高密度電法近端偶極電磁測深方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高密度電法近端偶極電磁測深方法，在測區(qū)按Y字型布設(shè)三條高密度大線，以測區(qū)中心為圓心等角度布設(shè)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三條測線，測線上所有的電極都作為接收電極M、N，供電電極A、B布設(shè)在呈Y字型分布的三條高密度大線中間。該方法使得高密度電法能夠進行大深度探測，彌補了電磁法在淺部勘探精度低的不足；一次布極程控連續(xù)接收，無需人工跑極；以偽隨機信號或高斯白噪聲為基礎(chǔ)混頻整形信號為發(fā)射源，加之混頻編碼發(fā)射，極大地提高了高密度電法勘探的多樣性和對場地的適應(yīng)性。使電磁法測量能夠在一條測線上不間斷的連續(xù)測量，大大提高了電磁法勘探的工作效率。實現(xiàn)了高密度電法近端偶極電磁測深。
【專利說明】。近年來也出現(xiàn)了用于頻率域電法勘探的
；內(nèi)偶極法、微分法、單極-單極法、單極電位
接收電極同在一條高密度大線上?，F(xiàn)有的中的束縛，很大程度上限制了高密度電法的5二，在有限的測線長度上無法進行大深度很難用于找礦。
法，它主要利用太陽輻射在高空形成的電、不受高阻層屏蔽的影響、對低阻層反應(yīng)靈信號弱，加之受觀測技術(shù)水平限制，信噪比收電信號又接收磁信號。
采化“階)法，它與天然場源法的區(qū)別是需圖2。借助于天然場源的計算公式計算出卡次迭代測量。其缺點是要求收發(fā)距至少要:當(dāng)電磁波在地下傳播時能量隨傳播距增加I，x軸的正向為偶極矩方向、z軸垂直向下的直角坐標(biāo)系和原點O。以無限大平面s為分界的、參數(shù)分別為0l，U1, ￡1和σ2，μ2，ε2的兩均勻半空間表面上電偶極源及所取的坐標(biāo)系統(tǒng)。采用計算機迭代求解方程:
[0011]逐次逼近，可以求取視電阻率的最佳值。把式中所定義的視電阻率稱為廣域視電阻率，或者稱為E-Ex方式廣域電磁測深視電阻率。其優(yōu)點是該方法只接收一個電分量，對觀察點到發(fā)送源的距離沒有任何限制，它適合于廣大區(qū)域。
[0012]現(xiàn)有的高密度電法測量其不足是，由于受測區(qū)條件所限，難以進行百米以下深度的測量，百米以下深度通常都采用瞬變電磁法或大地電磁測深法來解決。就瞬變電磁法而言，有時因收發(fā)距的限制也難以實現(xiàn)近端測量?，F(xiàn)有的高密度電法不能進行近端偶極電磁測深，也未見高密度電法近端偶極電磁測深的文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0013]本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高密度電法近端偶極電磁測深方法。
[0014]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0015]高密度電法近端偶極電磁測深方法，包括以下步驟:
[0016]a、在測區(qū)按Y字型布設(shè)三條高密度大線，以測區(qū)中心為圓心`角度布設(shè)1、II和III三條測線，測線上所有的電極都作為接收電極M、N，所有的接收電極通過高密度大線和加長線與高密度電法儀的大線接口連接；
[0017]b、兩個供電電極A、B布設(shè)在呈Y字型分布的三條高密度大線中間，通過電纜與高密度電法儀的A、B端口連接，A、B電極間距50—100米，收發(fā)距大于三倍的A、B電極間距；
[0018]C、開機后選擇測量方法為頻率域測量；
[0019]d、選擇測量方式:單條測線從高頻到低頻測量或三條測線同時同頻率測量；測量方法、測量方式確定后均輸入到高密度電法儀中；
[0020]e、輸入測量參數(shù)，包括大線條數(shù)、每條大線上的電極數(shù)和極間距、收發(fā)距；
[0021]f、選擇供電頻率，從8000Hz — 2Hz的頻率范圍內(nèi)自定義供電頻率；
[0022]g、開始測量，高密度電法儀給電極A、B發(fā)射偽隨機編碼激勵信號或高斯白噪聲混頻編碼整形信號，其基頻為自定義供電頻率，無論選擇那種測量方式，測線上的所有電極從低頻到高頻或從高頻到低頻全部接收地電響應(yīng)信號，直至1、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄；
[0023]h、轉(zhuǎn)動測線，1、II和III三條高密度大線向同一方向轉(zhuǎn)動相同角度，轉(zhuǎn)動角度為20°~60°，釘好電極后重復(fù)g步驟；
[0024]轉(zhuǎn)動測線至覆蓋全測區(qū)，每一次轉(zhuǎn)動都要重復(fù)g步驟，直至1、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄；
