本發(fā)明涉及一種地質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于地質(zhì)數(shù)據(jù)采集后的分析建模方法，多大針對(duì)性較強(qiáng)，難以直接適用于礦床地質(zhì)勘探，而在專門的礦床地質(zhì)勘探方面，又缺乏成系統(tǒng)的分析方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模方法，該地質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模方法通過定性分析、amt反演、建立模型的方式，為礦床地質(zhì)勘探提供了一套適用性強(qiáng)、操作容易且呈系統(tǒng)的分析方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供的一種地質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模方法，包括如下步驟：

①定性分析：對(duì)于經(jīng)過處理的音頻大地電磁測(cè)深數(shù)據(jù)，用二維偏離度分析、電性主軸特征分析、極化特征分別分析、磁感應(yīng)矢量特征分析和擬斷面圖特征分析中至少三種方式進(jìn)行分析，得到地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)；

②amt反演：對(duì)地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性共軛梯度nlcg二維反演；

③建立模型：根據(jù)上述得到的數(shù)據(jù)，根據(jù)鉆孔、地質(zhì)剖面、巖性資料以及電阻率等值線連續(xù)的原則，對(duì)剖面進(jìn)行電性分層，鑒于巖性的物性差異和amt的分辨率，對(duì)相關(guān)的層位進(jìn)行合并，建立地質(zhì)地球物理找礦模型。

所述步驟②的非線性共軛梯度nlcg二維反演中，圓滑參數(shù)正則化因子tua值為3。

所述二維偏離度分析是利用阻抗張量旋轉(zhuǎn)不變量來進(jìn)行分析，用于進(jìn)行介質(zhì)維數(shù)判別，分析公式為：

其中，z4對(duì)于三維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡直線的中心；z1對(duì)于三維介質(zhì)是zxx(θ)和zyy(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是在坐標(biāo)原點(diǎn)，z1＝0，z1和z4都是與坐標(biāo)方位無關(guān)的不變量，s也是不變量，用來表示地電結(jié)構(gòu)的特性。

所述磁感應(yīng)矢量特征分析是，采用圖像識(shí)別的方法，對(duì)磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖進(jìn)行分析。

所述擬斷面圖特征分析是，針對(duì)實(shí)測(cè)視電阻率擬斷面圖和相位擬斷面圖，采用圖像識(shí)別的方式，通過識(shí)別分層特征進(jìn)行分析。

所述步驟②中，進(jìn)行反演選擇10線tm模式的地址剖面數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的有益效果在于：通過定性分析、amt反演、建立模型的方式，為礦床地質(zhì)勘探提供了一套適用性強(qiáng)、操作容易且呈系統(tǒng)的分析方法。

具體實(shí)施方式

下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。

本發(fā)明提供一種地質(zhì)數(shù)據(jù)分析建模方法，包括如下步驟：

①定性分析：對(duì)于經(jīng)過處理的音頻大地電磁測(cè)深數(shù)據(jù)，用二維偏離度分析、電性主軸特征分析、極化特征分別分析、磁感應(yīng)矢量特征分析和擬斷面圖特征分析中至少三種方式進(jìn)行分析，得到地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)；

②amt反演：對(duì)地質(zhì)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性共軛梯度nlcg二維反演；

③建立模型：根據(jù)上述得到的數(shù)據(jù)，根據(jù)鉆孔、地質(zhì)剖面、巖性資料以及電阻率等值線連續(xù)的原則，對(duì)剖面進(jìn)行電性分層，鑒于巖性的物性差異和amt的分辨率，對(duì)相關(guān)的層位進(jìn)行合并，建立地質(zhì)地球物理找礦模型。

所述步驟②的非線性共軛梯度nlcg二維反演中，圓滑參數(shù)正則化因子tua值為3。

所述二維偏離度分析是利用阻抗張量旋轉(zhuǎn)不變量來進(jìn)行分析，用于進(jìn)行介質(zhì)維數(shù)判別，分析公式為：

其中，z4對(duì)于三維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡直線的中心；z1對(duì)于三維介質(zhì)是zxx(θ)和zyy(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是在坐標(biāo)原點(diǎn)，z1＝0，z1和z4都是與坐標(biāo)方位無關(guān)的不變量，s也是不變量，用來表示地電結(jié)構(gòu)的特性。

