物探野外工作方法及应用

物探野外工作方法及应用,物化探工程处周立国344540922,主要内容,地球物理勘探发展前景地球物理勘探应用领域地球物理勘探野外工作方法实例剖析困扰的问题与今后工作方向,地球物理勘探发展前景,地球物理方法研究或勘查地质体或地质构造，是根据测量数据或所观测的地球物理场求解场源体的问题。引进现代电子计算器技术，进一步压制干扰，提高分辨能力，提取更多的有用信息；发展反演的理论和技术，提高各类地质问题的地球物理解释、推断效果并不断提高地球物理数据处理的工作效率和图像处理技术。地球物理勘探仪器向轻便化、高精度、多功能、数字化、系列化和智能化的方向发展。,地球物理勘探应用领域,常见物探仪器分类简表,地球物理勘探应用领域,空间上地面、航空、海洋、井下方式上直接找矿、间接找矿应用领域矿产类、工程类、考古类,地球物理勘探应用领域,直接找矿用物探等勘查技术方法取得直接是深部矿床（矿体）发出的信息物探等勘查技术方法的异常，根据物探等勘查技术方法的基本原理和已建立的地质地球物理等勘查技术方法找矿模型，来研判异常是否为矿致异常，若认为是矿致异常，经过定量解释后，对矿床或矿体进行定位、定深、定形态，通过钻探（或其它深部探矿工程）发现深部矿体，这就是直接找矿方式。,物探直接找矿方法组合表,地球物理勘探应用领域,间接找矿用物探等勘查技术方法取得深部控矿、容矿、含矿地质体或地质现象（岩体、地层、接触带、破碎带、火山机构、褶皱带、沉积盆地等）的信息，经过解释和定量反演，编绘成前述目标地质体（特别是深部目标地质体）的推断地质图，根据成矿规律、成矿模式和矿产预测准则，在推断地质图上圈出矿床（矿体）可能的部位，通过钻探（或其它深部探矿工程）发现深部矿体，这就是间接找矿方式。,物探间接找矿方法组合表,物探间接找矿方法组合表,间接找矿时物探的探测目标地质体可能有多种或多个，因此，具体采用何种方法组合要根据具体地质任务和目标地质体的物性决定。,地球物理勘探野外工作方法,在某一地区是否投入物探方法，主要取决于地质任务，地质、地球物理条件和技术经济指标。地质任务的确定则必须兼顾主观和客观的条件。一般地讲，主观是指人们所要解决的矿产地质任务或其它任务的愿望，客观则是指自然界所提供的物质基础和前提条件。地球物理勘探的目标体与围岩必须有物性上的差异，如磁性、密度、电性特征等。,磁法测量工作技术方法,一、仪器试验1、噪声水平确定各仪器自身的系统误差2、探头高度确定工区合适的探头高度3、开工前一致性确定各仪器工作时的系统差4、收工后一致性确定各仪器工作过程中是否正常,磁法测量工作技术方法,二、野外工作方法1、日变站选择为了便于工作，日变站选在里驻地较近的平稳场内，远离帐篷、停车场等磁干扰区，日变站的选取进行了点距2米的十字剖面磁场测量，各方向的磁场梯度值均小于1nT/2米。2、基点选择基点选择同日变站选择，工区范围较小时用日变站代替。3、T0值的确定日变仪器在总基点连续进行20个小时以上日变观测，选择其间最平静的磁场值作为基点场值。4、仪器校对点选取位于磁场梯度较小处，附近没有磁性干扰物；出工、收工时便于校对；做校对观测时，点位和探头高度前后应保持一致，观测值经日变改正后，其闭后差不大于2倍野外观测均方根误差；并做好标志。5、磁力普点实测野外作业时，探头方向保持一致向北，观测员观测时的相对位置一致，并且所有操作员均进行了严格的去磁，使所有测点保持同样的观测条件。,磁法测量工作技术方法,三、资料解释1、数据处理将所测的磁场值（T）经日变改正、正常场改正后得到该测点的T值。