地均为黄土覆盖。渭河北岸，泾河以东的泾、石、洛冲洪积三角洲平原，宽达1024km。渭洛两河之间为在阶地基础上形成的沙丘地。2.3地质构造实习区位于太白山脚，太白山为秦岭山系的最高地段，它的形成可追朔到太古代，当时秦岭地区为古海占据，早期以碳酸盐沉积为主，由于嵩阳运动的结果，使太古代地槽开始褶皱回返，初步形成了一系列东西向的褶皱构造和断裂雏形。远古代初期地壳再度下降，后受吕梁运动的影响，地槽回返褶皱与太古代褶皱一起构成了秦岭地轴。燕山运动初期，开始了以断块为主的运动形式，秦岭隆升，渭河盆地继续沉降，形成了多级断块山地。在新构造运动及后来的喜马拉雅运动中，受震荡上升运动和侵蚀剥蚀而改变了太白山地貌形态。中生代特别是新生代以来不断的构造隆升，使太白山形成巨大的高度，并在全球气候变异下，在第四纪时太白山发育了冰川。所以，太白山的地质构造较为简单，主要由燕山期花岗岩侵入体构成，因受到南北两侧大断裂的影响，内部有些劈理或错动产生，从太古界到新生界地层均有出露。2.4实习任务完成情况在本次实习过程中电法与瞬变电磁方法分别完成了高密度、测深、剖面各一条测线及两个大定源、一个偶极回线、一个中心回线、一个重叠回线的数据采集工作，工作区域分布如图-3所示。三、野外工作方法原理3.1高密度电法高密度电法主要是一种一次布极多次测量的高效、综合的一种野外工作方法。其主要原理与一般的电剖面、电测深方法没有实质区别。现叙述如下：-1三电位电极系为了使高密度电阻率法能够获得关于地电断面结构特征的丰富信息。在电极装置的选择上，我们采用了三电位电极系，它不仅可以获得三种常用电极装置的视电阻率参数，从而可以绘制等级(或等值线)断面图以及不同极距的剖面图，而且当将三种电极系列的测量结果作某种组合时，尚可获得视电阻率异常的几种比值断面图，两种类型的断面图都将以某种特定的方式反映地电断面的结构及分布特征。 一、电极系 三电位电极系是将温纳四极、偶极及微分装置按一定的方式组合后所构成的一种统一测量系统，该系统在实际测量时，只须利用一个电极转换开关，便可依次将每四个相邻电极进行一次组合，从而在一个测点上便可获得多种测量参数。 三电位系统的电极排列如图(12)所示当点距设为x时，则三电位系统的电极距a=nx(n=l、2、315)。我们把上述三种电极排列形式依次称为(ALPHA)排列、(BETA)排列及(GAMMA)排列。显然，这里对某一测点上的四个电极按规定作了三次组合 二、视参数间的关系 由上述讨论可知，三电位系统是由三种相互联系，并在一定条件下可以相互转换的电极排列所组成。为了充分了解和利用三电位系统的测量结果，我们首先来讨论一下三种电极排列之间的关系图-3-1 三电位电极系 当采用三电位电极系进行视电阻率测量时，由供电电极在测量电极间所产生的电位差可分别表示为： 式中U，U，U，分别表示、三种电极排列中测量电极间的电位差，当考虑互换原理时，由于U6.2=U2.6，U64=U4.6，于是，上式间有以下关系：显然，当供电电流一定时，三者间的阻抗关系为三、视参数的概念及其计算 （一）、视电阻率参数及共计算 高密度电阻率法由于采用了图(12)所示三电位电极系，所以视参数的计算将包括： 式中为三电位电极系的电极距，己如上述，当点距为x时，a=nx(n=1，2，3，15)。当然，由于一条剖面地表测点总数是固定的，因此，当极距扩大时，反映不同勘探深度的测点数将依次减少。 此外，根据需要，也可增设无穷远极，从而可以进行联合三极测深的测量，相应的视参数为： 温纳联合三极测深的测量结果，即可用于视参数的图示，也可用于比值参数的图示。 （二）、比值参数及其计算 我们通常所说的比值参数实际上有两类，一类是直接利用三电位电极系的测量结果并将其加以组合而构成的；另一类则是利用联合三极的测量结果并将其加以组合而构成的。两种比值参数不仅具有以某种更为醒目的方式再现原有异常的特征，而且某些比值参数，在一定程度上还具有抑制干扰和分解复合异常的能力，从而大大地改善了常规电阻率法反映地质对象赋存状况的能力。 考虑到三电位电极系中三种视参数的分布规律，我们选择并设计了、两种电极排列的测量结果为基础的下述比值参数： 比值参数T，由于综合了、两种视参数在反映同一地电体时异常的相对变化关系，因而由该参数所绘制的比值断面图，在反映地电结构的分布形态方面，远较相应排列的视电阻率断面图要清晰和明确的多。 