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电法勘探资料处理与解释复习资料
1.电剖面/电测深定性分析方法:
定性分析是在资料的预处理和分析的基础上进行的,其主要任务是初步解释引起各个异常的地质原因。对有意义的异常体还应该确定大致的形状,走向,倾向,分布范围,埋深等,并绘出相应的定性的解释图件。
(1)电剖面的定性分析方法:
首先根据给定的资料,结合地质和其他的物探资料,进行分析,期间要注意地形影响及地表不均匀体的影响。
根据异常性质经验进行引起异常的地质原因进行初步判断
——断层破碎带,低阻矿脉:引起低阻条带异常及低阻正交点
——高低阻岩层接触界线:引起阶梯状条带状异常
——高阻岩脉岩墙:引起高阻条带异常
——局部不均匀体:引起局部高阻或低阻异常
对于局部存在的高阻或者低阻体,可以根据低阻吸引电流,高阻排斥电流的方法留确定局部的视电阻率异常为高阻还是低阻。
电剖面法方法很多这我们就讨论利用联合剖面法来进行定性分析
根据联合剖面法的不同极距可以判断地下异常体的倾向,利用联合剖面法的视电阻率曲线初步确定异常体中心埋深等等
(2)电测深的定性分析方法:
目的:通过定性解释可以了解工作的区的地电断层的类型及变化情况。
单独一条电测深曲线的解释:
①电性层的数目;
②各层电阻率的相对大小;
③估计第一层和底层的电阻率值。
最主要是确定电阻率测深曲线的类型。
2.视电阻率等值线断面图定性分析方法:
这道题要根据具体的题目具体分析,例题在复习资料上有。
3、曲线类型图分析方法:
曲线类型,
二层情况:(1)D型曲线,p1>p2电阻率下降,基底为低阻
(2)G型曲线,p1
三层情况:(1)A型曲线,p1
(2)K型曲线,p1p3中间层电阻率高
(3)H型曲线,p1>p2
(4)Q型曲线,p1>p2>p3电阻率递减
多层情况这就不讨论可以根据三层的曲线进行推导
4.一维直流电测深的正演方法原理、正演程序流程:
一.正演原理
(1)电阻率测深法原理
电阻率测深法简称电测深,是用来探明水平层状(或近水平层状)岩石在地下分布情况的一组 电阻率法变种。电测深法的装置特点是保持测量电极MN的位置固定,在不断 增大供电电极距的同时,逐次进行观测。
通常要求满 足以下条件:

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每个测点 的电测深观测结果,绘制成一条视电阻率ρs 随极距 AB/2变化的电测深曲线。通常将电测深曲线绘在双对数坐标纸上,其横坐标表示供电 极距AB/2,纵坐标表示相应的视电阻率值。电测 深曲线反映了测点下方垂直方向上电性层的变化情况。
二.程序流程

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5.一维直流电测深可视化反演方法原理、程序流程:
反演原理
正演拟合法原理是根据实测视电阻率测深曲线特征确定预测岩层的层数,并试探地给一组层参数,用这组参数计算一条理论视电阻率测深曲线,将理论曲线与实测曲线进行对比,当两者偏差较大时,根据解正问题时所掌握的测深曲线特征,对模型进行修改,重算其理论曲线,再次进行对比,……,如此反复进行,直到两者偏差达到精度要求范围为止,最后的理论模型就可作为所求的反演问题的近似解。
具体做法如下:

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2、程序流程图:

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6.电阻率法资料处理与解释流程:
处理与解释的基本过程
①资料的预分析和处理:在资料整理中应进行各项相应的校正;
②定性解释 :曲线类型,确定电性层分层;
③定量解释: 每层厚度及参数.

