偶极—偶极多极距剖面测量数据处理与应用.docx

1、第13卷第2期2016年3月耳电死4例咒等旅CHINESEJOURNALOFENGINEERINGGEOPHYSICSVol.13.No.2Mar.,2016文章编号：16727940(2016)020155()6doi：10.3969/j.issn.16727940.2016.02.003偶极一偶极多极距剖面测量数据处理与应用刘建党李涛3,王宏宇】，2（1.西北有色地质勘查局.陕西西安710054；2. 西色国际投资右限公司，陕西西安710054；西北有色地质勘查局717地质总队.陕西宝鸡721015）摘要：为了探讨偶极一偶极多极距剖面测量的数据处理方法研究与应用.首先针对在电阻率法和激发极

2、化法实际应用中常用的中间梯度排列和偶极-偶极排列为例说明偶极-偶极排列在抗感应耦合能力方面优于中间梯度等电极排列方式。苴次以国外某矿床上的勘查找矿作为例，介绍偶极一偶极排列多极距剖面测址应用及数据处理过程中的“加权平均法”、“混合绘图法”结果表明该两种方法简单易行，效果明显.综合分析与讨论认为偶极-偶极多极距测质方式具4很好的应用与研究价值使用偈极偶极的多极距测质方式并配合加权Y均、混合绘图等数据处理手段可以取得Q好的勘查找矿效果.关键词：数据处理；中间梯度；偶极；感应耦合；排列中图分类号：P631.3文献标识码：A收稿日期：2015-11-19TheDataProcessingandAppl

3、icationfromMultiSeparationProfileMeasurementofDipole一DipoleArrayLiuJiandang1,2,LiTao3,WangHongYu1,2(1.NorthwestMiningand(.ieologicalExplorationBureauforNonferrousMetals,Xi'anShanxi710054.China；2. Northu.restNunferrousInternationalInifstineiitCompanyLtd.XifanShanxi710054.Chinai3. 717GeoioicalCurp

4、s«NorthivestNonferrous(ieolonicalE.rplorationBureau,liaojiShanxi721015.China')Abstract：Thepurposeofthispaperismakingaresearchandapplicationofdataprocessingandfieldworkofmultiseparationprofilemeasurementofdipoledipolearray.Intheapplicationofresistivitymethodorinducedpolarization,themostusefu

5、lelectrodearrangementincludesgradientarray,dipoledipolearray,twoelectrodearrayetc.,butthedipoledipolearray1sabilitytoanti-inductioncouplingismuchstrongerthanthegradientarrayorother*sarray.Thispaper,takingmineexplorationworkabroadasanexample，introducestheprocedureofdataprocessingofmultidipoledipolear

6、ray,itshowsthattheweightedaveragemethodandthehybridmappingmethodissimplebuteffectiveanddipoledipolemultiseparationarrayhastheverygooduseandvalueoffurtherresearch.Inpractice,itisagoodwaytousemuhi-separationarrayforworkandobtaingoodexploration基金项目：国家自然科学基金项目（编号,41227803）,国外矿产资源风险勘在专项资金项目（编号：陕风勘201211B

7、0270010I）第一作者：刘建党（1969）.男.高级工程师.硕士.长期从拿金质矿产勘查与研究丁.作.E-mail：liujd2OO9通讯作者：王宏宁（1987）.男.工祥师.硕匕.从申地以物理勘宜与研究T.作.E-mail：why_wutanprospectingeffect.Keywords：dataprocessing；gradientarray；dipoledipole；electromagneticinduction；array1引言电极排列形式也称作电极装置，指的是供电电极与测员电极以什么样的方式组合进行野外工作。电极排列形式多种多样,常规电阳率法和激发极化法可以使用的电极排列形