[0025]1、全部接收地電響應(yīng)信號完畢，通過高密度電法儀上的RS232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理；
[0026]j、根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)繪制出視電阻率擬地電斷面圖。[0027]有益效果:使得高密度電法能夠進行大深度探測，彌補了電磁法在淺部勘探精度低的不足；一次布極程控連續(xù)接收，無需人工跑極；以偽隨機信號或高斯白噪聲為基礎(chǔ)混頻整形信號為發(fā)射源，加之混頻編碼發(fā)射，不但可以極大地提高工作效率，同時利用自相關(guān)技術(shù)極大地提高了抗干擾能力。該方法在布線形式上不同于現(xiàn)有高密度電法發(fā)射電極與接收電極同在一條大線上的傳統(tǒng)模式，極大地提高了高密度電法勘探的多樣性和對場地的適應(yīng)性。使電磁法測量能夠在一條測線上不間斷的連續(xù)測量，大大提高了電磁法勘探的工作效率。實現(xiàn)了高密度電法近端偶極電磁測深。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]圖1高密度電法近端偶極電磁測深方法高密度大線布置圖
[0029]圖2高密度電法近端偶極電磁測深方法野外實際布線圖
[0030]圖3通化某地I號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
[0031]圖4通化某地II號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
[0032]圖5通化某地III號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
[0033]圖6吉林某礦區(qū)I號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
[0034]圖7吉林某礦區(qū)II號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
[0035]圖8吉林某礦區(qū)III號線近端偶極電磁測深視電阻率反演擬地電斷面圖
【具體實施方式】:
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
[0037]高密度電法近端偶極電磁測深方法，包括以下步驟:
[0038]1在測區(qū)按V字型布設(shè)三條高密度大線，以測區(qū)中心為圓心等角度布設(shè)1、II和III三條測線，測線上所有的電極都作為接收電極所有的接收電極通過高密度大線和加長線與高密度電法儀的大線接口連接；
[0039]6、兩個供電電極八、8布設(shè)在呈V字型分布的三條高密度大線中間，通過電纜與高密度電法儀的八、8端口連接，八、8電極間距50—100米，收發(fā)距大于三倍的八、8電極間距；
[0040]0、開機后選擇測量方法為頻率域測量；
[0041]么選擇測量方式:單條測線從高頻到低頻測量或三條測線同時同頻率測量；測量方法、測量方式確定后均輸入到高密度電法儀中；
[0042]6、輸入測量參數(shù)，包括大線條數(shù)、每條大線上的電極數(shù)和極間距、收發(fā)距；
[0043]？、選擇供電頻率，從8000取一 2取的頻率范圍內(nèi)自定義供電頻率；
[0044]8、開始測量，高密度電法儀給電極八、8發(fā)射偽隨機編碼激勵信號或高斯白噪聲混頻編碼整形信號，其基頻為自定義供電頻率，無論選擇那種測量方式，測線上的所有電極從低頻到高頻或從高頻到低頻全部接收地電響應(yīng)信號，直至1、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄；
[0045]11、轉(zhuǎn)動測線，1、II和III三條高密度大線向同一方向轉(zhuǎn)動相同角度，轉(zhuǎn)動角度為20°?60。，釘好電極后重復(fù)8步驟；
[0046]測線至覆蓋全測區(qū)，每一次轉(zhuǎn)動都要重復(fù)8步驟，直至1、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄；[0047]i、全部接收地電響應(yīng)信號完畢，通過高密度電法儀上的RS232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理；
[0048]j、根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)繪制出視電阻率擬地電斷面圖。
[0049]實施例I
[0050]通化市備用水源地選址勘查中應(yīng)用了高密度電法近端偶極電磁測深方法；目的是查清庫區(qū)內(nèi)隱伏斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)及滲漏的可能性，是否存在影響庫區(qū)蓄水的導(dǎo)水溶洞和影響壩體穩(wěn)定的地質(zhì)問題，為建庫提供地質(zhì)依據(jù)。
