非对称电法测深方法

摘要

非对称电法测深方法，本发明通过设计仅相对于某一固定点对称的一系列等间距供电点，利用电法勘探发射机通过相对于该固定点对称的两个供电点向地下供电，采用电法勘探接收机同时接收勘探线所有测量点上的电场信号，求取每一对对称供电点供电时每个测量点的视电阻率和激电参数。本发明大量减少了布置供电点的工作量，且能实现多通道电法仪或多台电法仪同时对多个测深点开展测深，从而提高了二维或三维电法测深的勘探效率。在三维非对称电法测深模式中，由于采用三维电法测深模式，既提高了勘探效率，又能提高勘探效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种勘查地球物理领域的电法测深方法。

背景技术

目前在二维电法勘探中有对称四极测深、偶极-偶极测深和中梯剖面测深法等。

对称四极测深法采用每个测量点均布置近似对数等间距的供电距，实现二维电法勘探测深，该方法的优点在于每个测量点布置相对于测量点的对称供电极，而测量电极距离控制在小于1/3供电极距，实现测量点测量信号呈现水平场趋势，地质解译简单。但由于每个测量点均需要布置一系列供电点，每布置一系列供电点，仅能测量单个测量点，故工作效率过低。假设某一条勘探线布置n个对称四极测量点，按照表1所示的对称四极单个测量点供电极距和测量电极距参数表布置，则为了完成所有测量点的测深工作，需要布置16×2×n个供电点，工作量过大，故在实际勘探工作中，会尽量减少对称四极测量点的数量，以减少勘探成本，但会导致勘探效果的降低。

表1对称四极单个测量点供电极距和测量电极距参数表

偶极-偶极测深法采用短供电极距和测量极距，能实现电法测深的高效率。为了实现深部的测深，采用加大间隔系数，随着间隔系数的增加，而电场信号衰减很快，为了实现更大的勘探深度，只有通过加大供电系统的功率而实现，而这样将导致供电系统笨重，降低勘探效率。

中梯剖面测深法借用中梯剖面的模式，通过改变中梯供电极距的大小实现测深的目的，该方法对于供电点在测量点范围以外的测深工作采用中梯测深模式，能实现勘探效率的提高，但该方法对于供电点在测量点范围内的测深工作采用小极距的对称四极对每个测量点的电信号进行测量，从而导致需要对每个测量点开展两种方法的电法勘探，虽然能减少大极距的测深工作量，但增加了小极距的工作量。

发明内容

本发明的目的是通过设计仅相对于某一固定点对称的一系列等间距供电点，利用电法勘探发射机通过相对于该固定点对称的两个供电点向地下供电，采用电法勘探接收机同时接收勘探线所有测量点上的电场信号，求取每一对对称供电点供电时每个测量点的视电阻率、激电等参数，减少电法测深供电点的挪动次数，实现对所有测量点开展非对称电法测深，提高电法勘探效率和勘探效果。

基于对称四极和中梯剖面测深等方法的不足，本发明提出的非对称电法测深方法，通过选取某条测线上的所有需要开展的测量点的中间位置，布置一系列对称于该中间位置的等间距的对称供电点，同时开展对勘探线的所有测量点的非对称电法测深勘探。

该方法的具体步骤为：

(1)先行分析勘探区的前期地质成果，推断区内主要地质异常体的分布情况，设定非对称电法测深的勘探线方向；

(2)根据勘探要求，确定勘探线的长度和数量，并根据相应的间距，确定勘探区参数(m、n、t)，其中m为每条勘探线的测量点数量，n为供电点数量，t为勘探线数量；

(3)基于勘探区的勘探目标体特征、地形地貌起伏特征，采用非对称电法测深的测量点和供电点坐标布置规则，确定所有测量点和供电点的坐标，并布置测量点和供电点；

(4)每次选择相对于坐标原点对称的两个供电点采用电法勘探发射机进行供电，所有勘探线上的电法数据测量点采用电法勘探接收机进行电法数据采集，获取到每次供电时的所有电法数据测量点的电法数据；

(5)然后改变相对于坐标原点对称的两个供电点的位置，保证两个供电点仍然相对于坐标原点对称的关系，重复以上供电和数据采集任务，获取到整个勘探区的非对称电法测深数据；

(6)把上述数据组合为非对称电法测深数据，采用电法勘探数据处理和解释软件，进行后续数据处理和解释，获取整个勘探区的非对称电法测深成果。

本发明提出的非对称电法测深方法的步骤(2)中确定勘探区参数(m、n、t)的规则分为两种情况：第一种情况为，二维非对称电法测深；第二种情况为，三维非对称电法测深。

A)若开展二维非对称电法测深，则设勘探区某条二维非对称电法测深勘探线方向为X方向，其中X方向为水平方向；勘探线长度为L，每个测量点间隔距离为a，最大勘探深度为h，则该勘探线的测量点数量m为

