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標題: 電法勘探總復習（上）電法勘探資料處理與解釋 [打印本頁]

作者: 飛翔的阿庫拉 時間: 2018-8-14 22:05
標題: 電法勘探總復習（上）電法勘探資料處理與解釋
電法勘探資料處理與解釋復習資料
1.電剖面/電測深定性分析方法：
定性分析是在資料的預處理和分析的基礎上進行的，其主要任務是初步解釋引起各個異常的地質原因。對有意義的異常體還應該確定大致的形狀，走向，傾向，分布范圍，埋深等，并繪出相應的定性的解釋圖件。
（1）電剖面的定性分析方法：
首先根據給定的資料，結合地質和其他的物探資料，進行分析，期間要注意地形影響及地表不均勻體的影響。
根據異常性質經驗進行引起異常的地質原因進行初步判斷
——斷層破碎帶，低阻礦脈：引起低阻條帶異常及低阻正交點
——高低阻巖層接觸界線：引起階梯狀條帶狀異常
——高阻巖脈巖墻：引起高阻條帶異常
——局部不均勻體：引起局部高阻或低阻異常
對于局部存在的高阻或者低阻體，可以根據低阻吸引電流，高阻排斥電流的方法留確定局部的視電阻率異常為高阻還是低阻。
電剖面法方法很多這我們就討論利用聯合剖面法來進行定性分析
根據聯合剖面法的不同極距可以判斷地下異常體的傾向，利用聯合剖面法的視電阻率曲線初步確定異常體中心埋深等等
（2）電測深的定性分析方法：
目的：通過定性解釋可以了解工作的區的地電斷層的類型及變化情況。
單獨一條電測深曲線的解釋：
①電性層的數目；
②各層電阻率的相對大小；
③估計第一層和底層的電阻率值。
最主要是確定電阻率測深曲線的類型。
2.視電阻率等值線斷面圖定性分析方法：
這道題要根據具體的題目具體分析，例題在復習資料上有。
3、曲線類型圖分析方法：
曲線類型，
二層情況：（1）D型曲線，p1>p2電阻率下降，基底為低阻
（2）G型曲線，p1
三層情況：（1）A型曲線，p1
（2）K型曲線，p1p3中間層電阻率高
（3）H型曲線，p1>p2
（4）Q型曲線，p1>p2>p3電阻率遞減
多層情況這就不討論可以根據三層的曲線進行推導
4.一維直流電測深的正演方法原理、正演程序流程：
一．正演原理
（1）電阻率測深法原理
電阻率測深法簡稱電測深，是用來探明水平層狀(或近水平層狀)巖石在地下分布情況的一組電阻率法變種。電測深法的裝置特點是保持測量電極MN的位置固定，在不斷增大供電電極距的同時，逐次進行觀測。
通常要求滿足以下條件：
(, 下載次數: 334)
每個測點的電測深觀測結果，繪制成一條視電阻率ρs 隨極距 AB/2變化的電測深曲線。通常將電測深曲線繪在雙對數坐標紙上，其橫坐標表示供電極距AB/2，縱坐標表示相應的視電阻率值。電測深曲線反映了測點下方垂直方向上電性層的變化情況。
二．程序流程
(, 下載次數: 408)
(, 下載次數: 396)
5.一維直流電測深可視化反演方法原理、程序流程：
反演原理
正演擬合法原理是根據實測視電阻率測深曲線特征確定預測巖層的層數，并試探地給一組層參數，用這組參數計算一條理論視電阻率測深曲線，將理論曲線與實測曲線進行對比，當兩者偏差較大時，根據解正問題時所掌握的測深曲線特征，對模型進行修改，重算其理論曲線，再次進行對比，……，如此反復進行，直到兩者偏差達到精度要求范圍為止，最后的理論模型就可作為所求的反演問題的近似解。
具體做法如下：
(, 下載次數: 339)
2、程序流程圖：
(, 下載次數: 400)
6．電阻率法資料處理與解釋流程：
處理與解釋的基本過程
①資料的預分析和處理：在資料整理中應進行各項相應的校正；
②定性解釋：曲線類型，確定電性層分層；
③定量解釋：每層厚度及參數.
