物探新技術(shù)新方法.ppt

深部資源與工程物探技術(shù)突破,朱德兵 （ 中南大學(xué) 地球物理勘察新技術(shù)研究所 2012.2.27,2012年第二屆雙頻激電法應(yīng)用研討會(huì),提 綱,1. 大深度與高分辨率難題及解析 2. 有效激勵(lì)與響應(yīng)觀測(cè) 3. 大定源建場(chǎng)模式下巷井觀測(cè)系統(tǒng) 4. 隨鉆超前探測(cè)觀測(cè)系統(tǒng) 5. 陣列瞬變電磁勘探系統(tǒng) 6. 結(jié)語(yǔ),中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,（1）信號(hào)微弱 （2）目標(biāo)相對(duì)規(guī)模小 （3）施工效率低 （4）地面跨度大，背景變得復(fù)雜 （5）鉆探資料少、驗(yàn)證對(duì)比解釋困難,1.1 大深度與高分辨率難題,1. 大深度與高分辨率難題與解析,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,（1）深部資源勘探的突破口 信號(hào)解釋水平！ A. 更高精度的數(shù)據(jù)【質(zhì)】對(duì)儀器、觀測(cè)技術(shù)提出要求 B. 更完備的數(shù)據(jù)集合【量】更充分的定解條件 C. 更合理的反演算法和解譯體系【解釋水平】綜合勘探,1.2 大深度與高分辨率難題解析,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,A. 更高精度的數(shù)據(jù) 對(duì)儀器、觀測(cè)技術(shù)提出要求【質(zhì)】 表1.理想球體相對(duì)異常精度與最大探測(cè)深度的關(guān)系,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,h,D,地面,B. 更完備的數(shù)據(jù)集合 更充分的定解條件 【量】 I 單參數(shù)量（x分量，電位差/梯度） II 多參數(shù)量（電位差、極化率、磁化率） III 多分量（x、y、z分量，電位差/梯度）,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,C. 更合理的解釋 反演算法和解譯體系【解釋水平】 I 物探專業(yè)信息融合（物探行內(nèi)） II 結(jié)合地質(zhì)、化探、遙感、鉆孔信息 （行外）,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,（2）充分認(rèn)識(shí)環(huán)境和目標(biāo)對(duì)象,背景或環(huán)境的復(fù)雜性 （1）屏蔽/吸收 （2）干擾【地形、地質(zhì)、地球物理】 （3）“源”背景水平 目標(biāo)的多參數(shù)特征測(cè)試 （1）一物多性 （2）一性多物,標(biāo)本測(cè)試 !,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2. 有效激勵(lì)與響應(yīng)問(wèn)題,2.1 物探作業(yè)模式與異常,背 景,相對(duì) 異常,絕對(duì)異常,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2.2 有效激勵(lì)方式,（1）大功率（大電流、大震源） （2）重復(fù)激勵(lì) （2）迫近目標(biāo) （3）激勵(lì)方式（組合源、復(fù)合源）,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2.3 有效激勵(lì)下的響應(yīng)觀測(cè),（1）近目標(biāo)觀測(cè) （2）遠(yuǎn)源觀測(cè) （3）比對(duì)觀測(cè),相對(duì)異常100 (實(shí)測(cè)值背景) / 背景,相對(duì)異常100 （帶背景實(shí)測(cè)值帶背景實(shí)測(cè)值）/ 某實(shí)測(cè)值,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2.4 響應(yīng)觀測(cè)儀器與裝備,（1）儀器和裝備是人五官六感的延伸 （2）數(shù)據(jù)或異常并不能代表目標(biāo)對(duì)象的存在 （3）關(guān)注儀器本身特性（信噪比、靈敏度、感應(yīng)耦合）,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2.5 有效激勵(lì)與接收條件下的信號(hào)提取,（1）基于數(shù)字信號(hào)處理的信號(hào)提取算法 一維傅立葉分析、濾波；統(tǒng)計(jì)分析； 概率分析；相關(guān)分析 （2）基于位場(chǎng)理論的信號(hào)提取算法 二維或三維時(shí)間、空間域；頻率、波數(shù)域； P域,兩個(gè)層次,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,物探新方法新技術(shù) 實(shí)例三則,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,一. 大定源建場(chǎng)模式下巷井觀測(cè)系統(tǒng),1. 研究背景分析,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,以電位為測(cè)量參數(shù)時(shí)井巷探測(cè)系統(tǒng)工作布置示意圖,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2、原理,均勻各向同性半空間條件下，通過(guò)位于地下的供電電極A、B，可以形成于AB中間1 / 3段的近似均勻電流場(chǎng)。各參數(shù)設(shè)置如圖所示。則球外任意一點(diǎn)P的電位為：,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,取電場(chǎng)強(qiáng)度為觀測(cè)信號(hào)，其表達(dá)式為：,若球體中心位于隧道軸線上，且r0H時(shí)，h0,（2）,（3）,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,（1）低阻球體模型,r0= 5m，1=2000m， 2 = 50m， j0 =0.1mA/m2，r=6m100m。