实测T异常是斜磁化条件下的总场异常，它与磁性体的实际位置有偏移，因此还需化极处理；磁异常的延拓可以帮助判断磁性体的延深，划分不同的区域异常和局部异常。磁异常的方向求导能够帮助确定磁性体边界等。,实测T异常图,化极后T异常图,化极后向上延拓50米T等值线平面图,化极后向上延拓100米T等值线平面图,T化极后水平导数等值线平面图,T化极后垂直导数等值线平面图,垂向一次导数处理对磁场高频成分有突出和放大作用，它侧重于浅层近地表地质的磁效应而压制深层区域背景场的影响，从而突出浅部地质体引起的局部异常。,为突出方向构造信息，对化极后数据进行水平导数计算,磁法测量工作技术方法,2、解释推断磁异常的形状在等值线图上看，一种是狭长异常，（带状分布）即等值线呈长条状或长椭圆状的封闭圈。另一种是等轴异常，即等值线呈圆形，似圆形的封闭圈。二者的划分视异常值等于1/2极大值的那条等值线，其长轴和短轴之比大于或等于3时就是狭长异常（也称二度异常）反之为等轴异常（也称三度异常）。磁异常的走向在平面等值线图上，其等值线长轴的方向即为它的走向。在剖面平面图上曲线主峰值在测线上的投影位置连线的方向即为它的走向。狭长异常（二度异常）有明显的走向，而等轴异常（三度异常）无明显的走向。,磁异常的长度、宽度一般采用等值线平面图上零值线以上的第一条起始等值线来划分，也有用异常值1/2极大值的那条等值线来划分的，其单位一般为米或者千米，在实际描述中一定要注意说明采用的哪条等值线来划分的。如：以nT等值线衡量，异常长米，宽米。异常的分布范围一般采用测网点线号来描述分布范围，如：异常分布（位于）线点线点。一定要说明异常中心位置，中心位置一般系指异常极大值点的位置异常的强度异常的强度指异常的正负极大值和一般强度。根据异常的强弱区分判断引起异常的地质因素，一般来说，磁铁矿引起的异常强度高，而岩体引起的异常相对弱，依据这一特点来区分异常的性质。异常形态异常形态是指曲线是否规则，是否圆滑。是单一磁性体引起，还是由多个磁性体迭加引起。磁性体具有一定的埋深时异常曲线规则、圆滑、宽缓。磁性体出露地表或埋深较小时异常曲线尖陡、不规则、呈剧烈跳跃。单一磁性体引起的异常只有一个异常峰值。由多个磁性体迭加引起的异常有多个异常峰值。正负异常的分布规律不论是垂直磁化还是斜磁化，因磁性体的延深不同，在其正磁异常的两侧或者一侧，均有相伴生的负磁异常。在实际工作中怎样确定正负异常的伴生关系呢？这主要是看它们两者之间的变化是否连续，两者的规模和强度是否相辉映，正负异常既然是伴生的就不能把它们机械地分割开来，而应该作为一个整体来研究。,磁异常的梯度磁异常的梯度分水平梯度和垂直梯度。它是磁异常的一个重要特征，水平梯度指异常沿走向和垂直走向两个方向上的变化规律，也是指磁异常变化最快的地方，在有正负异常相伴生的情况下，这个变化最快的地方（磁异常的梯度带），一般处在极大值和极小值之间。垂直梯度指异常沿垂直方向上的变化规律。用上延或下延一定距离后的异常与实测异常作比较。,利用异常梯度判断引起异常的磁性体,1、判断引起异常的性质：梯度变化大说明磁性体磁性强，梯度变化小则磁性体磁性弱，借以区分矿与非矿异常。2、判断产状：磁性体产状一般倾向梯度较缓的一侧。3、判断磁性体位置：在斜磁化情况下，磁性体的中心位于Tmax-Tmin处；磁性体的“矿头”部位一定处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。4、判断磁性体的埋深,1、磁性体的产状倾向梯度缓的一侧。