所述磁感應(yīng)矢量特征分析是，采用圖像識(shí)別的方法，對(duì)磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖進(jìn)行分析。

所述擬斷面圖特征分析是，針對(duì)實(shí)測(cè)視電阻率擬斷面圖和相位擬斷面圖，采用圖像識(shí)別的方式，通過識(shí)別分層特征進(jìn)行分析。

所述步驟②中，進(jìn)行反演選擇10線tm模式的地址剖面數(shù)據(jù)。

如下以某錳礦床地質(zhì)勘查項(xiàng)目數(shù)據(jù)為例。

1、定性分析

(1)二維偏離度

swift提出的二維偏離度s是利用阻抗張量旋轉(zhuǎn)不變量來定義的，可用來進(jìn)行介質(zhì)維數(shù)判別，其定義為：

式中，z4對(duì)于三維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是zxy(θ)和zyx(θ)軌跡直線的中心；z1對(duì)于三維介質(zhì)是zxx(θ)和zyy(θ)軌跡橢圓的中心，對(duì)于二維介質(zhì)是在坐標(biāo)原點(diǎn)，z1＝0。z1和z4都是與坐標(biāo)方位無關(guān)的不變量，故s也是不變量，可以用來表示地電結(jié)構(gòu)的特性。二維構(gòu)造中，s＝0；三維構(gòu)造中，s>0。s越小，相應(yīng)的構(gòu)造就越接近二維；反之，s越大，則偏離標(biāo)準(zhǔn)二維構(gòu)造程度越大，越接近三維構(gòu)造。一些文獻(xiàn)指出，當(dāng)s≤0.2-0.5時(shí)，地下介質(zhì)可以近似看作是二維介質(zhì)來研究。從測(cè)區(qū)內(nèi)三條剖面的二維偏離度隨頻率變化的影像圖可以看出，大部分測(cè)點(diǎn)大部分頻點(diǎn)的二維偏離度都小于0.5，也就是說研究區(qū)剖面下方的電性結(jié)構(gòu)近似為二維構(gòu)造，可應(yīng)用二維反演剖面來進(jìn)行解釋。

(2)電性主軸特征分析

在地下為二維地電情況時(shí)，阻抗張量顯然是和布極方向有關(guān)的。如果ex、hx的方向和構(gòu)造方向平行或者垂直，根據(jù)maxwell方程組可知zxx＝zyy＝0，tzx＝0(平行)或tzy＝0(垂直)。但野外布極時(shí)并不知道地下構(gòu)造的準(zhǔn)確走向，所以無法在布極時(shí)就使布極坐標(biāo)系和構(gòu)造坐標(biāo)系一致，所以在野外的布極方式統(tǒng)一是正南正北十字形布極。

(3)極化特征分別分析

在amt測(cè)深中二維地形下te和tm方向的視電阻率存在著差異，視電阻率和相位需要用阻抗張量旋轉(zhuǎn)到電性主軸上求取，地下介質(zhì)電性主軸并非與地質(zhì)構(gòu)造走向平行，為了便于后續(xù)的處理解釋能夠統(tǒng)一，必須進(jìn)行極化模式的判別。一般情況下極化模式的判別通常在知道當(dāng)?shù)貥?gòu)造走向的時(shí)候，如果x軸和測(cè)區(qū)內(nèi)的構(gòu)造傾向垂直，則ρxy為te極化模式，ρyx為tm極化模式；反之則ρxy為tm極化模式，ρyx為te極化模式。由于研究區(qū)地形復(fù)雜，各期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加，構(gòu)造復(fù)雜多變，而且物探工作開展很少，沒有相應(yīng)的資料。所以就要依托于別的判別方法，比如應(yīng)用二維正演模擬曲線進(jìn)行分析、根據(jù)傾子走向分析、根據(jù)同一構(gòu)造單元內(nèi)相鄰測(cè)點(diǎn)間極化模式相類似分析、根據(jù)te和tm兩條視電阻率曲線的相關(guān)性進(jìn)行分析等。