(, 下載次數: 363)
(, 下載次數: 362)
（1）綜合分析、研究、對比各種資料，解釋可能引起異常的地質原因；
（2）運用物理模擬和數值模擬和簡單的定量計算方法，推斷研究對象的賦存狀態（形態、產狀、埋深等）；
（3）結合測區的地質特點及其它資料，以各種推斷成果圖形式表達測區地質構造等有關問題。
7.電阻率法中溫納裝置、斯倫貝爾裝置、偶極偶極裝置的定義，資料的特點：
（1）溫納裝置：
溫納裝置方式（WN）又稱為對稱四極裝置方式。A、M、N、B等間距排列，其中A、B是供電電極，M、N是測量電極，AM＝MN＝NB為一個電極距，電極間距按隔離系數由小到大的順序等間隔增加，四個電極之間的間距也均勻拉開。該測量方式為剖面測量方式，所得斷面為倒梯形。
資料的特點：溫納裝置的垂向分辨率相對較高，對地質體垂向分布的反映有比較高的靈敏度，因此，在工程地質勘探中對垂向分辨率要求較高的勘探任務可以選用該裝置。
（2）斯倫貝爾裝置：
該裝置的測量方式是測深測量，測量時，M、N保持不動，A、B同時逐點分別向左、向右移動，得到一條滾動掃描測量線，然后A、M、N、B同時向右移動一個電極，再按照同樣的方式跑極，得到另一條滾動掃描測量線。所得斷面為矩形。
資料的特點：施倫貝爾裝置對地質體在水平方向上的變化反應非常靈敏，水平分辨率很高，實際工作中對水平分辨率要求較高的勘探任務應予以選用此裝置。
（3）偶極偶極裝置：
這種裝置的特點是供電電極AB和測量電極 MN均采用偶極，并分開有一定距離。由于四個電極都在一條直線上，故又稱軸向偶極。偶極裝置常取OO′中點為記錄點(O為AB中點，O′為MN中點)，OO′＝（ｎ＋１）a，a稱為偶極長度。
資料的特點：偶極剖面法異常較復雜，其形態和大小均與電極距密切相關，隨著電極距的變化，異常曲線可由單峰變化為雙峰，幅值可由小變大再減小。
8.大地電磁靜位移的定義、特點：
（1）定義：由于地下淺層電性的不均勻或地形不平，引起大地電磁測深曲線p TE與p TM 曲線發生平行移動，而相應的相位曲線卻基本保持一致，這就是所謂的靜態位移，也稱大地電磁靜位移。
（2）特點：
①由淺層電性不均勻引起的靜位移與頻率無關，由地形引起的靜位移與頻率有關；
②圖像出現掛面條現象；
③TM比TE明顯；
④靜位移效應使得后續的反演結果及地質解釋與實際情況有較大偏差，因此反演解釋之前要進行靜校正。
靜校正的方法及其優缺點：
靜校正：靜位移效應會在頻率域給全頻段的測量數據造成負面影響,使得后續的反演結果及地質解釋與實際情況有較大偏差，因此要做靜態校正。
靜校正的方法：曲線平移法、空間濾波法、畸變張量分解法等等。
①曲線平移法：
在沉積盆地中，由于各層巖性比較穩定，所以，如果已知某層，如標致層，的電阻率，則可以以此為標準，對曲線進行平移。由于瞬變電磁測深或時間域電磁測深受表層電性不均勻影響不大，用這種方法測得的結果，比較接近于實際情況，可以用作靜校正的移動標準。曲線平移既可以以短周期為標準，也可以以長周期為標準。
②空間濾波法：
為了消除靜位移的影響，即對靜位移進行校正，必須在頻率空間域中進行低通濾波運算。這就是空間濾波的依據，也就是Bostick提出的EMAP法的原理。EMAP采用沿測線布置偶極，連續觀測，然后對觀測數據（可以是電場，可以是組抗，也可以是視電阻率）每頻率都進行頻率空間域的數值濾波。然后對濾波結果進行解釋，即可得到比較滿意的結果。
③畸變張量分解法：
分解理論認為，觀測的張量阻抗，由區域異常和各種局部異常所組成。人們通過數學的物理的方法，將它們分開，了解各種局部畸變對區域構造的作用。消除畸變效應后，可獲得反映地下電性結構的真實區域構造響應，用其作反演解釋，將得到真實、可靠的區域構造模型。同時，由分解得到的畸變因子，可以研究局部畸變效應的特點和規律，以便進行包括靜校正在內的各種改進校正，以提高地質解釋效果。
目前已發表的分解方法包括Swift分解法、Bahr分解法、GB分解法、Smith分解法、組合分解法、三維/三維模型分解法、里勒的莫爾圓分解法、特征態分解法、奇異值分解法、修正的奇異值分解法正則分解法等。
靜校正的各種方法優缺點（參考上課做的筆記自己總結的，沒固定答案）：
①曲線平移法：優點結果接近真實值，缺點工作量大。
②空間濾波法：優點方法簡單，缺點效果不明顯。一般采用奇數點平滑（如3、6、9點平滑），該方法比偶數點平滑好，橫向無位移。
③畸變張量分解法：優點可以得到比較真實、可靠的區域構造模型；缺點工作量大。
