CN111221043B - 一种被动源电场法的工作参数优化方法 - Google Patents

一种被动源电场法的工作参数优化方法 Download PDF

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Abstract

一种被动源电场法的工作参数优化方法。本方法通过分析勘探区的地形等级、勘探区内的异常区分布范围、设计的勘探深度、欲勘探电阻率异常体的尺寸要求(最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度)、欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率比值、勘探时间要求系数等方面的信息，通过特定的公式获取优化后的工作参数，如勘探区范围、测点水平点距、测线水平线距、接收机的最小总道数、可测电场频率的频率范围、相邻频率的频率比等。该方法能获得被动源电场法更优的工作参数，从而以更合理的时间和经济成本获得可靠的勘探效果。本方法适用于电阻率勘探中的被动源电场法的普查工作。

Description

一种被动源电场法的工作参数优化方法
技术领域
本发明涉及一种勘查地球物理领域的被动源电场法勘探工作参数的优化新方法。
背景技术
目前的被动源电场法勘探方法的工作参数一般是勘探工作人员基于各自的经验和自己对勘探区情况的大体认识进行大致估计选择，由于每个勘探工作人员的经验、对勘探区的大体情况预估等方面存在差异，从而勘探中的工作参数选择随意性较强，缺乏一个统一的衡量标尺，容易造成设计的勘探工作量过多或过少。勘探工作量过多则容易造成工作量浪费、勘探成本高、效率低等问题；勘探工作量过少则容易造成勘探效果难以满足勘探目标要求、丢失勘探目标体等问题。如何比较有效地解决具体勘探工作的工作参数设计问题，并作为实际勘探工作的具体指导，变得十分必要。
发明内容：
本发明是基于目前常规被动源电场法勘探方法的工作参数选择中所存在的问题，通过分析勘探区的地形等级、勘探区内的异常区分布范围的水平长度和水平宽度、设计的勘探深度、欲勘探电阻率异常体的长宽厚的最小尺寸要求、欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率差异、勘探时间要求系数等方面的信息，通过特定的公式获取被动源电场法优化后的工作参数，如勘探区范围、点距、线距、选用的被动源电场法接收机至少选配总道数、选用的被动源电场法接收机可测电场频率的频率范围、选用的被动源电场法接收机的可测电场频率范围内的相邻频率的频率比等。该方法能获得被动源电场法更优的工作参数，从而以更合理的时间和经济成本获得可靠的勘探效果。本方法适用于电阻率勘探中的被动源电场法的普查工作。
一种被动源电场法的工作参数优化方法，其具体步骤如下：
a)收集勘探区内的地形地貌地物情况，确定勘探区的地形等级(Terrain_level)，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain-level (1)；确定勘探区的地形等级可以采用相应的勘探标准或规范进行确定，如优选地根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定。
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平投影的长度和水平投影的宽度(异常区分布范围的水平投影的长度为Abnormal_Length，是指可能存在电阻率异常体的异常区的水平投影的长度，单位为米，Abnormal_Length>0；异常区分布范围的水平投影的宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电阻率异常体的异常区的水平投影的宽度，单位为米，Abnormal_Width>0)；
c)收集勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth，单位为米，Prospecting_depth>0)；即确定需要了解勘探区内多少米勘探深度范围内的电阻率异常体的分布情况。优选地，勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth)小于等于1000米。
d)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求(欲勘探电阻率异常体的最小水平长度为Body_Length单位为米，Body_Length>0；欲勘探电阻率异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width>0；欲勘探电阻率异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick>0；)；欲勘探电阻率异常体是指想在勘探区内寻找最小多大规模的电阻率异常体；由于勘探区内实际存在的电阻率异常体的形态一般为不规则体，且属于未知信息，故假定需要寻找的电阻率异常体为规则的长方体，并对其长宽厚的最小尺寸进行限定。优选地，欲勘探电阻率异常体的长宽厚的最小尺寸均大于等于1米。
e)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的电阻率ρ1与围岩的电阻率ρ2，并计算两者的比值(Resistivity_ratio＝ρ1/ρ2，无量纲)，Resistivity_ratio等于欲勘探电阻率异常体的电阻率与围岩的电阻率之比，Resistivity_ratio不等于1，Resistivity_ratio>0；优选地，欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率参数通过测试相应标本的电阻率确定；若同一个欲勘探电阻率异常体的电阻率存在多个测试结果，则求取同一个欲勘探电阻率异常体的电阻率平均值；若同一个围岩的电阻率存在多个测试结果，则求取同一个围岩的电阻率平均值；若勘探区内暂时无法获取到相应电阻率异常体和围岩的标本，则结合勘探区前期的资料，并综合其他相邻地区的相应岩性标本的电阻率参数，对本区内的电阻率异常体和围岩的电阻率参数进行估算，并把估算值作为相应的电阻率数值。优选地，欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率比值满足条件：Resistivity_ratio大于等于2或Resistivity_ratio小于等于0.5。即电阻率异常体与围岩之间存在比较明显的电阻率差异，以便通过电法勘探工作能比较明显地区分电阻率异常体和围岩。
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求(Time，单位为天，Time>0)；优选地，勘探时间要求系数大于等于0.1天。由于有些勘探区(如城市)对于勘探效率和勘探时间有比较严格的要求，希望能尽快完成相关的勘探工作，以便尽快对电阻率异常体进行评估，并尽量减少勘探工作对勘探区内的人文活动带来的干扰。