[0051]庫區(qū)地層屬八道江組（Z2b):疊層石灰?guī)r、淺色碎屑灰?guī)r；第四系（Qp4)覆蓋較淺，一般為3?5米。庫區(qū)地質(zhì)電性特征電阻率平均1000?6000 Ω.πι。采用了如圖2所示的Y型高密度大線布線方式，驗證已知斷裂規(guī)模和探明未知的隱伏構(gòu)造。擬勘探深度1500米以上。
[0052]首先Y型布設(shè)高密度大線、供電電極、接收電極，并與高密度電法儀連接：
[0053]I. A、B電極布設(shè)在Y字型布設(shè)三條高密度大線中間，從A、B供電端口通過線架引出兩根供電電線，經(jīng)A、B電極接入地下作為供電電極；供電電極A、B極間距50m，收發(fā)距180m ；
[0054]2.從三個高密度大線接口分別通過高密度大線加長線與三條高密度大線連接；I號高密度大線60根電極，II號高密度大線40根電極，III號高密度大線40根電極；
[0055]3.按極間距5m將電極釘入地下，并與高密度大線上的電極接口相連接；
[0056]第一步主機開機：
[0057]I.選擇頻率域測量方式；2.單條測線測量；3.發(fā)射頻率順序從高頻到低頻。
[0058]第二步輸入測量參數(shù)：
[0059]I.輸入大線條數(shù)：3條，I號高密度大線60根電極，極間距5m，II號高密度大線40根電極，極間距5m，III號高密度大線40根電極，極間距5m。
[0060]第三步選擇供電頻率：
[0061]供電頻率為：①6000Hz、② 4000Hz、③ 200Hz、④ IOOHz、⑤ 40Hz、⑥ IOHz、⑦ 5Hz、⑧ 2Hz ；
[0062]第四步選擇供電碼型：
[0063]I.首先選擇偽隨機編碼波形；2.選擇偽隨機編碼：5階碼。
[0064]第五步開始測量：
[0065]按測量鍵發(fā)射測量開始；
[0066]I.高密度電法儀通過偶極源電極A、B向地下發(fā)射5階偽隨機編碼地電信號；所發(fā)信號的基頻依次分別為①6000Hz、②4000Hz、③200Hz、④IOOHz、⑤40Hz、⑥IOHz、⑦5Hz、⑧ 2Hz ；
[0067]2. I號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極最先按發(fā)射頻率的順序兩兩接收上述頻率相對應(yīng)的地電響應(yīng)信號，并將接收到的數(shù)據(jù)存入高密度電法儀，這一發(fā)射、接收過程在高密度電法儀預(yù)置的軟件控制下完成；
[0068]3. I號測線測量接收完畢后，高密度電法儀在預(yù)置軟件的控制下自動將II號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極作為接收電極，并重復(fù)上述1、2步驟發(fā)射測量過程；
[0069]4. II號高密度大線接收存儲完畢后，高密度電法儀預(yù)置的測量軟件自動將III號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極作為接收電極，并重復(fù)上述1、2步驟的發(fā)射測量過程，直至高密度電法儀顯示測量完畢；
[0070]第六步地電響應(yīng)信號全部接收完畢，通過電法儀上的RS232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的高密度電法處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理；
[0071]第七步根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別繪制出3條測線的視電阻率反演擬地電斷面圖。如圖3、4、5所示。
[0072]實施例2
[0073]吉林某礦區(qū)地下水探測：目的是查清礦區(qū)內(nèi)隱伏斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)及突水的可能性，是否存在影響礦區(qū)蓄水的導(dǎo)水溶洞和穩(wěn)定的地質(zhì)問題，為礦區(qū)建設(shè)提供地質(zhì)依據(jù)。
[0074]礦區(qū)地層屬白堊系大拉子組（K1Cl)黃色含粒砂巖夾紫色砂巖和粉砂巖；第四系(Q4)覆蓋較淺，一般為3?5米。礦區(qū)特征電阻率1100?6500 Ω.πι。采用了如圖2所示的Y型高密度大線布線方式，驗證已知斷裂規(guī)模和探明未知的隱伏構(gòu)9。擬勘探深度> 1600米。
[0075]首先Y型布設(shè)高密度大線、供電電極、接收電極，并與高密度電法儀連接：
[0076]I. A、B電極布設(shè)在Y字型布設(shè)三條高密度大線中間，從A、B供電端口通過線架引出兩根供電電線，經(jīng)A、B電極接入地下作為供電電極；供電電極A、B極間距50m，收發(fā)距180m ；