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(1)综合分析、研究、对比各种资料,解释可能引起异常的地质原因;
(2)运用物理模拟和数值模拟和简单的定量计算方法,推断研究对象的赋存状态(形态、产状、埋深等);
(3)结合测区的地质特点及其它资料,以各种推断成果图形式表达测区地质构造等有关问题。
7.电阻率法中温纳装置、斯伦贝尔装置、偶极偶极装置的定义,资料的特点:
(1)温纳装置:
温纳装置方式(WN)又称为对称四极装置方式。A、M、N、B等间距排列,其中A、B是供电电极,M、N是测量电极,AM=MN=NB为一个电极距,电极间距按隔离系数由小到大的顺序等间隔增加,四个电 极 之 间的间距也均匀拉开。该测量方式为剖面测量方式,所得断面为倒梯形。
资料的特点:温纳装置的垂向分辨率相对较高,对地质体垂向分布的反映有比较高的灵敏度,因此,在工程地质勘探中对垂向分辨率要求较高的勘探任务可以选用该装置。
(2)斯伦贝尔装置:
该装置的测量方式是测深测量,测量时,M、N保持不动,A、B同时逐点分别向左、向右移动,得到一条滚动扫描测量线,然后A、M、N、B同时向右移动一个电极,再按照同样的方式跑极,得到另一条滚动扫描测量线。所得断面为矩形。
资料的特点:施伦贝尔装置对地质体在水平方向上的变化反应非常灵敏,水平分辨率很高,实际工作中对水平分辨率要求较高的勘探任务应予以选用此装置。
(3)偶极偶极装置:
这种装置的特点是供电电极AB和测量电极 MN均采用偶极,并分开有一定距离。由于四个电极都在一条直线上,故又称轴向偶极。偶极装置常取OO′中点为记录点(O为AB中 点,O′为MN中点),OO′=(n+1)a,a称为偶极长度。
资料的特点:偶极剖面法异常较复杂,其形态和大小均与电极距密切相关,随着电极距的变化 ,异常曲线可由单峰变化为双峰,幅值可由小变大再减小。
8.大地电磁静位移的定义、特点:
(1)定义:由于地下浅层电性的不均匀或地形不平,引起大地电磁测深曲线p TE与p TM 曲线发生平行移动,而相应的相位曲线却基本保持一致,这就是所谓的静态位移,也称大地电磁静位移。
(2)特点:
①由浅层电性不均匀引起的静位移与频率无关,由地形引起的静位移与频率有关;
②图像出现挂面条现象;
③TM比TE明显;
④静位移效应使得后续的反演结果及地质解释与实际情况有较大偏差,因此反演解释之前要进行静校正。
静校正的方法及其优缺点:
静校正:静位移效应会在频率域给全频段的测量数据造成负面影响,使得后续的反演结果及地质解释与实际情况有较大偏差,因此要做静态校正。
静校正的方法:曲线平移法、空间滤波法、畸变张量分解法等等。
①曲线平移法:
在沉积盆地中,由于各层岩性比较稳定,所以,如果已知某层,如标致层,的电阻率,则可以以此为标准,对曲线进行平移。由于瞬变电磁测深或时间域电磁测深受表层电性不均匀影响不大,用这种方法测得的结果,比较接近于实际情况,可以用作静校正的移动标准。曲线平移既可以以短周期为标准,也可以以长周期为标准。
②空间滤波法:
为了消除静位移的影响,即对静位移进行校正,必须在频率空间域中进行低通滤波运算。这就是空间滤波的依据,也就是Bostick提出的EMAP法的原理。EMAP采用沿测线布置偶极,连续观测,然后对观测数据(可以是电场,可以是组抗,也可以是视电阻率)每频率都进行频率空间域的数值滤波。然后对滤波结果进行解释,即可得到比较满意的结果。
③畸变张量分解法:
分解理论认为,观测的张量阻抗,由区域异常和各种局部异常所组成。人们通过数学的物理的方法,将它们分开,了解各种局部畸变对区域构造的作用。消除畸变效应后,可获得反映地下电性结构的真实区域构造响应,用其作反演解释,将得到真实、可靠的区域构造模型。同时,由分解得到的畸变因子,可以研究局部畸变效应的特点和规律,以便进行包括静校正在内的各种改进校正,以提高地质解释效果。
目前已发表的分解方法包括Swift分解法、Bahr分解法、GB分解法、Smith分解法、组合分解法、三维/三维模型分解法、里勒的莫尔圆分解法、特征态分解法、奇异值分解法、修正的奇异值分解法正则分解法等。
静校正的各种方法优缺点(参考上课做的笔记自己总结的,没固定答案):
①曲线平移法:优点结果接近真实值,缺点工作量大。
②空间滤波法:优点方法简单,缺点效果不明显。一般采用奇数点平滑(如3、6、9点平滑),该方法比偶数点平滑好,横向无位移。
③畸变张量分解法:优点可以得到比较真实、可靠的区域构造模型;缺点工作量大。
10. 大地电磁观测资料的采集方法:
大地电磁测深的野外工作包括选点、布极、观测等内容。
(1)选点
根据地质任务和合同书的要求,在野外施工时,一般选择离设计点最近,且地势平坦的地点进行布站。
用GPS测出该点的经度和纬度,并在地形图上确定测深点的具体位置。
(2)测站的布置和观测
测点选定后,就开始布站观测,用罗盘测定装置的方向,用皮尺丈量距离,一般X轴指向磁北方向,Y轴指向正东。
有时为了尽可能减少干扰或布站的方便,可将坐标轴旋转一定角度。
布站结束后,操作员需检查各道信号,并根据信号大小选择前置放大器增益,所有这一切确认无误后,方可进行观测和记录。
采集结束后,可将仪器记录的数据传到计算机,经过处理,便可得到多种资料。
11. 大地电磁时间域信号到视电阻率的处理流程:
(答案在打印店复习资料第2面)
12. 大地电磁的视电阻率定义分析方法(曲线类型、电性层分析、断面等值线图分析):
1.计算视电阻率和视相位的通式分别为:

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2.均匀半空间模型
1) h1→∞,可得ρa=ρ1,

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说明均匀半空间所得视电阻率就是真电阻率,是一个常数,即ρ1,因此后边结果中将不再对均匀半空间情况做讨论。
2) 而相位也是常数(-45°),这也说明了模型是电性均一的,相位差不变。
3.两层地电模型
1) 视电阻率公式为:

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2)

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3)

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式中第一项可以忽略,这时的视电阻率趋于第二层的ρ2:

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具体情况还和第一层的纵向电导、第二层电阻率及频率等有关,较复杂后边详述。
4) 两层情况下,相位表达式为:

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4. 三层H型地电模型
1) 视电阻率公式为:

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2) 高频时,与两层一样,趋于第一层电阻率;
3) 低频情况下的对于H型曲线,

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视电阻率仅与上面两层的纵向电导有关,而与其中的单个参数无关。
4) S等值性,当H型地电断面中第二层为薄层时,视电阻率值只和这一层的纵向电导有关。
断面等值线图是电法勘探常用的一种成果显示图件,是根据沿剖面线各测点上多个电极距的观测结果绘制而成。它可
以反映沿剖面线横向和纵向电阻率的变化。图的横坐标为线性刻度,纵坐标可以是线性的也可以是对数的。对数坐标
断面等值线图是电法勘探常用的一种成果显示图件,是根据沿剖面线各测点上多个电极距的观测结果绘制而成。它可以反映沿剖面线横向和纵向电阻率的变化。图的横坐标为线性刻度,纵坐标可以是线性的也可以是对数的。对数坐标有利于突出浅部地层的细节,而线性坐标有利于显示深部地层的细节。这种图件有很好的直观性,有利于了解基底起伏变化、不同岩性分布和隐伏断裂构造等。[视电阻率(ρs)等值线断面图又称“ρS断面等值线图”。是根据同一剖面上不同测深点和不同极距的视电阻率(ρS)值勾绘的等值线断面图。它是电测深定性解释的重要图件。断面图上的曲线是ρS等值线,曲线中的数字是ρS值。断面等值线图主要用来综合分析剖面上不同深度地电断面的特征和规律。从断面图上可以粗略地看出不同电性的岩层接触面、大致产状及厚度等。绘制等值线图时人为因素很多,应引起重视,以免造成错误的结论。

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解释:由利用CorelDRAW软件绘得如上图,图中可以分析出以下几点:1. 在测线 0—20米,地电断面图上的电阻率等值线图表现为上部较为均匀,故基岩面较为平直。2. 20米左右,地电断面图上的电阻率等值线图表现为到一定深度两侧的电阻率值均大于中间,等值线插入基岩下部,且较为窄小,故基岩面有一凹陷。3. 20-65米,地电断面图上的电阻率等值线图表现为到一定深度两侧的电阻率值较为均匀,有少许等值线斜插入基岩下部,故基岩面较为平直但有一些起伏4. 65米左右,地电断面图上的电阻率等值线图表现为一定深度两侧的电阻率值均大于中间,等值线插入基岩下部,且较为窄小,故基岩面有一小型的浅的凹陷。5. 在90米左右,地电断面图上的电阻率等值线图表现为一定深度两侧的电阻率值均大于中间,等值线插入基岩下部,且较为开阔很深,故基岩面一大型的凹陷。6.由相应的钻孔资料也证实相应的解释。
附图二(见打印店资料第一页)
13. BOSTICK反演方法原理:
BOSTICK反演方法原理:是根据大地电磁测深视电阻率曲线上任意一个频率(周期)及其对应的视电阻率计算探测深度,并且根据其是电阻率值和视电阻 率曲线的变化趋势计算对应深度的地层电阻率,将视电阻率随周期变化的曲线变换成为电阻率随深度变化的曲线。