由此根據(jù)旋轉(zhuǎn)以后的極化圖可以準(zhǔn)確快速的判斷出極化模式，例如l10_06和l10_36兩個(gè)點(diǎn)主阻抗最大值更加接近于y軸，則ρyx曲線為te極化曲線，ρxy曲線為tm極化曲線；l10_24點(diǎn)主阻抗最大值更加接近于x軸，則ρxy曲線為te極化曲線，ρyx曲線為tm極化曲線。其他測(cè)線各測(cè)點(diǎn)以同樣的方法逐一判別極化模式。

(4)磁感應(yīng)矢量特征分析

感應(yīng)矢量是地磁測(cè)深所得的主要參數(shù)之一，用于研究地下結(jié)構(gòu)的電性特征。例如可分別根據(jù)l10、l20、l30線的磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖判斷。l10的磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖從整體上可以看出24-48點(diǎn)的磁感應(yīng)實(shí)部矢量的幅值比00-22號(hào)點(diǎn)的要大，分布也比較凌亂，說明l10線后半部分(24-48)較前半部分(0-22)地下構(gòu)造要復(fù)雜一些；大部分磁感應(yīng)矢量的箭頭方向都指向大號(hào)點(diǎn)，說明從小號(hào)點(diǎn)到大號(hào)點(diǎn)，10線整體的電阻率在逐漸減小；在1000-10000hz頻段內(nèi)，00-14號(hào)點(diǎn)之間以8000hz為界，磁感應(yīng)矢量的箭頭方向反轉(zhuǎn)，說明在00-14號(hào)點(diǎn)下方淺部電性不均勻，構(gòu)造較復(fù)雜，而24-36號(hào)點(diǎn)之間磁感應(yīng)矢量的箭頭方向近乎平行，說明24-36號(hào)點(diǎn)下方淺部電性較均勻，構(gòu)造簡(jiǎn)單；10-1000hz頻段內(nèi)，在26-38號(hào)點(diǎn)之間磁感應(yīng)矢量的箭頭方向指向斜上方，說明24-38號(hào)點(diǎn)下方中深部有一低阻帶斜向上延伸至淺層；小于10hz的頻率段，磁感應(yīng)矢量的箭頭方向指向斜上方，說明深部電阻率較中部有所增大。

l20的磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖中的00-16點(diǎn)之間的磁感應(yīng)實(shí)部矢量的幅值較20-48點(diǎn)之間的要大，說明00-16點(diǎn)下方的電性變化較大，構(gòu)造較20-48點(diǎn)下方的要復(fù)雜一些；整體上，大部分測(cè)點(diǎn)磁感應(yīng)實(shí)部矢量的方向從大號(hào)點(diǎn)指向小號(hào)點(diǎn)，說明從小號(hào)點(diǎn)到大號(hào)點(diǎn)，20線整體的電阻率在逐漸增大；02-04與06-16點(diǎn)之間磁感應(yīng)矢量的指向相對(duì)，且平行或者反平行，說明在02-16點(diǎn)下方存在大范圍的低阻。

l30的磁感應(yīng)矢量實(shí)部矢量圖，00-68點(diǎn)之間的磁感應(yīng)實(shí)部矢量的幅值較70-152點(diǎn)之間的要大，并且分布凌亂，說明00-68點(diǎn)下方的電性變化較大，構(gòu)造較70-152點(diǎn)下方的要復(fù)雜一些；1000-10000hz頻段內(nèi)，在06-22、38-74點(diǎn)之間，磁感應(yīng)矢量的方向均指向斜左下方，說明橢圓位置為高阻體，電阻率隨深度的增加在減?。?000hz以下的頻段，在14-56點(diǎn)之間的磁感應(yīng)矢量指向斜右下方，說明有一低阻帶向右下方延深至深部，而58-152點(diǎn)之間磁感應(yīng)矢量的方向由指向斜右下方慢慢轉(zhuǎn)為指向右方，說明，低阻帶從深部開始向右上方延伸；在30-34點(diǎn)之間，磁感應(yīng)矢量的指向相對(duì)，說明在中深部有可能存在斷層。

