地球物理野外工作方法和技术

zongnixunta · 发表于 2010-2-16 00:43

第一章
野外工作方法和技术
3.1　频率域激电工作程序
3.1.1踏勘
根据地质任务在选择测区时，应组织力量进行踏勘，踏勘的目的在于了解测区的地质特点和地球物理前提以及接地条件、干扰水平、生活驻地、交通运输等情况。
3.1.2试验工作
对新的工作测区，在编写设计时应在典型的地质剖面上或具有代表性的地段，做一定数量的试验工作，具体实验工作量以能对测区的地球物理特征有一定的了解为宜。
3.1.3草查与普查
对于１：５万～１：２.５万的大面积草查与普查时，其工作方法的选择以偶极法或近场源法（ＡMＢN）为宜。就某一具体测区而言，应根据地质任务，通过分析所掌握的地质及以往的物化探资料或通过试验，确定一个适当的极距进行面积性的工作，以迅速得到面积性的资料，达到发现异常的目的。
3.1.4详查
在普查所发现异常的基础上，开展１：１万～１：２千的详查工作，这时可用中梯装置扫面。建议采用一线供电多线测量的工作方式，以便在短时间内圈出异常的形态、做出成果的解释推断以及对异常进行轻型山地工程揭露。
对精测剖面，可采用偶极装置，根据不同极距（一般４－６个）的观测结果勾绘出断面图，以判断矿体的埋深、倾向和形态，然后根据综合解释结果建议施钻验证，进而达到对异常的再解释。
在上述工作的同时，还要进行岩矿石物性测定和幅频特性的研究。
一、联合剖面法
图2-10 联合和剖面装置
如图2-10所示，装置系数计算方法和三极装置相同
联合剖面法是两个三极排列AMN∞和MNB∞的联合。所谓三极排列是指供电电极之一位于无穷远的排列。采用联合剖面装置时，可以用A电极，也可以用B电极供电，而A和B有一个共同的无穷远电极C。也就是当A或B供电时，供电迴路中另一电极C位于无穷远。如果以O表示测量电极M和N的中点，则在联合剖面装置时，四个电极A、M、N和B极位于同一直线上（这条直线就是测线），且AO=BO。无穷远极C一般铺设在测线的中垂线上，与测线之间的距离大于AO的五倍（CO＞5AO）
工作中将AMNB四个电极沿测线一起转动，并保持各电极间距离不变，中点O就作为测点的位置。在每个测点上分别测出AMN∞排列和MNB∞排列Fs、ρs。对于同一极化体，AMN、BMN的测量结果将在极化体上方形成交点。利用这种交点性质和曲线的不对称性可判断极化体的产状、形态。
联合剖面法的工作比例尺一般都大于：1：10000，常用的有1：10000、1：5000、1：2000。测线沿垂直于矿体走向布置。测线间距相当于作图时所用比例尺的1厘米，即工作比例尺为为1：10000时，线距等于100米。至于极距AO的选择则与勘探对象的埋深有关，一般要求AO＞3H（H为矿顶埋深），而MN=（3/1—5/1）AO。无穷远极垂直于测线方向布置，要求CO＞5AO。
联合剖面法主要用于寻找低阻陡倾的硫化矿床或成矿有关的含水断裂破碎带。由于联合剖面法工作中需要铺设无穷远电极，在每一个测点上都要观测两次，因此装置比较笨重，效率比较低，很少用于地质工作的普查阶段。
其优缺点可评述如下：
1、这种装置，可预先布置电极以减少移动电极时间，但这需要准备很多电极，也要增加工作量。
2、联合剖面对各类极化体的反映能力可与偶极剖面相当，对板状体产状反映更灵敏。
3、在相同条件不，联剖的电位差比偶极剖面大，但比中梯小。
4、装置最大缺点是要一个无穷远极，且必须用长导线与发送机相联，带来很多不便。
二、中间梯度法
图2-1 中梯装置示意图
中梯装置如图2-1所示，这种装置的特点是：供电电极AB的距离取得很大，且固定不动；测量电极在其中间三分之一地段逐点测量。记录点取在MN中点。其表达式为：
其中
此外，中间梯度装置还可在离开AB连线一定距离（AB/6范围内）且平行AB的旁侧线上进行观测（见图2-2）。
图2-2 旁侧中梯装置示意图
中间梯度法利用两个电极A和B供电，另两个电极M和N进行测量。其特点是：供电电极距AB很大，AB＞MN一般AB=（30—50）MN；在工作中A和B是固定不动的，MN则在AB之间中间3/1范围内逐点移动进行观测。
中间梯度主要用来寻找陡倾的高阻含矿岩脉（如石英脉、伟晶岩脉等）
野外工作中通常测线垂直于矿体走向布置，点距等于MN之间的距离。
中间梯度排列之所以应用较广，其原因主要有如下几点：
1、在一段范围内不需要移动供电电极。在一系列测量中，导线AB、电源及发送机也不要移动，只移动测量电极极MN（短导线测量方式）。
2、中间梯度排列中，可以一线供电，多线观测，甚至可以全域测量，因而生产效率高。
3、在AB中部，激发场接近水平均匀场，因此中间梯度的异常相对简单，甚至可用电磁类比法进行半定量解释。
由于中间梯度应用较广，因而它的一些缺点不易引起人们的重视，有必要说明如下：
1、AB导线一般在1000米以上，铺设很费时间，在潮湿地区又容易造成漏电。
2、电磁感应偶合效应随AB增加而增加。
3、在AB中部，激发场接近水平，使陡倾斜良导极化体的异常很不明显。
4、说中间梯度异常形态简单，那是有条件的，即在AB中部，激发场接近水平均匀场，因而异常形态与垂直磁化的垂直磁异常相当。如果极化体不在AB中部，情况就不同了。
三、偶极—偶极剖面法
图2-6 偶极装置
如图2-6所示，其表达式为：
其中