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为视电阻率曲线的斜率。
为视电阻率值
这是不用导数项而用视电阻率

和相位得到的BOSTICK反演公式。

14 .大地电磁测深法(MT)是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。
其基本原理是:依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理,在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列,经过相关的数据处理和分析来获得大地由浅至深的电性结构。
方法:
BOSTICK(1d, 近似反演方法)
广义逆方法(1d)
马夸特法(主要是一维,最简单模型约束,正则化反演)
OCCAM反演方法(1d, 2d,最平缓模型约束,正则化反演)
非线性共轭梯度法反演(NLCG,2d, 最光滑模型约束,正则化反演)
快速松弛法反演(RRI,2d, 最光滑模型约束,正则化反演)
减基OCCAM反演算法(REBOCC,2d, 最平缓模型约束,正则化反演)
15.大地电磁一维、二维、三维资料的异同点:
大地电磁测深中只研究场源为横电磁波的情况。
大地电磁测深中常说的极化模式是以场源的极化方式来区分的,并且这种区分一般只在二维情况下才有意义。
一维情况虽然可以解耦出TE和TM模式,但不能带来更多的信息。
三维模型下不能解耦出TE模式和TM模式。
理论研究中假设,场源只有一个极化方向(只有一个分量)。在二维情况下,如果极化方向平行于构造走向的场源是电场,则称为TE模式;如果极化方向平行于构造走向的场源是磁场,则称为TM模式。
对于二维结构,实际场源总可以分解为TE模式和TM模式。
对于三维模型响应,一维、二维反演都能得到反映模型真实信息的结果,但二维模型对三维模型的近似程度比一维模型要高得多;在二维模型反演中,采用TM模式更易得到真实的模型信息。研究中,采用蒲兴华等(1994)开发的MT三维正演程序进行正演计算,采用“大地电磁数据管理器(MTDATAMNG)”软件进行数据处理和一维、二维反演。当前,大地电磁测深的一维和二维反演技术已相对成熟,并成为实际资料处理和解释中的主要手段。然而,真实的大地模型都是三维的,一维或二维反演实际上是用一个一维模型或二维模型响应拟合三维真实模型的响应,用一个一维或二维模型来近似模拟真实的三维构造。
穿透深度的定义及其在野外施工设计中、资料定性和半定量解释中的应用:
定义:穿透深度(depth of penetration)是指某种频率的电磁波向地下的穿透深度。在交流电法勘探中,习惯上把振幅值衰减到它在表层值的1/ e(e≈2.7)的距离叫做穿透深度,常用符号d表示。此外,还有一个实际穿透深度的概念。它是指所使用的仪器能寻找到的矿体的最大深度。
17. 激发极化法中视极化率的正演计算、反演解释的流程:
[激发极化法定义: 是根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。它又分为直流激发极化法(时间域法)和交流激发极化法(频率域法(SIP))。
电极装置:常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。也可以用使矿体直接或间接允电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。
(1)反演原理:
正演拟合法原理是根据实测视电阻率测深曲线特征确定预测岩层的层数,并试探地给一组层参数,用这组参数计算一条理论视电阻率测深曲线,将理论曲线与实测曲线进行对比,当两者偏差较大时,根据解正问题时所掌握的测深曲线特征,对模型进行修改,重算其理论曲线,再次进行对比,……,如此反复进行,直到两者偏差达到精度要求范围为止,最后的理论模型就可作为所求的反演问题的近似解。
(2)程序流程图:

补充:
高密度电法具有以下优点:
1.电极布置一次性完成,不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰,并且提高了效率;2.能够选用多种电极排列方式进行测量,可以获得丰富的有关地电断面的信息;
3.野外数据采集实现了自动化或半自动化,提高了数据采集速度,避免了手工误操作。
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