8、式多种多样,常用的有中间梯度、偶极一偶极、对称四极、三级、二极（近场源）以及测深等几种排列形式。目前，在我国应用最多的电极排列形式是中间梯度排列（中梯），其在时间域激电和面积性激电测最中应用更是广泛。中间梯度排列由于它很少移动供电电极，-般情况下操作方便；在中间梯度排列供电电极AB中部，激发电场接近水平均匀电场.此种情况F中间梯度的异常相对简单。虽然中间梯度排列应用的较多，但它也存在一些不nJ忽视的问题。中间梯度排列的电磁耦合效应比偶极排列要严重得多，尤其是在低电阻率的地区，随着供电电极A3长度的增加电磁耦合效应更为严重；中间梯度的异常并不一定形态简单，当极化体不在中部.极化率异常形态同样会很

9、岌杂；当探测目标是陡倾斜、度导极化体时，由于AB中部,激发场接近水平，中间梯度的异常较偶极-偶极等排列而言很不明显。在对国外某金矿床的矿产勘查应用中，采用了双频激电法偶极一偶极排列，并进行了多极距剖面测量，获得r更多的激电信息，取得r良好的效果。本文对双频激电法偶极偶极排列多极距削面测屋结果中所涉及的关键数据处理过程进行r分析与讨论.结论证明采用科学合理的数据处理手段可以更好地发挥激电方法、偶极装置的技术优势，达到满意的地质效果心，2偶极一偶极排列在激电测量野外工作中.常用的有中间梯度排列、偶极一偶极排列等。由于各种原因，中间梯度排列使用得更多-些。中间梯度排列具有野外工作方便IE：,生产效率

10、高的特点。但有些情况下使用偶极一偶极排列可以获得更好的效果。如图1所示，偶极-偶极排列供电电极AI3与测航电极MN沿一条宜线排列。实际中常取AH=MN=“，称为隔离因子，可取整数也可取0.5、1.5这样的小数。定义顷）'中点作为测量结果记录点，探测深度随着增大而增加。如图2所示，工作中为充分反映异常的产状等形态特征.可以利用偶极-偶极排列进行多极距观测。AOB记录点.WO'NS1偶极一偶极排列Fig.1DipoleDipolearray困2偶极一偶极多圾距笥而测最Fig.2MultiseparationprofilemeasurementofDipoleDipolearrayF

11、,=ZizfcR(AH/2)2(MN/2)2二相对中间梯度排列而言.偶极一偶极排列具有如下特点：1）偶极一偶极剖面相对于中间梯度剖面而言对各类极化体都有很好的反映，中间梯度剖面对陡倾斜、度导电极化体的异常反映不明显。另外偶极一偶极排列可根据多极距剖面测量结果绘制拟剖面图.反映各类极化体的产状和形态特征。2）由于偶极一偶极排列AB、MN完全分开.电磁耦合效应相对于中间梯度等排列来说最弱。而中间梯度排列随着人B导线长度的增加，电磁耦合效应则会更严重3刃。电磁耕合包括电容耦合和感应耦合。电容耦合是由于供电导线、测量导线与大地之间存在分布电容导致的，其大小可以用下式计算。中间梯度装置：lnAB/2MN

12、/2+JI+（AB/2MN/2）2AB/2+NfN/2+-/dr+（AB72-MN/2）2.（1）偶极-偶极装资：E=2./?火（+l）3+2）ln（1；）（2）式中，为频率;R为接地电阻;。为导线分布电容（F/m）；d为中梯装置AB与MN的水平距离m为偶极子长度（m）；为隔离因子。根据式（1）、式（2）,分别计算了双频激电仪四个频组高频的电容耦合效应导致的幅频率相对误差，计算结果如表1、表2所示。表1、表2中的计算结果表明，电容耦合引起表1中间榜度掉列电容得合效应导致的幅频率相对误差Tabic1Therelativeerrorofamplitutcfrequencycausedbytheco

13、uplingeffectoftheintermediategradient(C=20PFR=1000,AB/2=500m.MV/2=25m,c/=0m)工作频率/Hz1248幅频率相对误差-1.25X10-4-2.50X10"*-1.00X10a-8.00X101表2偶极偶极排列电容耦合效应导致的福频率相对误差Table2Therelativeerrorofamplitutcfrcquercycausedbythedipoledipolearraycapacitancecouplingeffect(C=20PF,R=1000.a=100m,=3)工作频率/Hz1248幅频率相对误差一