(5)擬斷面圖特征分析

可根據(jù)三條測(cè)線兩種不同模式te和tm的實(shí)測(cè)視電阻率和相位擬斷面圖來判斷。從整體的視電阻率擬斷面圖來看，隨著頻率的減小，電阻率開始減小，整體表現(xiàn)為淺部高阻，深部低阻的電性特征，具有明顯的分層特征，大致可分為“高阻-中阻-低阻”三層；從整體的相位擬斷面圖來看，與電阻率擬斷面圖對(duì)應(yīng)較好，基本上相位的高值圈閉對(duì)應(yīng)著電阻率由大變小的界面位置，低值圈閉對(duì)應(yīng)著電阻率由小變大的界面位置，同樣具有明顯的分層特征，大致可分為“低相-中相-高相-中相”四層。

2、amt反演

(1)反演模式的選取

為了選出更適合實(shí)際情況的反演結(jié)果，分別對(duì)10線剖面進(jìn)行了te模式反演、tm模式反演和te&tm聯(lián)合模式反演，可以看出，三種模式的反演結(jié)果很接近，te模式反演結(jié)果分層性好，對(duì)橫向電性的變化反應(yīng)不敏感，無法對(duì)地下構(gòu)造斷裂特征進(jìn)行分析；tm模式反演結(jié)果淺部橫向變化明顯，深部分層性較好，并結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)資料，其反應(yīng)的地下結(jié)構(gòu)與鉆孔資料具有較好的對(duì)應(yīng)性，有利于我們對(duì)地下介質(zhì)的電性特征進(jìn)行分析和解釋；te&tm聯(lián)合反演模式與tm模式相似性很高，但計(jì)算時(shí)間大大加長(zhǎng)，綜合以上分析認(rèn)為選取tm模式進(jìn)行反演具有較大的參考價(jià)值。

(2)反演參數(shù)的選取

選取了非線性共軛梯度(nlcg)二維反演的tm模式。首先對(duì)反演網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置，針對(duì)工區(qū)地形起伏較大，amt觀測(cè)資料受地形影響較大的問題，在測(cè)點(diǎn)附近以及地形變化處加密網(wǎng)格，以保證能準(zhǔn)確的還原實(shí)際地形，進(jìn)行帶地形的二維反演，以達(dá)到間接消除地形影響。確定最佳的反演參數(shù)，對(duì)于不同的反演參數(shù)，反演結(jié)果將會(huì)有較大的差異，因此對(duì)于10線選取了不同的圓滑參數(shù)正則化因子tua值進(jìn)行反演(tua＝1、3、5、7、10、15、20、30)，并對(duì)反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，選出最佳的圓滑參數(shù)。反演過程中保持其他參數(shù)不變，加權(quán)參數(shù)為1.5，門檻誤差為5％，同時(shí)對(duì)每次反演的擬合差rms值進(jìn)行判別，rms也是對(duì)反演結(jié)果評(píng)判的一個(gè)重要參數(shù)。最終選取tua＝3是最佳的正則化因子。

3、建立模型

在整裝勘查區(qū)已知礦體上運(yùn)用音頻大地電磁法對(duì)錳礦成礦地質(zhì)體(含錳巖系)進(jìn)行試驗(yàn)研究，利用研究區(qū)電性結(jié)構(gòu)圈定了區(qū)內(nèi)存在的構(gòu)造和對(duì)含錳巖系的破壞程度,結(jié)合大塘坡組橫向相對(duì)低阻和下伏板溪群相對(duì)高阻的延伸展布，相應(yīng)識(shí)別了大塘坡組空間展布形態(tài)。根據(jù)鉆孔、地質(zhì)剖面、巖性資料以及電阻率等值線連續(xù)的原則，進(jìn)行了電性分層，鑒于巖性的物性差異和amt的分辨率，對(duì)相關(guān)層位進(jìn)行了合并。根據(jù)l30剖面南東段大塘坡組整體的低阻帶電性突變至高阻的特征，推測(cè)在l30線238、514點(diǎn)附近存在控制ⅳ級(jí)道坨斷陷(地塹)盆地和和尚坪隆起(地壘)的同沉積斷層，為南華紀(jì)早期同沉積斷層和ⅳ級(jí)斷陷盆地控制形成錳礦床提供了地球物理依據(jù)。