寬帶多通道數(shù)字電磁接收機(jī)在頻譜激電方法中的應(yīng)用

山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 宋建華 劉婷婷

中國(guó)冶金地質(zhì)局山東正元地質(zhì)勘查院 張啟生

寬帶多通道數(shù)字電磁接收機(jī)在頻譜激電方法中的應(yīng)用

山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院 宋建華 劉婷婷

中國(guó)冶金地質(zhì)局山東正元地質(zhì)勘查院 張啟生

寬帶多通道數(shù)字電磁接收機(jī)是美國(guó)ZONGE公司生產(chǎn)的全功能電法儀器，可以采集直流、交流等幾乎所有電法勘探數(shù)據(jù)，我國(guó)引進(jìn)的是型號(hào)GDP32II電法工作站。但是，由于二維頻譜激電（SIP）資料反演解釋軟件由加拿大鳳凰公司獨(dú)家買(mǎi)斷，因此GDP32II儀器缺少相應(yīng)的軟件支持，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)不能開(kāi)展有效的頻譜激電工作。本文，筆者力求擴(kuò)展GDP32II的軟件配置，改進(jìn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和反演軟件，增加其二維頻譜激電工作能力。

一、軟件擴(kuò)展方法

1.現(xiàn)狀分析。GDP32II系統(tǒng)原有配置軟件5個(gè)（2大類(lèi)），簡(jiǎn)述如下。

（1）3個(gè)數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件。即GDP32II數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件（SHRED）、音頻大地電磁數(shù)據(jù)均值輸出軟件（AMTAVG）和時(shí)域激電數(shù)據(jù)均值輸出軟件（TDAVG）。

（2）2個(gè)數(shù)據(jù)反演計(jì)算軟件。即二維常規(guī)電法電阻率極化率反演軟件（TS2DIP）和大地音頻電磁電阻率一維反演軟件（CSCINV）。

2.研究方法。SFIPX-SW V2.0是目前最常使用的二維頻譜激電資料反演解釋軟件，可以識(shí)別V8系列電法工作站數(shù)據(jù)。GDP32II電法工作站利用ASCII碼格式保存，可以從它們的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中分析、歸納其數(shù)據(jù)格式，編制GDP32II到V8的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件。

3.自主軟件開(kāi)發(fā)?？梢詰?yīng)用的SIP軟件有GDP32II頻譜激電數(shù)據(jù)處理軟件（GDP2V8）和頻譜激電數(shù)據(jù)二維反演軟件（SIPX-SW）。GDP2V8是一款自主開(kāi)發(fā)、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GDP32II頻譜激電數(shù)據(jù)處理軟件，可以把GDP32II電法工作站采集的頻譜激電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合SIPX-SW軟件處理的數(shù)據(jù)，其工作流程如圖1所示。

（1）軟件功能。軟件主要包括2大功能，即文件轉(zhuǎn)換和合并。文件轉(zhuǎn)換的主要功能是把GDP32II采集的raw文件轉(zhuǎn)換為SIPX-SW要求的LST文件。但是在轉(zhuǎn)換前需要設(shè)置測(cè)量參數(shù)，主要是發(fā)射極長(zhǎng)度、接受長(zhǎng)度、頻率等參數(shù)。文件合并的主要功能是把GDP32II不同排列（排列第一個(gè)電極的隔離系數(shù)n不同）采集的數(shù)據(jù)文件合并為單個(gè)排列文件。目前最多支持3個(gè)排列的文件合并。

（2）適用范圍。本軟件適用于GDP32II儀器系統(tǒng)以偶極—偶極（D-D）剖面測(cè)深裝置采集的頻率域IP數(shù)據(jù)的處理。該裝置可以是有限多道的、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的、軸向或近似軸向的偶極—偶極（D-D）剖面測(cè)深裝置，能夠?qū)Ω鞯烙^測(cè)頻譜曲線(xiàn)進(jìn)行擬合反演，去除EM耦合，提取IP效應(yīng)視譜參數(shù)ρa(bǔ)，ma，τa，ca。偶極-偶極測(cè)深斷面的數(shù)據(jù)處理以測(cè)線(xiàn)為單位進(jìn)行存儲(chǔ)組織。一條測(cè)線(xiàn)由多個(gè)D-D排列構(gòu)成，一個(gè)排列由測(cè)量同一個(gè)供電偶極電場(chǎng)的多個(gè)接收偶極道組成，其中道是最小的數(shù)據(jù)集。在PC機(jī)內(nèi)存為256MB的狀態(tài)下，單測(cè)線(xiàn)可處理的最大排列數(shù)為180個(gè)，最大接收道數(shù)為21道，最多頻點(diǎn)數(shù)為31個(gè)，最大電極點(diǎn)數(shù)為200個(gè)。

圖 1GDP2V8軟件工作流程

二、野外試驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證方法應(yīng)用的可靠性，本文，筆者進(jìn)行了探索性試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)選取電法異常明顯、有鉆孔控制、地質(zhì)特征比較清楚的某金礦礦區(qū)。