另一类比值参数是以温纳联合三极测深的测量结果为基础，它们的表达式可以写成： 式中s(i)、s(i+1)表示剖面上相邻两点的视电阻率值，通常将计算结果示于第 (i)点与(i+1)点之间。此外 式中各参数含义同上，一般将计算结果示于第(i)点。以上两种比值参数虽然计算方式不同，但由于其组合均反映了由As和sB曲线所构成的联剖曲线岐离带的变化率，因此，二者具有大体相同的分辩地电体赋存状况的能力 以上六种视参数的断面图，都是在采用一系列不同极距的观测时得到的。至于在野外测量时，选用多大的极距和多少隔离系数则完全取决于地质对象的产状及相应的几何参数，这里就不赘述了。四、高密度电阻率法的主要特点 由于高密度电阻率法的上述构想，因此，相对于常规电阻率法而言，它将有以下特点： l、电极布设是一次完成的，测量过程中无须更换电极，因而可以防止因电极设置而引起的故障和干扰。 2、能有效地进行多种电极排列方式的测定，从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息 3、数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化)、不仅采集速度快，而且避免了由于人工操作所出现的误差和错误 4、可以实现资料的现场实时处理或脱机处理。根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大地提高了电阻率法的智能化程度。 5、与传统的电阻率法相比，成本低，效率高，信息丰富，解释方便，勘探能力显著提高。3.2VES在电测深中常用的装置为对称四极装置。由于电测深装置的测量结果是表示在模数为6.25厘米的双对数坐标低上，为使各电极距在取对数后间隔均匀，分布大约为1厘米，相邻两极距的比值通常选择为1.5。最小极距（AB/2）应小于第一层的厚度，并至少用二、三个极距来测得该层的电阻率，以保证出现左支渐近线，在选择最大的AB/2极距时，必须使被研究的标准层清晰地表现在测深曲线上。例如：对于高阻层，近的尾支渐近线上至少应有三个点。通常测量电极距与相应供电电极距的比值关系为。电极排列方向一般应沿着岩层的走向布置，并适当考虑通行，接地和施工方便。在同一侧区的电测深点的电极排列方向应大体相同，并和剖面方向一致，当地形坡度大时，应尽可能使电极排列方向与地形等高线平行。电测深装置主要用于研究地电断面垂向的变化情况，确定水平（或小于）地层的埋藏深度和产状，研究第四纪覆盖层厚度及基岩起伏情况。工作时测量电极MN固定，不断增大供电 电极AB电极距，逐次观测。特点：随供电电极距的加大，逐次观测的视电阻率反映了地下电性层随深度增大变化的分布特征。但在实际测量中， AB极距不断加大， 测量电极MN固定不变，UMN 将逐渐小到不可测，通常要求： 特点：AM=BN，取MN中点为记录点。图3-2 测深电极位置（AB供电电极，MN测量电极）使用双对数坐标纸画图，曾经使用量板解释：（如下为水平三层电测深曲线量板 ）3.3TEM工作原理见下图，接收线圈测量的是二次磁场。 一 基本要求 1瞬变电磁法野外工作的基本任务是按照没计和规范要求，保证安全施工，取全取准第一性资料。 2野外使用的各类仪器设备工作正常，性能稳定，各项指标均在误差范围之内，方可用于施工。 3测地工作按地面物探工程测量要求进行，精度要求 参照地面磁测工作规范执行。大定回线实际的布设位置要展于工作布置图上。 二 发送站、接收站和线框的布设 1每个测站及线框在布设时，应校对测量桩号是否正确。 2观测Bx、By的方向使用罗盘确定，其方向误差不得大于2度；观测Bz时以线圈架的水泡居中为准。 3发送站一般应设在发送回线沿线便于移动发电机、便于与接收站联系的地方。 4接收站应避免布置在靠近强干扰源、强磁场以及靠近铁轨或水管等金属十扰物的地方。 5严禁在上万伏高压线下布设发送站及接收站，有必要时允许弃点。 6发送站、接收站应配备测伞，以防仪器设备日晒雨淋，阴雨湿度很大及雷雨天气不宜开展工作。 7敷设线框时，严禁将线残留在绕线架上，剩余导线应将其呈S型铺于地面。布线时在方向正确的情况下，允许在方向线左、右有所摆动，但要求与线框角点的标志(测桩)点位误差应小于5。 8导线联接处应接触良好、严防漏电；野外使用的电线应定期检查绝缘性，绝缘电阻应大于2兆欧姆以上，供电导线应使用每公里电阻小于48欧姆的导线。 9当导线通过水田、池塘、河沟时，应予架空防止漏电。当导线横过公路时，应架空或埋于地下以防绊断压坏，架空的导线应拉紧防止随风摆动。 