g)采用公式(2)计算被动源电场法优化后的工作参数，包括勘探区的水平长度和水平宽度(勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米，Exploration_Length>0；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米，Exploration_Width>0)、测点水平点距(Station_Space，单位为米，Station_Space>0)、测线水平线距(Line_Space，单位为米，Line_Space>0)、选用的被动源电场法接收机的最小总道数(Number_Measure，单位为道，Number_Measure>0)、选用的被动源电场法接收机的可测电场频率的频率范围(Frequency_Range)、选用的被动源电场法接收机的可测电场频率范围内的相邻频率的频率比(高频/低频)(Frequency_Ratio，Frequency_Ratio>0，无量纲)；
Figure BDA0002375332780000051
其中MAX()为求取数值中最大值的函数；MIN()为求取数值中最小值的函数；ROUNDUP()为向上取整函数；log10()表示以10为底的对数；| |表示绝对值函数；
h)根据公式(2)获取被动源电场法优化后的工作参数，开展勘探区的被动源电场法勘探工作，获取被动源电场法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。采用优化后的工作参数，能满足异常体多、且已知信息少的勘探区对勘探工作的各项特殊要求，从而能实现以更低的时间、经济等成本获得可靠的勘探成果。
附图说明：
图1为本发明的一种被动源电场法的工作参数优化方法流程图；
具体实施方式：
以下参照图1、结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
a)收集勘探区内的地形地貌地物情况，并根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定，从而确定勘探区的地形等级(Terrain_level)，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain-level(1)；假定根据2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准确定某勘探区的地形等级为1级，即Terrain_level＝1，则K＝1；
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平投影的长度和水平投影的宽度(异常区分布范围的水平投影的长度为Abnormal_Length，是指可能存在电阻率异常体的异常区的水平投影的长度，单位为米，Abnormal_Length>0；异常区分布范围的水平投影的宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电阻率异常体的异常区的水平投影的宽度，单位为米，Abnormal_Width>0)；假定步骤a)选定的某勘探区内异常区分布范围的水平投影的长度为500米，水平投影的宽度为300米，则Abnormal_Length＝500(米)，Abnormal_Width＝300(米)；
c)收集勘探区设计的勘探深度(Prospecting_depth，单位为米)，假定步骤a)选定的某勘探区的勘探深度限定在100米，则Prospecting_depth＝100米；
d)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求(欲勘探电阻率异常体的最小水平长度为Body_Length单位为米，Body_Length>0；欲勘探电阻率异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width>0；欲勘探电阻率异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick>0；)；假定步骤a)选定的某勘探区想了解勘探区内存在的水平长度至少100米、水平宽度至少50米，铅直厚度至少5米的电阻率异常体，则Body_Length＝100米，Body_Width＝50米，Body_Thick＝5米；
e)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的电阻率ρ1与围岩的电阻率ρ2，并计算两者的比值(Resistivity_ratio＝ρ1/ρ2，无量纲)，Resistivity_ratio等于欲勘探电阻率异常体的电阻率与围岩的电阻率之比，Resistivity_ratio不等于1，Resistivity_ratio>0；假定步骤a)选定的某勘探区想通过电阻率参数对地下异常体进行判断和评估，并通过标本测试结果，得到欲勘探的电阻率异常体的电阻率ρ1＝50Ω·m，围岩的电阻率ρ2＝500Ω·m，即欲勘探的电阻率异常体的电阻率与围岩的电阻率之比为0.1，即本勘探区想寻找相对于围岩而言的低阻异常体，则Resistivity_ratio＝0.1；
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求(Time，单位为天)；假定步骤a)选定的某勘探区的被动源电场法勘探工作希望在2天内完成，则Time＝2天；
g)根据以上步骤的相关数据，采用公式(2)获取被动源电场法优化后的工作参数，包括勘探区的水平长度和水平宽度(勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米，Exploration_Length>0；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米，Exploration_Width>0)、测点水平点距(Station_Space，单位为米，Station_Space>0)、测线水平线距(Line_Space，单位为米，Line_Space>0)、选用的被动源电场法接收机的最小总道数(Number_Measure，单位为道，Number_Measure>0)、选用的被动源电场法接收机的可测电场频率的频率范围(Frequency_Range)、选用的被动源电场法接收机的可测电场频率范围内的相邻频率的频率比(高频/低频)(Frequency_Ratio，Frequency_Ratio>0，无量纲)；
Figure BDA0002375332780000091
(2)；把以上步骤的相关数据代入公式(2)，从而获得如下的工作参数：
Figure BDA0002375332780000092
，即本勘探区如果想对500米*300米范围的异常区内的100米埋深范围内的水平长度不少于100米，水平宽度不少于50米，水平厚度不少于5米的低阻异常体(Resistivity_ratio＝0.1)进行控制，则需要布置1000米*600米的勘探范围，点距17米，线距34米的被动源电场法勘探工作，被动源电场法接收机的可测电场频率范围为[633.36，6336800]，被动源电场法接收机的可测电场频率范围内的相邻频率的频率比为1.108033，被动源电场法接收机的道数为2道，从而能实现在2天内完成本次勘探工作；
h)根据以上获取频率域传导电法优化后的工作参数，开展勘探区的频率域传导电法勘探工作，获取频率域传导电法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。采用优化后的工作参数，能满足勘探区对本次勘探工作的各项特殊要求，从而能实现以更低的时间、经济等成本获得可靠的勘探成果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。