10. 大地電磁觀測資料的采集方法：
大地電磁測深的野外工作包括選點、布極、觀測等內容。
（1）選點
根據地質任務和合同書的要求，在野外施工時，一般選擇離設計點最近，且地勢平坦的地點進行布站。
用GPS測出該點的經度和緯度，并在地形圖上確定測深點的具體位置。
（2）測站的布置和觀測
測點選定后，就開始布站觀測，用羅盤測定裝置的方向，用皮尺丈量距離，一般X軸指向磁北方向，Y軸指向正東。
有時為了盡可能減少干擾或布站的方便，可將坐標軸旋轉一定角度。
布站結束后，操作員需檢查各道信號，并根據信號大小選擇前置放大器增益，所有這一切確認無誤后，方可進行觀測和記錄。
采集結束后，可將儀器記錄的數據傳到計算機，經過處理，便可得到多種資料。
11. 大地電磁時間域信號到視電阻率的處理流程：
（答案在打印店復習資料第2面）
12. 大地電磁的視電阻率定義分析方法（曲線類型、電性層分析、斷面等值線圖分析）：
1.計算視電阻率和視相位的通式分別為：
(, 下載次數: 363)

(, 下載次數: 446)
2.均勻半空間模型
1) h1→∞，可得ρa=ρ1，
(, 下載次數: 333)
說明均勻半空間所得視電阻率就是真電阻率，是一個常數，即ρ1，因此后邊結果中將不再對均勻半空間情況做討論。
2) 而相位也是常數（-45°），這也說明了模型是電性均一的，相位差不變。
3.兩層地電模型
1) 視電阻率公式為：
(, 下載次數: 330)
(, 下載次數: 367)
2)
(, 下載次數: 398)
3)
(, 下載次數: 345)
式中第一項可以忽略，這時的視電阻率趨于第二層的ρ2：
(, 下載次數: 357)
具體情況還和第一層的縱向電導、第二層電阻率及頻率等有關，較復雜后邊詳述。
4) 兩層情況下，相位表達式為：
(, 下載次數: 368)
4. 三層H型地電模型
1) 視電阻率公式為：
(, 下載次數: 393)
2) 高頻時，與兩層一樣，趨于第一層電阻率；
3) 低頻情況下的對于H型曲線，
(, 下載次數: 375)
視電阻率僅與上面兩層的縱向電導有關，而與其中的單個參數無關。
4) S等值性，當H型地電斷面中第二層為薄層時，視電阻率值只和這一層的縱向電導有關。
斷面等值線圖是電法勘探常用的一種成果顯示圖件，是根據沿剖面線各測點上多個電極距的觀測結果繪制而成。它可
以反映沿剖面線橫向和縱向電阻率的變化。圖的橫坐標為線性刻度，縱坐標可以是線性的也可以是對數的。對數坐標
斷面等值線圖是電法勘探常用的一種成果顯示圖件，是根據沿剖面線各測點上多個電極距的觀測結果繪制而成。它可以反映沿剖面線橫向和縱向電阻率的變化。圖的橫坐標為線性刻度，縱坐標可以是線性的也可以是對數的。對數坐標有利于突出淺部地層的細節，而線性坐標有利于顯示深部地層的細節。這種圖件有很好的直觀性，有利于了解基底起伏變化、不同巖性分布和隱伏斷裂構造等。[視電阻率（ρs）等值線斷面圖又稱“ρS斷面等值線圖”。是根據同一剖面上不同測深點和不同極距的視電阻率(ρS)值勾繪的等值線斷面圖。它是電測深定性解釋的重要圖件。斷面圖上的曲線是ρS等值線，曲線中的數字是ρS值。斷面等值線圖主要用來綜合分析剖面上不同深度地電斷面的特征和規律。從斷面圖上可以粗略地看出不同電性的巖層接觸面、大致產狀及厚度等。繪制等值線圖時人為因素很多，應引起重視，以免造成錯誤的結論。
(, 下載次數: 405)
解釋：由利用CorelDRAW軟件繪得如上圖，圖中可以分析出以下幾點：1. 在測線 0—20米，地電斷面圖上的電阻率等值線圖表現為上部較為均勻，故基巖面較為平直。2. 20米左右，地電斷面圖上的電阻率等值線圖表現為到一定深度兩側的電阻率值均大于中間，等值線插入基巖下部，且較為窄小，故基巖面有一凹陷。3. 20-65米，地電斷面圖上的電阻率等值線圖表現為到一定深度兩側的電阻率值較為均勻，有少許等值線斜插入基巖下部，故基巖面較為平直但有一些起伏4. 65米左右，地電斷面圖上的電阻率等值線圖表現為一定深度兩側的電阻率值均大于中間，等值線插入基巖下部，且較為窄小，故基巖面有一小型的淺的凹陷。5. 在90米左右，地電斷面圖上的電阻率等值線圖表現為一定深度兩側的電阻率值均大于中間，等值線插入基巖下部，且較為開闊很深，故基巖面一大型的凹陷。6.由相應的鉆孔資料也證實相應的解釋。
附圖二（見打印店資料第一頁）
13. BOSTICK反演方法原理：
