張 勇

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

目前在山區(qū)開展的各種金屬、非金屬礦產(chǎn)資源的地質(zhì)找礦工作中,常規(guī)的(激)電測深法手段在實(shí)際找礦工作中應(yīng)用仍然較為廣泛,由于山區(qū)地形起伏變化較大,它往往會(huì)導(dǎo)致視電阻率的觀測值較嚴(yán)重地畸變,影響對測量成果做出正確的解釋推斷,降低電阻率法的應(yīng)用效果。

為減弱起伏地形干擾,需要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正處理。同時(shí)剖面上的實(shí)際觀測點(diǎn)多不在一個(gè)水平面上,如果提交的斷面成果圖上的測點(diǎn)仍用水平線代替地形起伏,除了不能直觀反映剖面的真實(shí)情況外，也不便于結(jié)合已知地質(zhì)資料來指導(dǎo)未知區(qū)域的對比、解釋工作。

本文介紹對野外觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正處理的一種方法,重點(diǎn)介紹一個(gè)采用縱坐標(biāo)為極距均方根值繪制帶地形等值線斷面圖的方法。通過2個(gè)實(shí)例展示這種擬斷面圖可以較直觀地反映目標(biāo)地質(zhì)體的異常信息,方便對異常進(jìn)行快速分析和定性解釋。

1 地形改正處理

通常情況下,在山區(qū)進(jìn)行電阻率法勘探時(shí),起伏地形對視電阻率參數(shù)的影響是重要的干擾因素,簡單角域地形上視電阻率的曲線特征一般在山脊表現(xiàn)為低阻異常,山谷表現(xiàn)為高阻異常[1]。目前常用的改正地形影響的方法是用比較法進(jìn)行地形改正,可在很大程度上削弱地形干擾,突出有用異常。

為了運(yùn)用比較法進(jìn)行地形改正,一般先求得與野外實(shí)際地形相對應(yīng)的純地形異常,按下列公式計(jì)算經(jīng)過地形改正后的視電阻率值[2]。

(1)

純地形異常可以利用角域疊加法，通過單元地形電位畸變值多項(xiàng)式計(jì)算公式的數(shù)學(xué)解析得到。

實(shí)際工作中的觀測數(shù)據(jù)地形改正處理,可以采用中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院劉海飛博士開發(fā)的《激電法反演系統(tǒng)(IPInv 1.5)》軟件中的測深裝置地形改正(2D)模塊進(jìn)行。

2 軟件反演

通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換,可以把常規(guī)(激)電測深數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為反演軟件可以識(shí)別的格式,利用高密度二維反演軟件RES2DVIN進(jìn)行帶地形的反演處理。反演一般采用最小二乘法、變形有限元網(wǎng)格進(jìn)行地形模擬校正,IP反演采用電阻率和極化率(充電率)同時(shí)反演方式進(jìn)行,迭代次數(shù)一般選擇3～5次。

3 等值線斷面圖繪制

3.1 縱坐標(biāo)選取

一般來說,采用對數(shù)縱坐標(biāo)的等值斷面圖能比較清晰地反映淺部異常變化,但深部異常的變化信息被過度壓制,算術(shù)縱坐標(biāo)的等值斷面圖能明顯地反映深部異常變化,但淺部異常被壓抑;與常用的算術(shù)和對數(shù)縱坐標(biāo)相比,縱坐標(biāo)采用極距的均方根值繪制的斷面圖所反映的斷面異常信息兼顧深、淺部異常形態(tài),定性解釋時(shí)可以對斷面異常作出較為全面的認(rèn)識(shí)和分析[3]。

當(dāng)縱坐標(biāo)軸采用極距的均方根時(shí),一般按照下式進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。

(2)

式中:R為極距AB/2;系數(shù)κ,可取1～10。

3.2 帶地形數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

首先在AutoCAD繪圖軟件里面,根據(jù)擬提交的成果圖比例尺繪出剖面的地形線,標(biāo)注剖面上各個(gè)測點(diǎn)的位置,按照上述公式(2)轉(zhuǎn)換計(jì)算出某個(gè)測深點(diǎn)全部供電極距的均方根值,然后把該值投影到剖面上的各個(gè)測點(diǎn)上(圖1所示)。在當(dāng)前用戶坐標(biāo)系下,在窗口的命令狀態(tài)欄輸入“l(fā)ist”命令,根據(jù)提示,依次點(diǎn)擊獲取各測點(diǎn)下方的每個(gè)極距節(jié)點(diǎn)的繪圖坐標(biāo)(X、Y)信息。

按照上述操作思路,在list命令下分別點(diǎn)擊上、下剖面地形線,提取地形拐點(diǎn)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息作為繪制等值線軟件的白化節(jié)點(diǎn)文件。

圖1 帶地形極距提取示意圖Fig.1 Sketch map of pole distance extraction with terrain

新建一個(gè)txt文本文件,把經(jīng)過整理的剖面測點(diǎn)坐標(biāo)(X、Y)和對應(yīng)的觀測視電阻率或視極化率值(Z)組成一個(gè)斷面繪圖文件(X、Y、Z)并保存。

3.3 帶地形斷面圖繪制

實(shí)際工作中有較多的成圖軟件可以供大家選擇使用。如果采用surfer軟件繪制的話,運(yùn)行軟件并執(zhí)行以下操作:新建一個(gè)空白文件→網(wǎng)格→數(shù)據(jù)→白化→新建等值線。這樣,一條套合了地形起伏的等值線斷面圖就基本完成了。繪圖過程中需要注意的是不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)格方法對繪制斷面圖的影響[4]。