供电点数量n为

勘探线数量t＝1。

B)若开展三维非对称电法勘探，则设勘探区三维非对称电法勘探线方向为X方向，X方向勘探线长度为L，Y方向勘探线总间距为Q，其中X方向与Y方向垂直，且均为水平方向；每个测量点间隔为a，勘探线间距为b，最大勘探深度为h，则每条勘探线的测量点数量m为

供电点数量n为：

整个勘探区勘探线数量t为：

本发明提出的非对称电法测深方法的步骤(3)中采用非对称电法测深的测量点和供电点坐标布置规则也分为两种情况：第一种情况为，二维非对称电法测深；第二种情况为，三维非对称电法测深。

A)若开展二维非对称电法测深方法，则其测量点坐标x_pi和A极供电点供电点坐标x_Ai、B极供电点坐标x_Bi布置规则如下：

选取该勘探线的中间位置为坐标原点，则二维非对称电法测深所有电法数据测量点的坐标x_pi为：

该勘探线所有二维非对称电法测深供电点的坐标分为两种情况，设定X负方向布置A极供电点，X正方向布置B极供电点，则A极供电点的坐标x_Ai为：

B极供电点的坐标x_Bi为：

B)若开展三维非对称电法测深方法，则其测量点坐标(x_pi,y_pj)和A极供电点供电点坐标(x_Ai,y_Ai)、B极供电点坐标(x_Bi,y_Bi)布置规则如下：

选取该勘探矩形区的中心点为坐标原点，则三维非对称电法测深所有电法数据测量点的坐标(x_pi,y_pj)为：

该勘探区所有三维非对称电法测深供电点的坐标分为两种情况，设定X负方向为A极供电点，X正方向为B极供电点，则A极供电点的坐标(x_Ai,y_Ai)为：

则B极供电点的坐标(x_Bi,y_Bi)为：

该方法中的电法数据测量装置可以采用单极或偶极测量装置开展，从而可以细分为：二维或三维非对称电法测深单极或偶极测量装置。

该发明提出的方法仅需要布置一系列相对于某固定点对称的供电点，供电点间距等于测量点间距，每次向一对对称的供电电极供电，而同时采集所有勘探线上的所有测量点的电场信号，由于供电点只相对于某固定点对称，相对于测量点而言不一定为对称布置，故本方法命名为非对称电法测深方法。

由于上述非对称电法测深方法无需像对称四极测深法布置一系列相对于每个测量点对称的供电点，也无需像中梯剖面测深法既布置测量点外的中梯测深又布置测量点范围内的小极距对称四极测深，故本发明提出的方法大量减少了布置供电点的工作量，从而提高了二维或三维电法勘探效率。在三维非对称电法测深模式中，由于采用三维电法测深模式，既提高了勘探效率，又能提高勘探效果。

附图说明

图1为二维非对称电法勘探单极测量装置图；

图2为三维非对称电法勘探单极测量装置图；

图3为二维非对称电法勘探偶极测量装置图；

图4为三维非对称电法勘探偶极测量装置图。

具体实施方式

以下结合图1、图2和实施例对本发明做进一步说明。

本方法的供电系统和电法数据测量系统能完全兼容目前已有的电法勘探设备，且电法数据测量系统能采用多通道电法数据测量系统或多套电法数据测量系统。

实施例1

图中的1为电法勘探发射机，2为A极供电线，3为B极供电线，4所指的圆形符号为电场信号测量电极点，5所指的空心十字形符号为A极供电点，6所指的实心十字形符号为B极供电点，7为电场信号测量导线，8为电法勘探接收机，9为电场信号无穷远测量导线和电极，A及虚线箭头表示A极供电点跑极方向，B及虚线箭头表示B极供电点跑极方向。

本方法的具体实施方式分成二维非对称电法测深单极测量装置和三维非对称电法测深单极测量装置两种情况进行分别说明。

1、第一种情况，二维非对称电法测深单极测量装置实施方式

1)基于勘探要求，选定某需要开展二维电法勘探的勘探线X方向和长度L、测量点间隔距离a，最大勘探深度h，根据公式(1)

确定二维非对称电法测深测量点数量m；

2)根据公式(2)

确定该勘探线二维非对称电法勘探所有供电点数量n；

3)根据公式(3)

确定该勘探线二维非对称电法勘探所有测量点的坐标x_pi；

4)根据公式(4)和(5)

确定该勘探线二维非对称电法勘探所有A极供电点的坐标x_Ai和B极供电点的坐标x_Bi的坐标；

5)根据以上求取的所有参数，在野外勘探线上确定并布置好供电点、测量点；

6)按照图1布置好电法勘探发射机1；布置好A极供电线2，并与A极供电点5(如图1所示的A1)连接；布置好B极供电线3，并与B极供电点6(如图1所示的B1)连接；通过导线7把所有测量电极点4与电法勘探接收机8连接；布置电场信号采集无穷远测量导线和电极9，并与电法勘探接收机8连接；