,觀測(cè)點(diǎn)距離與低阻球體隱患電位及電場(chǎng)相對(duì)變化幅度對(duì)比（表1）,（2）高阻球體模型,r0= 5m，1=2000m， 2 =， j0 =0.1mA/m2，r=6m-100m。,電位曲線,電場(chǎng)強(qiáng)度曲線,U /V,V/m,x/m,x /m,觀測(cè)點(diǎn)距離與高阻球體隱患電位及電場(chǎng)相對(duì)變化幅度對(duì)比（表2）,軸向前方球狀隱患超前預(yù)報(bào)理想分辨能力,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,（3）物理模擬試驗(yàn),模擬隧道直徑為5cm，長(zhǎng)度110cm，在隧道外周對(duì)稱的四個(gè)方向上分別布置測(cè)量電極M、N，供電電極A、B距離3m。隧道位于AB中間1/3處，MN極距為3cm，M距隧道掌子面1cm。將此裝置置于深2m、長(zhǎng)寬分別為3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的極化率為0.0，低阻鋁球直徑25cm。用重慶奔騰地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的數(shù)字激電儀和中南大學(xué)生產(chǎn)的SQ系列雙頻道數(shù)字激電儀分別測(cè)量MN之間的電位差和極化率，以MN中點(diǎn)為記錄點(diǎn)。方位確定！,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,球體在前方（組合電極）,電位差異常,極化率異常,鋁球直徑：25cm,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,球體在側(cè)面,電位差異常,極化率異常,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,V,V,球體異常在側(cè)面相對(duì)異常對(duì)比,球體異常在下方相對(duì)異常對(duì)比,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,3、野外測(cè)量方法：三分量測(cè)量,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,4. 平朔煤礦4109主輔運(yùn)巷測(cè)試試驗(yàn),圖8. 4109主運(yùn)巷TSP實(shí)測(cè)記錄示意圖（z分量）,（1）數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠 （2）兩參數(shù)對(duì)水敏感 （2）極化率有優(yōu)勢(shì),中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,特點(diǎn)小結(jié),1. 大功率施工方便，效率高 2. 接近目標(biāo)觀測(cè)，異常信噪比高 3. 遠(yuǎn)離電源觀測(cè)，背景場(chǎng)影響小 4. 多分量多參數(shù)觀測(cè),中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,研究背景： （1）深鉆井昂貴 （2）鉆孔本身或鉆孔底部接近礦體 （3）鉆孔資料已揭示地質(zhì)或礦產(chǎn)條件,二. 隨鉆超前探測(cè)觀測(cè)系統(tǒng),中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,井中點(diǎn)電源激勵(lì)電場(chǎng)擾動(dòng) 征候 觀測(cè)與解釋。,1、原理超前預(yù)報(bào),垂直接觸帶前的電激勵(lì)電場(chǎng)征候模擬,電位征候觀測(cè),電場(chǎng)征候觀測(cè),A,B,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2、水槽物理模擬試驗(yàn),水槽模擬試驗(yàn)電場(chǎng) 隨電極深度變化實(shí)測(cè)曲線,由水槽模擬試驗(yàn)電場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成的視電阻率曲線,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,視幅頻率測(cè)量結(jié)果,圖4 為水槽模擬試驗(yàn)幅頻率Fs實(shí)測(cè)異常曲線,迫近目標(biāo)！,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,3、野外實(shí)施,目標(biāo)礦體,測(cè)量電極系,供電電極,無(wú)窮遠(yuǎn),觀測(cè)儀表,測(cè)量電纜,隨鉆超前 探測(cè)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu),中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,技術(shù)特點(diǎn),（1）多參數(shù) （2）多路同步采集 （3）迫近目標(biāo)對(duì)象的測(cè)量與比對(duì) （4）征候關(guān)聯(lián)資料解釋,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,瞬變電磁法（TEM）背景： 異常來(lái)自何方？ 解決途徑： 定向探測(cè)！,三. 線陣列瞬變電磁法,三. 線陣列瞬變電磁法,干 擾！,目 標(biāo)！,1.測(cè)量裝置,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,2. 異常特征體現(xiàn),背離現(xiàn)象 ！,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,3. 應(yīng)用領(lǐng)域,(1) 超前預(yù)報(bào) (2) 深部資源定向勘探,中南大學(xué)地球物理勘察新技術(shù)研究所,六. 分享結(jié)語(yǔ),1. 解決有效激勵(lì)與響應(yīng)： 一遠(yuǎn)兩近 （1）近目標(biāo)