偶极排列，两个供电电极AB和两个测量电极MN彼此分开，各在一边，沿一直线排列，实际应用中的偶极排列一般是对称的。即AB=MN=∫，AB与MN中点连线OO’长度为L=（n+1）∫，n为整数。测量结果记录在OO’中点，探测深度随n增加而增加。进行激电测量时，探测深度可以固定的，每次测量后，四个电极向前一起移动一个固定距离，一般为测点距，等于MN。有时也常在每一个测点测量几个深度上的IP值。
在西方，偶极装置应用较广，但在我国作得很少，偶极排列有如下优缺点：
1、偶极剖面对各类形态的地质体都有很好的反映，由于是以各种不同位置去激发极化体，总可以在某些条件下使极化体处于良好的极化形态，从而观测到较大的极化率。
2、偶极拟剖面图上，对各类极化体的产状，形态有较好的反应。
3、可采用短导线方式测量，并将AB和MN完成分开，使电磁感应耦合大大减弱。
4、导线短，布置和移动方便灵活，漏电机会也少。
5、为充分反映异常，最好作多极距测量，以便绘制拟剖面图，但由于每次观测后要移动电极位置，因而增加了野外工作量。
6、由于沿测线不断移动四个电极，有时导致测量结果发生变化，而这并不是极化体引起的，而是所谓的电极效应引起的。
四、激电测深
图2-3 对称四极装置示意图
对称四极装置如图2-3所示，这种装置的特点是AM=NB，记录点取在MN的中点。其表达式为：
其中
在激电测量中，对称排列，A、M、N、B四个电极同时沿测线移动，AB和MN共有一个中点O，且O点也作为记录点，规定MN=∫，AB=2L，这类装置的探测深度随L增加而增大。在激电测深时，通常固定MN，增加AM和BN，这样可在同一测点得到不同深度上的信息，据不同测点上的测深可编制电测深拟剖面图。
激电测深其优缺点可评述如下：
1、和偶极剖面一样，四个电极都沿测线移动，工作量大。由于极距增大时，AB电缆很长且笨重，移动困难。因此测深的工效低。
2、只有当被探测的地质体是无限大的水平层时，它才能对二层、三层介质等反应为二层或三层曲线
。
3、激电测量结果也可以绘制拟剖面图，以分析地质体形态和产状。
4、由于MN电线总会靠近AB电缆，电磁感应耦合效应会严重影响测量结果。
5、观测信号随极距增加而减小，但比偶极剖面的信号衰减慢。在相同条件下，测得的信号是三极排列的三倍，约与中梯相当。
第四章
岩矿石物性参数的测定
岩矿石的电性差异是电法勘探的物性前提，也是成果解释的物理基础。实践表明，合理地测定和利用电性参数，可以提高激电成果的解释水准和地质效果。以数字式激电双频激电仪测定岩矿石的电性参数时，通常取用两个参量，即幅频率（Ｆ）和电阻率（ρ），物性参数的测量可参照选用以下方法。
4.1 露头测定法
(1) 对称小四极法：在露头、探槽或坑道的岩矿石表面上，采用对称小四极装置测定自然条件下的电阻率和幅频率，供电电极和测量电极均可用直径２ｍｍ的铜丝或用其它材料做的小不极化电极。
选择露头时，应注意选择新鲜、无裂缝、宽度较大，表面较平整的岩矿石露头。供电电极与测量电极应与岩石表面接触良好。一般供电电极ＡＢ的排列方向应大致与野外工作中ＡＢ方向一致，且布置在露头的中间部位，以避免旁侧影响。也可以多做几组排列方向，以了解岩石的各向异性。
应该指出，对致密块状矿体，当其与围岩边界明显时，应注意界面影响，有时可能会因界面积累电荷的影响使得观测常常出现反常现象。当矿体露头致密到面极化程度时，不宜用对称小四极法在露头上获得幅频率（Ｆ），应改用其他方法测量。
(2) 对称小极距测深：在浮土较薄时，可用小极距测深了解下伏基岩的电阻率和幅频率。对称小极距测深一般应布置在地质情况清楚，地形较平坦，岩层倾角不大的地段。
对称小极距测距的最大极距，以获得待测目的层之渐近线为准则。
4.2 标本测定法
用双频仪测定岩矿石标本的物性时常用“强迫电流法”，其特点是使所供电流全部通过标本，做法上有标本架法、封腊法、泥团法。
4.3 检查
电参数测定的检查工作量为总工作量的５～１０％，标本测定的均方相对误差小于３０％为合格，露头测定的均方相对误差小于２０％为合格。
无论是露头测定还是标本测定，应注意使供电电线与测量线分开，以避免因电磁感应耦合造成测定的参数误差。
第五章
内业资料整理
室内资料处理人员应及时检查野外记录的完整性、可靠性，及时将观测数据输入到计算机中，及时进行数据的有关计算和预处理，及时绘制有关图件。发现问题应及时汇报并敦促野外操作员改正，对质量不合格的测点应及时要求返工。在数据处理过程中如发现异常点、可疑点应通知操作员及时重测或检查，确保数据的可靠性。
在解释过程中应参考野外人员的原始记录，特别注意记录中的矿化、岩性变化等记录。
第六章
野外观测质量的评价
1 为了衡量整个原始观测的精度，应对原始观测进行一定数量的检查观测。一般检查的物理点数应不少于总物理点数的5—10%，如还达不到精度要求，则整个原始观测作废。计算误差时被舍去的点不得超过参加计算点数的1%。
2 视电阻率的质量评价：
视电阻率的质量评价以均方相对误差衡量：