2、磁性体的中心位置位于756-140=616nT处。3、“矿头”部位处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。,物性资料的分析研究,物性资料是分析研究磁异常的基础，特别要强调的是对复杂磁异常的定性解释，如果没有物性资料是很难进行的，因此在实际工作中，一定要注意收集物性参数。要详细掌握工作区各种岩性的物性资料，认真分析磁异常对应的地质体是否具有磁性，其磁性能否引起实测异常，借以判断引起磁异常的原因。,磁异常的定性解释,在磁异常的解释推断中占据主要地位的是磁异常的定性解释，所谓定性解释，系指解释引起磁异常的地质原因，定性地推断磁性体的大致形状、埋藏深度、倾斜方向、磁化状况等。它是综合各种因素（包括地质、地形、磁性及其地物化探资料）对磁异常进行分析研究的过程，是一项基本的解释工作。它包括这么几个方面的内容：1、解释引起磁异常的地质原因，即磁异常是由什么地质体引起，这是定性解释的首要任务。2、根据磁异常曲线，初步推断磁性体的形状、走向、倾斜、位置及范围。,磁异常的定量解释,在磁异常的解释推断中，一个重要的步骤和内容就是定量解释，它是定性解释的继续和深入，所谓定量解释就是根据工作区内的磁场、磁参数、地质及其他物化探资料，运用数学物理手段，定量地计算出磁性体赋存状态的几何参数，即位置、形状、埋深及倾斜方向等产状要素，以及它的磁化状况等。从以上内容看，它实质上就是定量计算解反演问题。单位现在有MAGS3.0磁测软件，可以对磁测数据进行定量反演。,定量计算是在通过异常中心的精测剖面上进行的，必须具备这样几个条件：1、剖面上曲线要完整，曲线两侧要有足够的正常场，磁异常曲线的重要特征点要清楚。2、异常曲线形态规整、圆滑。没有干扰或虽有干扰但可以消除。复杂异常可以分解为简单异常。3、正常场选择合适。4、有磁参数资料，能定性的确定磁化方向。5、对引起异常的磁性体的形态有大致的估计。,反演具有多解性：表现在两个大小相差很大的矿体,磁化强度选取不一样,而所得到的理论曲线却是一样的。,电法测量工作技术方法,一、仪器试验仪器稳定性在驻地附近，布设了一条测线，采用中梯装置，在一个点上连续观测30次以上，计算所测视电阻率和视极化率的变化率。仪器的一致性在驻地附近，布设一条测线，采用中梯装置，测量点数30个以上，进行了往返观测，计算各仪器的均方相对误差。目的：减少因仪器本身的系统差造成所测数据引起假的电性异常。,电法测量工作技术方法,二、野外工作方法装置试验中间梯度装置：确定AB距、MN距和供电周期，延时等；联合剖面装置：确定OA距、MN距四极测深装置：确定MN/AB系数、供电周期、延时等。,野外工作及方法技术野外工作选择极差1.5mv，内阻1000的不极化电极配对进行测量,每个装置的观测前后都进行AB和MN导线的对地绝缘电阻的检查，从而保证了AB导线绝缘电阻2M，MN导线的绝缘电阻5M。为了保证有足够大的一次场水平，以满足极化率观测精度的要求，在适当增大供电电压的同时，应增加供电电极根数，加大电极埋深和适当移动A、B位置以改善其接地条件等有效措施，增大激发电流，从而提高一次场和二次场水平。观测过程中，当发现：有明显干扰现象，难以保证最终结果精度；视极化率异常的突变点；仪器显示超差错误指示，三种情况之一时均需进行重复观测，并以合格观测结果的平均值作为最终观测结果。,联合剖面和对称四极剖面法的应用联合剖面法的应用联合剖面法是用来寻找和追索良导电陡立薄矿脉的最有效方法。