Claims (7)

1.一种被动源电场法的工作参数优化方法，其具体步骤如下：
a)收集勘探区内的地形地貌地物情况，确定勘探区的地形等级Terrain_level，根据公式(1)确定地形影响参数K，K＝Terrain_level (1)；
b)收集勘探区内的异常区分布范围的水平投影的长度和水平投影的宽度；异常区分布范围的水平投影的长度为Abnormal_Length，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的长度，单位为米，Abnormal_Length＞O；异常区分布范围的水平投影的宽度为Abnormal_Width，是指可能存在电性异常体的异常区的水平投影的宽度，单位为米，Abnormal_Width＞0；
c)收集勘探区设计的勘探深度Prospecting_depth，单位为米，Prospecting_depth＞0；
d)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度的尺寸要求；欲勘探电阻率异常体的最小水平长度为Body_Length，单位为米，Body_Length＞0；欲勘探电阻率异常体的最小水平宽度为Body_Width，单位为米，Body_Width＞0；欲勘探电阻率异常体的最小铅直厚度为Body_Thick，单位为米，Body_Thick＞0；
e)收集勘探区欲勘探电阻率异常体的电阻率ρ1与围岩的电阻率ρ2，并计算两者的比值Resistivity_ratio＝ρ1/ρ2，无量纲；Resistivity_ratio等于欲勘探电阻率异常体的电阻率与围岩的电阻率之比，Resistivity_ratio不等于1，Resistivity_ratio＞0；
f)收集勘探区的勘探时间要求系数；勘探时间要求系数是指完成本项勘探工作的整个野外数据采集时间要求Time，单位为天，Time＞0；
g)采用公式(2)计算被动源电场法优化后的工作参数，包括勘探区的水平长度和水平宽度；勘探区的水平长度为Exploration_Length，单位为米，Exploration_Length＞0；勘探区的水平宽度为Exploration_Width，单位为米，Exploration_Width＞0；测点水平点距Station_Space，单位为米，Station_Space＞0；测线水平线距Line_Space，单位为米，Line_Space＞0；选用的被动源电场法接收机的最小总道数Number_Measure，单位为道，Number_Measure＞0；选用的被动源电场法接收机的可测电场频率的频率范围Frequency_Range；选用的被动源电场法接收机的可测电场频率范围内的相邻频率的频率比Frequency_Ratio，Frequency_Ratio＞0，无量纲，Frequency_Ratio为高频与低频的比值；
Figure FDA0002960826550000031
其中MAX()为求取数值中最大值的函数；MIN()为求取数值中最小值的函数；ROUNDUP()为向上取整函数；log10()表示以10为底的对数；||表示绝对值函数；
h)根据公式(2)计算被动源电场法优化后的工作参数，并根据获得的工作参数开展勘探区的被动源电场法勘探工作，获取被动源电场法勘探数据，并进行数据处理和解译，获得勘探成果。
2.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：勘探区的地形等级Terrain_level根据中国地质调查局于2009年10月颁布的《地质调查项目预算标准》中的关于物化探的地形等级划分标准进行确定。
3.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：勘探区设计的勘探深度Prospecting_depth小于等于1000米。
4.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：欲勘探电阻率异常体的最小水平长度、最小水平宽度、最小铅直厚度均大于等于1米。
5.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率参数通过测试相应标本的电阻率确定；若同一个欲勘探电阻率异常体的电阻率存在多个测试结果，则求取同一个欲勘探电阻率异常体的电阻率平均值；若同一个围岩的电阻率存在多个测试结果，则求取同一个围岩的电阻率平均值。
6.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：欲勘探电阻率异常体与围岩的电阻率比值满足条件：Resistivity_ratio≥2或Resistivity_ratio≤0.5。
7.如权利要求1所述的一种被动源电场法的工作参数优化方法，其特征在于：勘探时间要求系数大于等于0.1天。
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