1.實(shí)驗(yàn)區(qū)概況。

（1）礦體地質(zhì)特征。該礦區(qū)的礦體主要賦存于巖體與圍巖或捕虜體的接觸帶附近巖床（舌）沿層間的破碎帶和滑脫帶中，在有利的部位成礦，礦體主要受巖體外側(cè)凸、凹附近的接觸帶控制，呈環(huán)帶狀產(chǎn)出。礦體多呈似層狀、扁豆?fàn)?、透鏡狀、囊狀或不規(guī)則狀，形態(tài)復(fù)雜。礦體數(shù)目多，密集成群，規(guī)模?。ㄒ话?0～150m），厚度變化大，礦化不均勻。

（2）礦區(qū)地球物理特性。礦區(qū)內(nèi)，閃長(zhǎng)玢巖、泥灰?guī)r、豹皮灰?guī)r、大理巖電阻率較高，一般在300Ω·m左右；含磁鐵金銅礦石、角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖電阻率中等，平均值均小于100Ω·m；含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的電阻率最低，只有幾十Ω·m。含磁鐵金銅礦石、含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的極化率較高，平均值大于6%，最高達(dá)8.5%；豹皮灰?guī)r的極化率中等，平均值為2.7%；閃長(zhǎng)玢巖、泥灰?guī)r、大理巖的極化率平均值均小于1%；角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖的極化率較低，平均值均小于2%。

因此，本區(qū)礦石和礦化體具有低阻高極化的異常特征，具備進(jìn)行二維頻譜激電方法應(yīng)用的前提。

2.SIP法實(shí)驗(yàn)成果。

（1）測(cè)量參數(shù)。裝置：偶極-偶極；接收電極距：a（MN）=50m；發(fā)射極距：AB=2a；隔離系數(shù)：n=2～26，采樣頻點(diǎn)：0.016～1 024Hz。

（2）數(shù)據(jù)處理。首先，將原始數(shù)據(jù)人工去噪后，利用GDP2V8程序并分3個(gè)步驟把GDP32II格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SFIPX_SW軟件處理數(shù)據(jù)。然后，利用SFIPX_SW軟件生成反演數(shù)據(jù)道記錄文件，進(jìn)行Ip視譜參數(shù)反演。最后，進(jìn)行2.5維反演，獲得地下真電阻率和真充電率的地電斷面。圖2為電阻率反演斷面圖，圖3為極化率反演斷面圖。

圖 2 測(cè)線(xiàn)電阻率反演斷面

圖 3 測(cè)線(xiàn)極化率反演斷面

（3）結(jié)果分析。從電阻率斷面圖上看，在標(biāo)高-550（深度650m）左右存在一個(gè)低阻異常，電阻率約400Ω·m，低阻體傾向東，傾角較緩，在極化率斷面上與該低阻體對(duì)應(yīng)位置存在一個(gè)高極化體，異常最高達(dá)8%。綜合分析，在650m深度33號(hào)點(diǎn)存在一低阻高極化異常，異常位置與實(shí)際不整合面及礦體位置的埋深、傾角、傾向基本一致，探測(cè)效果較好。

由于試驗(yàn)剖面的收發(fā)距不大，探測(cè)深度小于700m，深部異常沒(méi)有封閉，異常不完整。如果想增大探測(cè)深度，必須增大收發(fā)距（即隔離系數(shù)n）。本次試驗(yàn)剖面測(cè)量采用9kW發(fā)射機(jī)供電，當(dāng)最大隔離系數(shù)n=26時(shí)，測(cè)量幅值低頻（0.016Hz）約3mV，高頻（1024Hz）約1mV，幅值較低，對(duì)相位的測(cè)量精度影響較大。

總的來(lái)說(shuō)，本次試驗(yàn)利用GDP32II中功率系統(tǒng)進(jìn)行SIP法測(cè)量，對(duì)700m以?xún)?nèi)的地質(zhì)信息探測(cè)效果較好。受限于發(fā)射機(jī)功率，對(duì)大于700m深度的地質(zhì)信息無(wú)法進(jìn)行有效探測(cè)。

三、結(jié)論與建議

1.對(duì)于GDP32II電法工作站功能的挖掘，有利于提高物探的探測(cè)精度、分辨率和抗干擾能力，提高物探成果的可靠性。特別是對(duì)于500～1000m的“第二找礦空間”，可以提供電法測(cè)量的最優(yōu)化選擇，取得較好的勘探效果。

2.對(duì)于二維頻譜極電法提取的激電（IP）效應(yīng)參數(shù)，如時(shí)間常數(shù)τ、頻率相關(guān)系數(shù)C和剩余電磁效應(yīng)（REM），目前尚未得到較好應(yīng)用，建議繼續(xù)深入分析研究，提高應(yīng)用效果。

3.進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件GDP2V8。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中尋找漏洞并加以解決，提高軟件的實(shí)用性。建議將其與SFIPX-SW軟件整體打包，進(jìn)行商業(yè)推廣。