另外，当用其寻找等轴状矿体以及划分岩石分界面时，也能有明显效果。供电电极距AO或BO的选择应考虑地质目标的埋深，若存在厚度为H的浮土覆盖层时，应取AO3H；对于寻找良导电的陡立薄矿脉，应根据有工业意义的最小矿脉的大小确定AO。实验表明，最佳极距应选为AOL+l（L和l分别为脉状体的走向长度和下延长度之半）。确定测量极距MN大小的原则是在不明显降低异常的前提下，尽量采用较大的MN。在实际工作中，一股使MN等于测点距，而测点距的确定则取决于异常范围大小。在详查时，测点距一般选为MN（1/51/3）AO。对称四极剖面法的应用对称四极剖面法主要应用于地质填图，研究覆盖层下基岩的起伏和为水文、工程地质提供有关疏松层中电性不均匀体的分布以及疏松层下的地质构造等。,中间梯度法的应用中间梯度法是用于追索陡立高阻脉状体的有效方法。由于许多热液型矿床与高阻岩脉在成因或空间上有密切关系，因此追索高阻岩脉便具有直接找矿意义。中梯法的供电电极距（AB）很大，通常为几百米到几千米。因为AB越大，均匀电流场的分布范围越宽，因此测量范围越大。在主剖面上，一般可测区段为其中部的(1/2-1/3)AB，在平行于主剖面的旁侧剖面上，其与主剖面的最大垂直距离不应超过1/6AB。由于中梯法布置一次供电电极，可同时观测数条测线，因此，该法生产效率较高。,电阻率测深法的应用供电电极距AB的选择：最小AB距离应能使电测深曲线的首支为近似于水平线段，以便由它的渐近线求出第一电性层的电阻率；最大AB距离应能满足勘探深度的要求，并保证测深曲线尾支完整，可解释出最后一个电性层；为使曲线光滑，以保证解释精度，各供电电极距在对数的AB/2轴上应均匀分布，一般使相邻两极距在模数为6.25cm对数纸上相距约0.51.5cm。测量电极距MN的选择：在实际工作中，由于AB极距的不断加大，MN距离如始终保持不变，那么当AB极距很大时，MN电位差将会太小，以至于无法观测。因此，随着AB极距的加大，往往也需要适当加大MN距离，通常要求MN满足条件AB/3=MN1/30AB,电法装置的选择,一、中间梯度装置中梯装置的一个主要优点，是敷设一次供电导线和供电电极A、B便能在相当大的面积上测量，特别是还能用几台“远点启动”的接收机同时在该面积上观测，因而具有较高的生产效率；此外，它在A、B间的中间地段测量，接近水平均匀极化条件，故对各种形状、产状和相对导电性的极化体均可得到相当大的异常；而且异常形态较简单，易于解释。中梯装置的特点是供电电极距较大，这导致它的两大缺点：（1）要求较大的供电电流强度，这使得它的装备比较笨重。（2）电磁耦合干扰较强；不过，在时间域观测中选用几百毫秒或更长的延时，可有效地降低这种干扰。故在时间域激电法中，中梯装置应用最广。主要用于寻找金属硫化物矿，通常进行大面积的扫面工作，圈定激电异常；或寻找高阻石英脉等非金属矿。,二、联合剖面装置联剖装置能得到两种参数曲线，将两种参数（s和s）曲线配合起来作推断解释，能较准确确定地质体位置（根据视电阻率曲线的“正交点”、视极化率曲线的“反交点”）和判断极化体倾向（两种极距不同位置的交点）。但联剖s曲线较复杂，对相邻极化体的分辨能力较差，且对近地表小极化体的干扰反映较灵敏，地形对异常的畸变也较明显和复杂；此外，从工作方法和技术看，电极距对联剖异常的影响较大，恰当地选用电极距对联剖装置很重要，有时甚至需用几种电极距作测量，这会使生产效率降低；联剖需要敷设一条“无穷远线”，这不仅使装置笨重，生产效率低，而且电磁耦合干扰问题较大。