式中：n——检查观测的物理点数；
ρsi——第i测点上原始观测视电阻率值；
ρ′si——第i个测点上检查观测视电阻率值。
Mρ≤±4%为合格。
3 视幅频率的评价。
⑴　正常背景值
①
均方误差
对正常背景区，一般以均方误差衡量。

式中：n——检查观测的物理点数；
Fsi——第i个点原始观测的幅频率值；
F＇si——第i个点检查观测的幅频率值。
一般要求∑F≤±0.4—0.5%，对异常和背景均较低弱的地区，或者为了特殊的地质目的。可设计高精度，如∑F≤±0.2—0.3%，不过这时要采取相应的措施以保证精度。对干扰较大，异常幅值也较大的困难地区，也可设计低精度，如∑F≤±0.7—1.0%。
具体选用哪种精度，应在设计中加以规定。
②
异常下限的划分：
异常下限=Fso+（1～2）∑F
这里Fso称为异常背景值，它可以根据不同背景的岩矿石的测定结果取平均值加以确定，亦可根据面积或长剖面工作结果确定。
⑵
异常区：在异常场，一般以均方相对误差衡量观测数据的质量。

式中：n——检查观测的物理点数；
Fsi——第i个测点的原始观测幅频率值。；
F＇si——第i个测点的检查观测幅频率值。
一般要求MF≤±7%。
附录C：设计书编写提纲
C1 前言
C1.1 目的任务
主要包括项目来源、任务、工作时间、成果提交及有关要求。
C1.2工作区范围及地理条件
主要包括地理位置、行政区划、坐标范围、自然地理、气候概况等。附工区交通位置图。
C2工作区地质概况
C2.1以往地质工作程度
主要是地质、物探面积性工作和异常检查的情况。
C2.2地质概况
主要包括地层、构造、岩浆岩、矿产等。
C2.3地球物理特征
主要是区域构造、地层、岩性特征和岩矿石的物性参数。
C2.4异常特征
按工作区总的异常和拟检查的异常分别描述。
C3工作方法与技术要求
C3.1工作部署及技术思路
根据目的任务、工作区的以往工作程度和地质概况，合理确定工作程序、工作方法、总体部署安排。
C3.2工作方法及实物工作量
根据任务要求分别按普查、详查、工程验证的要求确定工作方法和工作量。
C3.3主要技术（精度）指标
C4 预期提交的成果
C5经费预算
C6组织管理与保证措施
主要指人员组成、工作程序、进度及时间计划、质量保证、生产安全、组织措施等。
附录D：报告书编写提纲
D1 前言
D1.1 目的任务
主要包括项目来源、任务、工作时间及有关要求。
D1.2工作区范围及地理条件
主要包括地理位置、行政区划、坐标范围、自然地理、气候概况等。附工区交通位置图。
D1.3 完成的主要实物工作量
D1.4 取得的主要成果
D2工作区地质概况
D2.1以往地质工作程度
主要是地质、物探面积性工作和异常检查的情况。
D2.2地质概况
主要包括地层、构造、岩浆岩、矿产等。
D2.3地球物理特征
主要是区域构造、地层、岩性特征和岩矿石的物性参数。
D2.4异常特征
按工作区总的异常和检查的异常分别描述。
D3工作方法与技术要求
D3.1工作方法
根据设计书要求所确定工作方法和工作量的执行情况。
D3.2 室内整理
D3.3主要技术（精度）指标及质量评述
D4 异常推断解释
D5 结论与建议