14、1.21X105-2.43X1034.87X1O-5-9.73XKT。的幅频率误差-般很小。感应耦合是由供电回路与测量回路之间及供电回路与大地之间的电磁互感而引起的电磁糊合效应。均匀大地模型中偶极一偶极装置的大小取决于综合参数入匕业，中梯装置的电磁P耦合效应其绝对值大小取决于综合参数B/2）-.两式中。为偶极子长度，AB为P供电极距，/为工作频率"为大地导磁率，p为大地电阻率。综合、分析.理论计算结果显示电容耦合影响较小，但需注意到当导线在潮湿的地表上或者水中时，分布电容c显著增大，因此要避免雨后地表潮湿天气时工作；一般情况下感应耦合对测站结果影响往往不可忽视,尤其是当大地电阻率较低

15、的情形下，计算表明偶极一偶极装置抗感应耦合能力强于中梯装置，同时配合使用低频段频组时感应耦合可以进一步减弱川。偶极一偶极排列最大的缺点是偶极电场随距离衰减很快，当“较大时，为观测到足够大的电位差就需要增大供电电流.为克服这个缺点.实际工作中诃以适当加大偶极距。3实际应用及数据处理过程3.1方法设计工区位于澳大利亚东部某金矿床之中。该矿床主要以硫化物石英脉型矿体为主，矿体多成近似平行状。地表覆盖较厚，矿体的规模和连续性未知。矿床中含金矿物成分中，金属硫化物含量较高（黄铁矿、毒砂等矿物含量达4%以上）.研究表明本地的金属硫化物的含虽:与金矿化关系密切。如表1所示.工区内各种岩、矿石的视幅频率Fs由

16、高到低依次为：矿石、花岗斑岩、花岗岩、片岩、石英脉、闪氏岩，矿石与围岩间存在明显的视幅频率差异，矿石的Fs一般都在5%以上.而围岩的F,一般在3%以下。工区内岩石和矿石之间电性差异明显，具有投入激电找矿工作的地球物理工作基础r，3>H1o表3岩矿石物性参教说黄统计表Tabic3Electricalparameterofrockandoreinworkarea岩性标本Fs算术R几何测扯值范圈块数平均值/%平均值/%花岗斑岩103.133.052.14.4花岗岩51.741.721.32.111,&A4片77211.861.660.63.4矿石295.785.051.913.1石英脉

17、31.3闪长岩41.50匚区共设计激电测线8条，测线距100m,测点距20m,测线总长度7.2km。记录点取AB、MN的中心点位置，偶极距AB=MN=40m,观测参数为视幅频率F.、和视电阻率p,。同一个测点共测鼠了5个3=1、2、3、4、5）不同深度上的数据。3.2数据处理对于偶极一偶极排列，由于电极效应（所谓电极效应指的是当一个供电极或者供电偶极通过电阻率、极化率不均匀体上方及其附近时，极化场、一次场产生不同程度的畸变从而对测圮：结果产生影响。引起电极效应的电阻率、极化率不均匀体可能是岩体、岩脉、地F极化体或其它地质体）的影响，单-偶极距的测量结果

18、所绘制的平面等值线图常常存在异常的极大值不在极化体上方这种现象。因此，可以利用偶极一偶极装置进行多极距测量.由于在同一测点可以得到多个深度的激电数据，在室内资料处理过程中对偶极一偶极多极距测量结果使用加权平均的方法来绘制平面等值线图。这是因为偶极剖而随着极距加大，异常出现双峰，极距越大，双峰间距离也越大，最终异常的极值形态一般呈“八”字形分布，表4所示的加权平均法可以削弱这种异常畸变.最终使异常极值与极化体对应得更好、更准确g'L表4加权平均法示例表Table4Sampleofweightedaverage隔离启101102103104105106107W=13.603.412.993