故联剖不用作普查找矿的基本装置，仅在详查中为解决特定问题（如确定极化体位置和产状等），才在少数剖面上布置激电联剖测量；而且多在时间域激电法中采用。主要用做构造的追索、矿化体倾向的判定等。,三、四极测深装置测深装置是由电阻率法研究层状构造发展起来的，在层状大地条件下，它可提供地电断面随深度变化的资料，以确定各层深度、厚度和电参数。但是,对激电法中经常遇到的水平宽度和走向长度都有限的局部极化体,激电测深通常只能提供极化体埋深的资料。利用激电测深确定局部极化体的下延深度和电参数，目前尚无有效方法。当地电断面较复杂（如断面中存在两个或多个相邻近的极化体），其它装置对异常的分辨能力很差时，布置剖面性的激电测深，并绘制等值线断面图，能较好地反映断面中极化体的分布和产状。对于分布范围较大的缓倾斜层状极化体，其它装置通常反映不好；布置面积性激电测深，并利用等值线断面图，逐个剖面追踪和圈定极化体，可取得较好效果。但由于激电测深法生产效率低，故凡用其它装置能解决问题的，尽量不采用激电测深。在实际生产中，一般只在已发现异常的中心布置个别激电测深点。主要任务是确定极化体埋深和判断极化体与围岩的相对导电性。此外，激电找水工作中，经常使用测深装置。,电磁剖面法,应用领域：电磁剖面法主要应用于有用矿床的普查、地质填图以及工程地质、水文地质调查中。普查对象主要是矿体、接触带、裂隙破碎带、陡倾斜地层、岩溶带、古河床等。探测深度：一般情况下，人工主动源电磁剖面法的研究深度为几十米到一、二百米。对于大地电磁剖面法，其研究深度可达到结晶基底，并可提供研究区域填图的基础资料。方法种类和场源形式：电磁剖面法的常用方法为不接地回线法和电磁偶极剖面法以及航空电磁法等。这些方法既可在频率域中采用，也可在时间域中采用。被动源方法主要有甚低频法和大地电磁法。,电法资料解释,一、激电中梯资料解释激电中梯资料解释同磁测资料解释，圈定激电异常后，从异常的形态、范围、走向、强度、梯度等方面描述，定性解释引起异常地质体的空间赋存状态。二、联合剖面资料解释在排除地形、电缆等干扰因素后，对视电阻率曲线的“正交点”和视极化率曲线的“反交点”进行说明，推断引起交点地质体的性质。三、测深资料解释通过测深拟断面图，从横向上和纵向上分别说明激电异常特征，推断地质体的界线和顶板埋深。,应用实例,一、成功案例,调查区周围已知矿床或矿点成矿母岩大都以中酸性侵入岩为主，围岩为碳酸盐岩。矿体多分布于外接触带，受侵入接触带、岩浆岩条件、围岩岩性、断裂、裂隙及层间构造综合控制。综合分析，调查区C2和C3异常为矿致异常的可能性较大，为下步开展工作的主要靶区。,极化率在430-500点呈高极化特征，其值可达6.25%，对应的磁场值为高异常区，磁电异常十分对应，经对精测剖面反演推测引起磁异常的地质体上顶埋深28m，水平宽度24m，地质体倾向南。但从激电中梯剖面曲线形态来看，地质体也有倾向大号的可能，因此很难准确判断物探异常体产状，因此施工1条多装置的激电联合剖面，为钻探工程验证提供依据。,联合剖面在矿体上的反映为极化率的反交点，将不同深度极化率的反交点相连基本为矿体的赋存位置。通过不同装置联合剖面结果来看，引起电磁异常的地质体向南陡倾。,物探推断与钻孔对比,经钻孔验证，该异常处见矿良好，共发现三层矿体，其中1417m、2734m发现铁多金属矿体，106108m发现铜矿体。,二、失败案例,该区域地表覆盖褐色砂岩，褐色砂岩富含二氧化三铁，呈低阻特征。受低阻覆盖层影响，电流在地表聚集，无法辐射至深部，形成低阻屏蔽，深部激电信息