為了方便對圖件進(jìn)行后續(xù)的諸如添加驗(yàn)證鉆孔信息、地質(zhì)剖面等資料內(nèi)容的話,可以將其輸出為AutoCAD軟件的dxf文件格式后進(jìn)行后期的編輯處理工作。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 湖北某鉛鋅礦電測深

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的鉛鋅礦體均賦存在近東西向的構(gòu)造破碎帶中,其形態(tài)規(guī)模受其控制,礦體產(chǎn)狀大體與含礦構(gòu)造破碎帶一致。為了配合該區(qū)的普查找礦工作,在區(qū)內(nèi)開展了電測深剖面工作,目的是進(jìn)一步了解和控制含礦構(gòu)造破碎帶的產(chǎn)狀及深部延伸情況,為后續(xù)鉆探施工提供依據(jù)。

斷面圖的縱坐標(biāo)采用極距的均方根值,系數(shù)κ取1.0,橫坐標(biāo)采用算術(shù)坐標(biāo)。

由普查區(qū)0勘探線的視電阻率等值線斷面圖(圖2左)可以看出,剖面72-84測點(diǎn)下方的高視電阻率ρs(600～1 600 Ω·m)異常范圍與區(qū)內(nèi)呈高阻電性特征的坪原組千枚狀砂質(zhì)板巖、南沱組冰磧含礫砂巖地層的分布范圍較吻合。84-106測點(diǎn)下方中深部的中低視電阻率(10～200 Ω·m)異常與呈低阻電性特征的陡山沱組粘土巖、炭質(zhì)頁巖地層的分布范圍相一致。其中位于剖面84測點(diǎn)下方的視電阻率等值線梯度帶與鉆孔ZK001控制的含鉛鋅礦的構(gòu)造破碎帶的深度和分布形態(tài)也有較好的對應(yīng)關(guān)系。

圖2 電測深擬斷面圖(左為實(shí)際地形,右為水平地形)Fig.2 Pseudo section map of electrical sounding1.鉛鋅礦化露頭及傾向;2.鉆孔揭露礦體;3.物探推測構(gòu)造。

從不帶地形的等值線斷面圖(圖2右)可以看出,剖面84測點(diǎn)下方的視電阻率等值線梯度帶和ZK001控制的含礦構(gòu)造破碎帶的深度范圍差別較大,該斷面圖不能較直觀地和已知地質(zhì)資料進(jìn)行對比、分析。

根據(jù)剖面電測深成果,地質(zhì)人員及時(shí)調(diào)整了根據(jù)地表礦體產(chǎn)狀,原定于剖面80測點(diǎn)處施工的控制礦體延伸的鉆孔位置。電測深成果為鉆探布設(shè)和施工提供了較好的參考依據(jù)。

4.2 湖北某銅金多金屬礦激電測深

區(qū)內(nèi)的銅金礦(化)體主要分布在志留系墳頭組角巖化泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖地層中的近東西向構(gòu)造(F2)內(nèi),黃銅礦主要呈細(xì)脈狀分布于礦石中,伴生礦物主要為黃鐵礦和磁黃鐵礦;礦體呈脈狀、似層狀分布于構(gòu)造破碎帶中。

激電測深工作的目的是了解和控制含礦構(gòu)造破碎帶(F2)的產(chǎn)狀及延伸情況,為后續(xù)鉆探施工提供依據(jù)。

圖3 4線視電阻率等值線斷面圖(左為原始數(shù)據(jù),右為地改后數(shù)據(jù))Fig.3 Apparent resistivity contour profile of line 4

圖4 4線激電測深與軟件反演對比圖(上為等值線斷面圖,下為反演斷面圖)Fig.4 Contrast map of IP sounding and software inversion of line 4

物性測定顯示,銅金礦(化)體主要呈低阻、高極化電性特征反映。

斷面圖的縱坐標(biāo)采用極距的均方根值,系數(shù)κ取1.5,橫坐標(biāo)采用算術(shù)坐標(biāo)。

從該區(qū)4線視電阻率等值線斷面圖可以看出(圖3右),經(jīng)過對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正處理,1 480測點(diǎn)下方中深部位的由山谷地形引起的高阻異常得到削弱,剖面1 720測點(diǎn)下方由山脊地形引起的低阻異常影響也得到明顯改善。位于剖面1 720測點(diǎn)附近,由構(gòu)造破碎帶(F2)引起的視電阻率等值線梯度帶異常更加明晰可辨。

地形改正處理可以削弱由地形引起的假異常,突出局部地質(zhì)體的異常。

從4線激電測深等值線斷面圖與采用帶地形反演軟件(RES2DINV)的處理結(jié)果對比可以看出(圖4),采用經(jīng)過地形改正處理后繪制的等值線斷面圖和帶地形自動(dòng)反演成果都可以削弱地形的影響,突出局部地質(zhì)體的異常信息,方便對異常進(jìn)行分析、推斷和解釋。相對而言,采用地形改正處理后數(shù)據(jù)繪制的等值線斷面圖異常細(xì)節(jié)更加豐富,方便對異常進(jìn)行快速分析和定性解釋。

5 結(jié)論

(1) 在地形起伏較大的山區(qū)開展電法工作,對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正處理是提高山區(qū)電法勘探地質(zhì)效果的一個(gè)關(guān)鍵。

(2) 采用地形改正處理后的電測深數(shù)據(jù)繪制的斷面圖可以削弱地形影響,斷面異常信息更加接近于實(shí)際地電情況。

(3) 采用極距均方根為縱坐標(biāo)繪制的帶地形等值線斷面圖,能夠較均衡地反映淺部和深部的斷面電性變化。實(shí)際工作中可以靈活選取公式(2)中系數(shù)κ值,使所獲得的斷面異常視深度與已知的地質(zhì)成果相匹配,方便對未知區(qū)作出較全面的定性分析和解釋推斷。