[0077]2.從三個高密度大線接口分別通過高密度大線加長線與三條高密度大線連接；I號高密度大線60根電極，II號高密度大線60根電極，III號高密度大線60根電極；
[0078]3.按極間距IOm將電極釘入地下，并與高密度大線上的電極接口相連接；
[0079]第一步主機開機：
[0080]I.選擇頻率域測量方式；2.三條測線同時同頻率測量；3.發(fā)射頻率順序從高頻到低頻。
[0081]第二步輸入測量參數(shù)：
[0082]I.輸入大線條數(shù)：3條，I號高密度大線60根電極，極間距10m，II號高密度大線60根電極，極間距10m，III號高密度大線60根電極，極間距10m。
[0083]第三步選擇供電頻率：
[0084]供電頻率為：①6000Hz、② 4000Hz、③ 200Hz、④ IOOHz、⑤ 40Hz、⑥ IOHz、⑦ 5Hz、⑧ 2Hz ；
[0085]第四步選擇供電碼型：
[0086]I.首先選擇偽隨機編碼波形；2.選擇偽隨機編碼：5階碼。
[0087]第五步開始測量：
[0088]按測量鍵發(fā)射測量開始；
[0089]I.高密度電法儀通過偶極源電極A、B向地下發(fā)射5階偽隨機編碼地電信號；所發(fā)信號的基頻依次分別為①6000Hz、②4000Hz、③200Hz、④IOOHz、⑤40Hz、⑥IOHz、⑦5Hz、⑧ 2Hz ；
[0090]2. I、II和III號高密度大線上的預(yù)設(shè)電極同時接收6000Hz對應(yīng)的地電響應(yīng)信號，并將接收到的數(shù)據(jù)存入高密度電法儀，這一發(fā)射、接收過程在高密度電法儀預(yù)置的軟件控制下完成；
[0091]3. I、II和III號高密度大線上的預(yù)設(shè)電極接收6000Hz完畢后，高密度電法儀在預(yù)置軟件的控制下自動將按發(fā)射頻率調(diào)整到4000Hz，并重復(fù)上述1、2步驟發(fā)射測量過程；[0092]4. I、II和III號高密度大線上的預(yù)設(shè)電極同時接收4000Hz完畢后，高密度電法儀在預(yù)置軟件的控制下自動將按發(fā)射頻率調(diào)整到200Hz并重復(fù)上述1、2步驟發(fā)射測量過程，直至2Hz接完畢后，高密度電法儀顯示測量完畢；
[0093]5.圓心點不動，順時針轉(zhuǎn)動I、II和III三條高密度大線60°，釘好電極后重復(fù)第五步1-4步驟，直至高密度電法儀顯示測量完畢，并存儲記錄；
[0094]第六步地電響應(yīng)信號全部接收完畢，通過電法儀上的RS232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的高密度電法處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理；
[0095]第七步根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別繪制出3條測線的視電阻率反演擬地電斷面圖。如圖6、7、8所示。
[0096]實施例3
[0097]四平某礦區(qū)應(yīng)用了高密度電法近端偶極電磁測深方法；目的是查清礦區(qū)內(nèi)隱伏斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)及滲漏的可能性，是否存在影響礦區(qū)穩(wěn)定的地質(zhì)問題，為礦山建設(shè)提供地質(zhì)依據(jù)。
[0098]礦區(qū)屬奧陶系石縫組（03s)地層：海相中酸性火山巖、碎屑巖、灰?guī)r；第四系（04)覆蓋較淺，一般為2?4米。礦區(qū)特征電阻率平均1000?6000 Ω.πι。采用了如圖2所示的Y型高密度大線布線方式，驗證已知斷裂規(guī)模和探明未知的隱伏構(gòu)造。擬勘探深度> 1500米。
[0099]首先Y型布設(shè)高密度大線、供電電極、接收電極，并與高密度電法儀連接：
[0100]I. A、B電極布設(shè)在Y字型布設(shè)三條高密度大線中間，從A、B供電端口通過線架引出兩根供電電線，經(jīng)A、B電極接入地下作為供電電極；供電電極A、B極間距50m，收發(fā)距180m ；
[0101]2.從三個高密度大線接口分別通過高密度大線加長線與三條高密度大線連接；
I號高密度大線60根電極，II號高密度大線40根電極，III號高密度大線40根電極；
[0102]3.按極間距5m將電極釘入地下，并與高密度大線上的電極接口相連接；
[0103]第一步主機開機：
[0104]I.選擇頻率域測量方式；2.單條測線測量；3.發(fā)射頻率順序從高頻到低頻。
[0105]第二步輸入測量參數(shù)：
[0106]I.輸入大線條數(shù)：3條，I號高密度大線60根電極，極間距5m，II號高密度大線40根電極，極間距5m，III號高密度大線40根電極，極間距5m。
[0107]第三步選擇供電頻率：