BOSTICK反演方法原理：是根據大地電磁測深視電阻率曲線上任意一個頻率（周期）及其對應的視電阻率計算探測深度，并且根據其是電阻率值和視電阻率曲線的變化趨勢計算對應深度的地層電阻率，將視電阻率隨周期變化的曲線變換成為電阻率隨深度變化的曲線。
(, 下載次數: 464)
為視電阻率曲線的斜率。
為視電阻率值
這是不用導數項而用視電阻率

和相位得到的BOSTICK反演公式。

14 .大地電磁測深法（MT）是以天然電磁場為場源來研究地球內部電性結構的一種重要的地球物理手段。
其基本原理是：依據不同頻率的電磁波在導體中具有不同趨膚深度的原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關的數據處理和分析來獲得大地由淺至深的電性結構。
方法：
BOSTICK（1d, 近似反演方法）
廣義逆方法（1d）
馬夸特法（主要是一維，最簡單模型約束，正則化反演）
OCCAM反演方法（1d, 2d，最平緩模型約束，正則化反演）
非線性共軛梯度法反演（NLCG，2d, 最光滑模型約束，正則化反演）
快速松弛法反演（RRI，2d, 最光滑模型約束，正則化反演）
減基OCCAM反演算法（REBOCC，2d, 最平緩模型約束，正則化反演）
15.大地電磁一維、二維、三維資料的異同點：
大地電磁測深中只研究場源為橫電磁波的情況。
大地電磁測深中常說的極化模式是以場源的極化方式來區分的，并且這種區分一般只在二維情況下才有意義。
一維情況雖然可以解耦出TE和TM模式，但不能帶來更多的信息。
三維模型下不能解耦出TE模式和TM模式。
理論研究中假設，場源只有一個極化方向（只有一個分量）。在二維情況下，如果極化方向平行于構造走向的場源是電場，則稱為TE模式；如果極化方向平行于構造走向的場源是磁場，則稱為TM模式。
對于二維結構，實際場源總可以分解為TE模式和TM模式。
對于三維模型響應,一維、二維反演都能得到反映模型真實信息的結果,但二維模型對三維模型的近似程度比一維模型要高得多;在二維模型反演中,采用TM模式更易得到真實的模型信息。研究中,采用蒲興華等(1994)開發的MT三維正演程序進行正演計算,采用“大地電磁數據管理器(MTDATAMNG)”軟件進行數據處理和一維、二維反演。當前,大地電磁測深的一維和二維反演技術已相對成熟,并成為實際資料處理和解釋中的主要手段。然而,真實的大地模型都是三維的,一維或二維反演實際上是用一個一維模型或二維模型響應擬合三維真實模型的響應,用一個一維或二維模型來近似模擬真實的三維構造。
穿透深度的定義及其在野外施工設計中、資料定性和半定量解釋中的應用：
定義：穿透深度（depth of penetration）是指某種頻率的電磁波向地下的穿透深度。在交流電法勘探中，習慣上把振幅值衰減到它在表層值的1/ e(e≈2.7)的距離叫做穿透深度，常用符號d表示。此外，還有一個實際穿透深度的概念。它是指所使用的儀器能尋找到的礦體的最大深度。
17. 激發極化法中視極化率的正演計算、反演解釋的流程：
[激發極化法定義：是根據巖石、礦石的激發極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發極化法(時間域法)和交流激發極化法(頻率域法(SIP))。
電極裝置：常用的電極排列有中間梯度排列、聯合剖面排列、固定點電源排列、對稱四極測深排列等。也可以用使礦體直接或間接允電的辦法來圈定礦體的延展范圍和增大勘探深度。
（1）反演原理：
正演擬合法原理是根據實測視電阻率測深曲線特征確定預測巖層的層數，并試探地給一組層參數，用這組參數計算一條理論視電阻率測深曲線，將理論曲線與實測曲線進行對比，當兩者偏差較大時，根據解正問題時所掌握的測深曲線特征，對模型進行修改，重算其理論曲線，再次進行對比，……，如此反復進行，直到兩者偏差達到精度要求范圍為止，最后的理論模型就可作為所求的反演問題的近似解。
（2）程序流程圖：

補充：
高密度電法具有以下優點：
1．電極布置一次性完成，不僅減少了因電極設置引起的故障和干擾，并且提高了效率；2．能夠選用多種電極排列方式進行測量，可以獲得豐富的有關地電斷面的信息；
3．野外數據采集實現了自動化或半自動化，提高了數據采集速度，避免了手工誤操作。

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