三 观测、记录 1野外观测应满足信噪比大于35倍的要求，低于噪声电平的数据已不可靠。若在设计书所规定的测道时间范围内，不合格的数据占15以上时应增加迭加次数重复观测对瞬间干扰可暂停观测，待机再测。 2曲线出现畸变时，应先查明原因，然后进行重复观测，若仍不能清除时，应移动点位避开干扰物重测，并作详细记录。 3遇异常点、突变点时，应增加迭加次数重复观测。若曲线衰变较慢时，应扩大测道时间范围重复观测。随时注意异常与周围地质条件或干扰体之间的关系，并作详细记录和绘制回线布设与干扰体分布位置图。 4观测如遇有事故，应及时查明原因，并回到已测过的测点上作重复观测，当确认仪器性能正常后，方可继续观测。 5每个测点观测完毕后，操作员应对数据和曲线进行全面检查，认为合格后方可搬站。 6野外记录必须用统一格式记录，项目要完整，字迹要清晰。原始记录严禁擦改、撕毁、重抄。 四 质量检查与评价 1为保证观测质量，野外观测时，一般要进行重复观测。 2为了对成果的可靠性作出较客观的评价，其质量检查量不应低于总工作量的5。检查点应在全测区分布均匀，对异常地段、可疑点、突变点应重点检查。3质量评价以平均均方相对误差衡量，小于噪声电平的不可靠观测值不参加统计。总的平均均方相对误差，采用控制测量定点时应不大于15，采用地形图上定点时应不大于20。四、资料处理及解释4.1高密度法图-4-1高密度处理流程对高密度电法数据的主要处理是通过Res2Dinv软件完成，而原始数据该软件无法识别，故需通过转换软件完成。转换完成后通过软件处理得到如下三幅成果图, 输出包括模型（modreslog）和原测（appreslog）的suffer数据、白话文件及绘图等级文件，以此可以在suffer中绘制成果图：图-4-2 Res2Dinv软件处理成图从结果图中可以看出工区的主要地下地层分布满足层状分布，有小度倾斜，与其他地球物理方法在该地区所得结果一致。4.2电阻率测深法主要通过使用电测深自动反演软件IPI2win(IP)对实测数据处理反演。该软件提供1. 为使数据能被IPI2win(IP)软件识别处理,需先将建将实测各点的数据文件整理合并（包括根据班报对数据采集过程中错点、重采点的剔除、代替，对同点不同MN的取平均），最终得到两个测深点的软件IPI2win(IP)所需数据表4-1 整理测深点数据第一个测深点第二个测深点点号sAB/2点号sAB/2145.741.5194.66.29253.1722110.8511.79371.6433111.1727.494107.934.54124.8862.845140.8965157.24112.327201.9497210.11537.79277.99129285.07570.6910323.611510325.28113.111409.562011419.25204.7312493.693012487.79466.5313517.824513515.721055.5815456.2756015455.16353.4317383.239017329.8824.6718274.2112018254.151484.4119193.4815019202.352332.64成符合IPI2win(IP)要求的dat文件格式，如下图示图-4-3 IPI2win(IP)要求的dat文件经过对数据的坏点剔除，可以很明显的看出所测地点的地电分布有三层K型曲线的特征。2.综合使用自动反演和手动修改进行计算，比较得到误差较小的结果，并输出图件。得到如下结果图-4-4电阻率分层图-4-5 第一个测深点的处理结果图-4-6 第二个测深点的处理结果4.3瞬变电磁法1.使用测量仪器配套携带的资料处理软件“MSD-1瞬变电磁仪”，如下图示。2.对采集到的数据进行平滑等处理和计算，输出晚期视电阻率值、视电导值等文件，如下图示图-4-7 MSD-1瞬变电磁仪处理界面3.网格化后使用suffer成图，用于解释。图-4-8 测线号10的中心回线数据结果图(此数据是在学校前阶地下所测满足层状分布)图-4-9 测线号30的大定源数据结果图(此数据在学校前阶地下所测,数据效果并没有得到与其他方法一致的结果可见虽然大定源方式是我国目前使用最多，效果最显著的一种方式，但要用好却是相当困难的。) 图-4-10 测线号50的大定源数据结果图(该数据为在学校内场地采集,从视电导的分布可以看出在地下有两个较明显的异常均在图中左侧,结合其他资料可以大致确