7)电法勘探发射机1通过A极供电点5(如图1所示的A1)和B极供电点6(如图1所示的B1)两个电极供电；

8)电法勘探接收机8对所有测量电极点4进行电法数据测量，获取相应的非对称二维电法勘探数据；

9)移动A极供电线2和A极供电点5、B极供电线3和B极供电点6两个供电点及电线到其他位置(如图1所示的A2和B2)，重复第8步骤，直至A极供电点5与B极供电点6两个供电点的位置到达An/2和Bn/2供电点位置，从而获取整条勘探线的二维非对称电法测深数据；

10)对上述所有二维非对称电法测深数据进行数据处理和解释，获取整条勘探线的二维非对称电法测深成果。

若上述具体实施方式中的L＝400米，a＝40米，h＝300米，则测量点m＝11个，供电点数n＝40个，可以确定二维非对称电法测深A、B供电极坐标参数表和二维非对称电法测深测量电极坐标参数表分别如下表2和3所示。为完成上述勘探线的11个测量点的测深工作，需要布设40个(20对)对称供电点，最远AB长度为1560米。

表2二维非对称电法测深A、B供电极坐标参数表

表3二维非对称电法测深测量电极坐标参数表

序号测量电极坐标1-2002-1603-1204-805-406074088091201016011200

2、第二种情况，三维非对称电法测深单极测量装置实施方式：

1)基于勘探要求，选定需要开展三维电法勘探的勘探区X、Y方向和相应长度L、Q；

2)确定勘探区的测量点间隔距离a和勘探线间距b，最大勘探深度h，根据公式(6)

确定三维非对称电法测深每条勘探线的测量点数量m；

3)根据公式(7)

确定三维非对称电法测深供电点数量n；

4)根据公式(8)

确定三维非对称电法测深勘探线数量t；

5)根据公式(9)

确定该勘探区三维非对称电法测深的所有测量点的坐标(x_pi,y_pj)；

6)根据公式(10)和(11)

确定该勘探区所有三维非对称电法测深的A极供电点的坐标(x_Ai,y_Ai)和B极供电点的坐标(x_Bi,y_Bi)的坐标；

7)根据以上求取的所有参数，在勘探区确定并布置好供电点、测量点；

8)按照图2布置好电法勘探发射机1；布置好A极供电线2，并与A极供电点5(如图2所示的A1)连接；布置好B极供电线3，并与B极供电点6(如图2所示的B1)连接；通过导线7把所有测量电极点4与电法勘探接收机8连接；布置电场信号采集无穷远测量导线和电极9，并与电法勘探接收机8连接；

9)电法勘探发射机1通过A极供电点5(如图2所示的A1)和B极供电点6(如图2所示的B1)两个电极供电；

10)电法勘探接收机8对所有测量电极点4进行电法数据测量，获取相应的非对称三维电法勘探数据；

11)移动A极供电线2和A极供电点5、B极供电线3和B极供电点6两个供电点及电线到其他位置(如图2所示的A₂和B₂)，重复第8步骤，直至A极供电点5与B极供电点6两个供电点的位置到达A_n/2和B_n/2供电点位置，从而获取整个勘探区的三维非对称电法测深数据；

12)对上述所有三维非对称电法测深数据进行数据处理和解释，获取整个勘探区的三维非对称电法测深成果。

勘探效率对比实验

为对比二维非对称电法测深与对称四极测深的勘探效率，假设某勘探区有长400米的勘探线需要开展二维电法测深，测量点间距40米，最大勘探深度为300米。根据以上要求，共有11个测量点需要开展二维电法测深。

若对11个测量点开展对称四极测深，根据表1所示的对称四极测量点供电极距和测量电极距参数表，每个测量点需要布置15对相对于每个测量点对称的供电点，11个测量点共需要布置165对供电点。

而若对该11个测量点开展二维非对称电法测深，根据表2所示的二维非对称电法测深A、B供电极坐标参数表和表3所示的二维非对称电法测深测量电极坐标参数表所提供参数，11个测量点总共仅布设20对(40个)关于勘探线中间点对称的二维非对称电法测深供电点，就能完成11个测量点的二维非对称电法测深。

对比以上两种方法布设供电点的数量，可以发现二维非对称电法测深布设供电点的工作量明显少于对称四极电法测深，故前者的勘探效率高于后者。

由于二维非对称电法测深同时对11个测量点开展电法数据采集，故可以采用多通道或多套电法接收机，实现同时对多个测量点进行数据采集，以便提高整体勘探效率。而对称四极测深每次仅能对一个测量点开展电法数据采集，则无法采用多通道或多套电法接收机，从而其勘探效率低。

若勘探区有多条平行勘探线需要开展二维电法测深，若能开展三维非对称电法测深，则其勘探效率的提高相对于对称四极电法测深而言会更明显，且由于采用的是三维电法勘探，其勘探效果要优于对称四极电法测深的二维成果。