19、.253.132.762.76n=23.913.002.712.542.602.812.45h=33.393.192.712.492.602.482.87w=42.522.392.311.951.751.512.58=52.472.272.392.262.042.332.37在第一、第二层(=1、=2)中，只记一个数据3.25,2.54；第三层侦=3)中，平均数据为(2.71+2.49+2.6)-i-3=2.600第四层(=4)中，平均数据为(2.39+2.31+95+1.75+1.51)+5=1.982第五层3=5)中,平均数据为(2.47+2.27+39+2.26+2.04+2.33+2.

20、37)7=2.304因此，104号点各层的总平均为(3.25+2.54+2.600+1.982+2.304)+5=2.535经加权平均处理之后.等值线曲线光滑，异常峰值与极化体在地表投影位置对应良好。图3所示为在澳大利亚某金矿床的激电测量匚区的偶极一偶极多极距剖面测量结果（视幅频率平面等值线图），数据处理过程中应用了加权平均法绘制的平而等值线图。图中所得曲线光滑，而且高极化异常与前人所做的化探土壤采样分析结果中的金元索异常吻合较好，圈定的激电异常已经计划进行工程验证。可见加权平均法绘制平面图，不仅方法简单，而且效果也不错。测得的偶极偶极剖面数据，均采用“混合绘图法''绘制视幅频

21、率拟剖而图，见图4(以测线L1、L2、L3、L8为例)。对于层拟断面的每个分层所需要:的就是将(/+!)间隔的每一对数据的平均值算出来，并把这些平均值标M在所选各对数据点的中点上。混合绘图法在电阻率法中早也使400视幅倾率必2.351.551.3520()困3偶极偶极多极距剖面测黄结果(加权平均后)Eig.3Resultofmultiseparationprofilemeasurementofdipoledipolearray(afterweightedaverage)测如号图4双频激电偶极偶极测深拟制而图(L1/L2/L3/L8)Fig.4Pseudo-sectionofdual-frequ

22、encyIPdipoledipolesounding(L1/L2/L3/I-8)用过混合绘图法相对于传统绘图法来说并不能消除多峰异常，而只是将主要的异常置于极化体的上方，以便能更好地反映异常体的轮廓与产状。经处理后的结果显示出的异常体产状与已有认识符合，圈定的异常体具有投入进一步工作的价值3"。加权平均法和混合绘图法具有简单迅速的特点，经过处理后的激电数据可以较准确地显示出极化体的形态与位置4结论通过分析与讨论，有如下几点认识：1) 偶极一偶极装置抗感应耦合能力强。激电测虽的几种排列中偶极一偶极排列在相同条件下具有相较其他测量排列更强的抗耦合能力；2) 加权平均法和混合绘图法的数据处

23、理方法可以对偶极一偶极多极距测量结果进行改善，使极化体的形态与位置更为清晰准确；3) 偶极-偶极多极距剖面测量结果很好地反映出了异常的形态特征，能够取得良好的勘查效果，对指导钻探工程施工作业具有重要参考意义。综上所述，偶极一偶极排列及其多极距剖面测量方式是一种值得继续深入研究与推广的方法。参考文献：DJ何继善.双频激电法M.北京：高等教育出版社，2006.2何继善.频率域电法的新进展口.地球物理学进展，2007,22(4):1250-1254.3罗延钟，张桂青.频率域激电法原理LM.北京：地质出版社，1988.4李金铭.激发极化法方法技术指南M.北京：地质出版社,2004.5白宜诚，崔燕丽.蒲慧如.SQ型双频道激电仪的研制口.物探与化探,2002,26(6):457-460.6白宜诚.左恒，罗维斌.双频激电在普杏找矿工作中应注意的儿个技术问题J.矿产与地质，2003,17(Sl)：451-454.7何继善.2-系列伪随机信号及应用A/1998年中国地球物理学会第十