[0108]供電頻率為：①6000Hz、② 4000Hz、③ 200Hz、④ IOOHz、⑤ 40Hz、⑥ IOHz、⑦ 5Hz、⑧ 2Hz ；
[0109]第四步選擇供電碼型：
[0110]I.首先選擇偽隨機編碼波形；2.選擇偽隨機編碼：5階碼。
[0111]第五步開始測量：
[0112]按測量鍵發(fā)射測量開始；
[0113]I.高密度電法儀通過偶極源電極A、B向地下發(fā)射5階偽隨機編碼地電信號；所發(fā)信號的基頻依次分別為①6000Hz、②4000Hz、③200Hz、④IOOHz、⑤40Hz、⑥IOHz、⑦5Hz、⑧ 2Hz ；
[0114]2. I號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極最先按發(fā)射頻率的順序兩兩接收上述頻率相對應(yīng)的地電響應(yīng)信號，并將接收到的數(shù)據(jù)存入高密度電法儀，這一發(fā)射、接收過程在高密度電法儀預(yù)置的軟件控制下完成；
[0115]3.1號測線測量接收完畢后，高密度電法儀在預(yù)置軟件的控制下自動將II號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極作為接收電極，并重復(fù)上述1、2步驟發(fā)射測量過程；
[0116]4.1I號高密度大線接收存儲完畢后，高密度電法儀預(yù)置的測量軟件自動將III號高密度大線的所有預(yù)設(shè)電極作為接收電極，并重復(fù)上述1、2步驟的發(fā)射測量過程，直至高密度電法儀顯示測量完畢；
[0117]5.圓心點不動，順時針轉(zhuǎn)動1、II和III三條高密度大線30。，釘好電極后重復(fù)第五步1-4步驟，直至高密度電法儀顯示測量完畢，并存儲記錄；
[0118]6.圓心點不動，再順時針轉(zhuǎn)動1、II和III三條高密度大線30。，釘好電極后重復(fù)第五步1-4步驟，直至高密度電法儀顯示測量完畢，并存儲記錄；
[0119]第六步地電響應(yīng)信號全部接收完畢，通過電法儀上的83232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的高密度電法處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理；
[0120]第七步根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別繪制出3條測線的視電阻率反演擬地電斷面圖。
【權(quán)利要求】
1. 一種高密度電法近端偶極電磁測深方法，其特征在于，包括以下步驟： a、在測區(qū)按Y字型布設(shè)三條高密度大線，以測區(qū)中心為圓心等角度布設(shè)I、II和III三條測線，測線上所有的電極都作為接收電極M、N，所有的接收電極通過高密度大線和加長線與高密度電法儀的大線接口連接； b、兩個供電電極A、B布設(shè)在呈Y字型分布的三條高密度大線中間，通過電纜與高密度電法儀的A、B端口連接，A、B電極間距50—100米，收發(fā)距大于三倍的A、B電極間距； C、開機后選擇測量方法為頻率域測量； d、選擇測量方式：單條測線從高頻到低頻測量或三條測線同時同頻率測量；測量方法、測量方式確定后均輸入到高密度電法儀中； e、輸入測量參數(shù)，包括大線條數(shù)、每條大線上的電極數(shù)和極間距、收發(fā)距； f、選擇供電頻率，從8000Hz— 2Hz的頻率范圍內(nèi)自定義供電頻率； g、開始測量，高密度電法儀給電極A、B發(fā)射偽隨機編碼激勵信號或高斯白噪聲混頻編碼整形信號，其基頻為自定義供電頻率，無論選擇那種測量方式，測線上的所有電極從低頻到高頻或從高頻到低頻全部接收地電響應(yīng)信號，直至I、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄； h、轉(zhuǎn)動測線，I、II和III三條高密度大線向同一方向轉(zhuǎn)動相同角度，轉(zhuǎn)動角度為20°?60°，釘好電極后重復(fù)g步驟； 轉(zhuǎn)動測線至覆蓋全測區(qū)，每一次轉(zhuǎn)動都要重復(fù)g步驟，直至I、II和III三條高密度大線全部接收完畢，并存儲記錄； i、全部接收地電響應(yīng)信號完畢，通過高密度電法儀上的RS232串口將測量數(shù)據(jù)傳入計算機，通過計算機內(nèi)預(yù)置的處理軟件對測量數(shù)據(jù)進行正反演處理； j、根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)繪制出視電阻率擬地電斷面圖。
【文檔編號】G01V3/00GK103837898SQ201410061925
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】劉立家, 凌若飛, 朱士 申請人:吉林大學(xué)