物探新技术新方法.ppt

1、深部资源与工程物探技术突破,朱德兵 （ 中南大学 地球物理勘察新技术研究所 2012.2.27,2012年第二届双频激电法应用研讨会,提 纲,1. 大深度与高分辨率难题及解析 2. 有效激励与响应观测 3. 大定源建场模式下巷井观测系统 4. 随钻超前探测观测系统 5. 阵列瞬变电磁勘探系统 6. 结语,中南大学地球物理勘察新技术研究所,（1）信号微弱 （2）目标相对规模小 （3）施工效率低 （4）地面跨度大，背景变得复杂 （5）钻探资料少、验证对比解释困难,1.1 大深度与高分辨率难题,1. 大深度与高分辨率难题与解析,中南大学地球物理勘察新技术研究所,（1）深部资

2、源勘探的突破口 信号解释水平！ A. 更高精度的数据【质】对仪器、观测技术提出要求 B. 更完备的数据集合【量】更充分的定解条件 C. 更合理的反演算法和解译体系【解释水平】综合勘探,1.2 大深度与高分辨率难题解析,中南大学地球物理勘察新技术研究所,A. 更高精度的数据 对仪器、观测技术提出要求【质】 表1.理想球体相对异常精度与最大探测深度的关系,中南大学地球物理勘察新技术研究所,h,D,地面,B. 更完备的数据集合 更充分的定解条件 【量】 I 单参数量（x分量，电位差/梯度） II 多参数量（电位差、极化率、磁化率） III 多分量（x、y、z分量，电位差/梯度）,中南大学地球物理勘察

3、新技术研究所,C. 更合理的解释 反演算法和解译体系【解释水平】 I 物探专业信息融合（物探行内） II 结合地质、化探、遥感、钻孔信息 （行外）,中南大学地球物理勘察新技术研究所,（2）充分认识环境和目标对象,背景或环境的复杂性 （1）屏蔽/吸收 （2）干扰【地形、地质、地球物理】 （3）“源”背景水平 目标的多参数特征测试 （1）一物多性 （2）一性多物,标本测试 !,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2. 有效激励与响应问题,2.1 物探作业模式与异常,背 景,相对 异常,绝对异常,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2.2 有效激励方式,（1）大功率（大电流、大震源） （2）重复激励 （

4、2）迫近目标 （3）激励方式（组合源、复合源）,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2.3 有效激励下的响应观测,（1）近目标观测 （2）远源观测 （3）比对观测,相对异常100 (实测值背景) / 背景,相对异常100 （带背景实测值带背景实测值）/ 某实测值,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2.4 响应观测仪器与装备,（1）仪器和装备是人五官六感的延伸 （2）数据或异常并不能代表目标对象的存在 （3）关注仪器本身特性（信噪比、灵敏度、感应耦合）,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2.5 有效激励与接收条件下的信号提取,（1）基于数字信号处理的信号提取算法 一维傅立叶分析、滤波；统计分析；

5、概率分析；相关分析 （2）基于位场理论的信号提取算法 二维或三维时间、空间域；频率、波数域； P域,两个层次,中南大学地球物理勘察新技术研究所,物探新方法新技术实例三则,中南大学地球物理勘察新技术研究所,一. 大定源建场模式下巷井观测系统,1. 研究背景分析,中南大学地球物理勘察新技术研究所,以电位为测量参数时井巷探测系统工作布置示意图,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2、原理,均匀各向同性半空间条件下，通过位于地下的供电电极A、B，可以形成于AB中间1 / 3段的近似均匀电流场。各参数设置如图所示。则球外任意一点P的电位为：,中南大学地球物理勘察新技术研究所,取电场强度为观测信号，其表达式

6、为：,若球体中心位于隧道轴线上，且r0H时，h0,（2）,（3）,中南大学地球物理勘察新技术研究所,（1）低阻球体模型,r0= 5m，1=2000m， 2 = 50m， j0 =0.1mA/m2，r=6m100m。,观测点距离与低阻球体隐患电位及电场相对变化幅度对比（表1）,（2）高阻球体模型,r0= 5m，1=2000m， 2 =， j0 =0.1mA/m2，r=6m-100m。,电位曲线,电场强度曲线,U /V,V/m,x/m,x /m,观测点距离与高阻球体隐患电位及电场相对变化幅度对比（表2）,轴向前方球状隐患超前预报理想分辨能力,中南大学地球物理勘察新技术研究所,（3）物理模拟试验,模

7、拟隧道直径为5cm，长度110cm，在隧道外周对称的四个方向上分别布置测量电极M、N，供电电极A、B距离3m。隧道位于AB中间1/3处，MN极距为3cm，M距隧道掌子面1cm。将此装置置于深2m、长宽分别为3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的极化率为0.0，低阻铝球直径25cm。用重庆奔腾地质仪器厂生产的数字激电仪和中南大学生产的SQ系列双频道数字激电仪分别测量MN之间的电位差和极化率，以MN中点为记录点。方位确定！,中南大学地球物理勘察新技术研究所,球体在前方（组合电极）,电位差异常,极化率异常,铝球直径：25cm,中南大学地球物理勘察新技术研究所,球体在侧面,电位差异常,极化率异常,

8、中南大学地球物理勘察新技术研究所,V,V,球体异常在侧面相对异常对比,球体异常在下方相对异常对比,中南大学地球物理勘察新技术研究所,3、野外测量方法：三分量测量,中南大学地球物理勘察新技术研究所,4. 平朔煤矿4109主辅运巷测试试验,图8. 4109主运巷TSP实测记录示意图（z分量）,（1）数据稳定可靠 （2）两参数对水敏感 （2）极化率有优势,中南大学地球物理勘察新技术研究所,特点小结,1. 大功率施工方便，效率高 2. 接近目标观测，异常信噪比高 3. 远离电源观测，背景场影响小 4. 多分量多参数观测,中南大学地球物理勘察新技术研究所,研究背景： （1）深钻井昂贵 （2）钻孔本身或钻

9、孔底部接近矿体 （3）钻孔资料已揭示地质或矿产条件,二. 随钻超前探测观测系统,中南大学地球物理勘察新技术研究所,井中点电源激励电场扰动 征候 观测与解释。,1、原理超前预报,垂直接触带前的电激励电场征候模拟,电位征候观测,电场征候观测,A,B,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2、水槽物理模拟试验,水槽模拟试验电场 随电极深度变化实测曲线,由水槽模拟试验电场实测数据转换而成的视电阻率曲线,中南大学地球物理勘察新技术研究所,视幅频率测量结果,图4 为水槽模拟试验幅频率Fs实测异常曲线,迫近目标！,中南大学地球物理勘察新技术研究所,3、野外实施,目标矿体,测量电极系,供电电极,无穷远,观测仪表,

10、测量电缆,随钻超前 探测系统 结构,中南大学地球物理勘察新技术研究所,技术特点,（1）多参数 （2）多路同步采集 （3）迫近目标对象的测量与比对 （4）征候关联资料解释,中南大学地球物理勘察新技术研究所,瞬变电磁法（TEM）背景： 异常来自何方？ 解决途径： 定向探测！,三. 线阵列瞬变电磁法,三. 线阵列瞬变电磁法,干 扰！,目 标！,1.测量装置,中南大学地球物理勘察新技术研究所,2. 异常特征体现,背离现象 ！,中南大学地球物理勘察新技术研究所,3. 应用领域,(1) 超前预报 (2) 深部资源定向勘探,中南大学地球物理勘察新技术研究所,六. 分享结语,1. 解决有效激励与响应： 一远两近 （1）近目标激