馬德錫, 譚捍東, 張志勇, 陳亮, 皮進(jìn)軍

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地球物理調(diào)查中心, 廊坊 065000; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院, 北京 100083; 3.東華理工大學(xué)地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院, 南昌 330013)

在金屬非金屬礦產(chǎn)勘查方面,直流電法是應(yīng)用最廣泛的物探方法,尤其是激發(fā)極化法的作用更加顯著,據(jù)《中國(guó)礦床發(fā)現(xiàn)史·物化探卷》統(tǒng)計(jì),中國(guó)早期發(fā)現(xiàn)的貴金屬和多金屬礦床中,激發(fā)極化法是最有效的方法,適用于熱液型、塊狀硫化物型、細(xì)脈浸染型、石英脈型等多種類(lèi)型礦床的探測(cè),至近年,國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者還在持續(xù)開(kāi)展激發(fā)極化法找礦研究及應(yīng)用,劉明等[1]基于Dias 模型進(jìn)行一維層狀介質(zhì)正演,研究天然場(chǎng)源激電異常參數(shù)。涂永明[2]研究了激電異常與金多金屬礦化的關(guān)系。郝海強(qiáng)等[3]、趙偉峰等[4]、趙林林[5]、蒙凱等[6]研究了激發(fā)極化法在銅、鋅、錳、銀、鉬、鎢等多金屬礦找礦中高極化異常與礦化的對(duì)應(yīng)關(guān)系及找礦效果,然而金屬礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性和勘查任務(wù)的多樣性,使得地質(zhì)目標(biāo)體的異常解釋變得困難[7-10]。馬德錫等[11]、侯宇健[12]、潘北斗[13]利用多種方法綜合解釋、電阻率極化率聯(lián)合反演、精細(xì)反演等方法解釋異常,從而降低多解性,為了更準(zhǔn)確識(shí)別不同異常所反映的地質(zhì)目標(biāo)體,并有效指導(dǎo)工程驗(yàn)證,20世紀(jì)70—90年代初,中國(guó)部分地球物理學(xué)者開(kāi)展了水槽、土槽、薄水層、電阻網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)電紙等物理模擬試驗(yàn)研究[14-16],取得了一定的認(rèn)識(shí)成果,極大推動(dòng)了中國(guó)直流電阻率激電方法進(jìn)步及在找礦方面的應(yīng)用,但不規(guī)則的地質(zhì)體往往難以構(gòu)建物理模型并進(jìn)行物理模擬,而且物理模擬實(shí)驗(yàn)也無(wú)法滿(mǎn)足野外無(wú)限半空間的地質(zhì)條件。90年代末計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了數(shù)值模擬技術(shù)的進(jìn)步,近年來(lái)數(shù)值模擬由于成本低、效率高,在許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[17-20],尤其是電法勘探研究領(lǐng)域,有限元數(shù)值模擬以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為研究地質(zhì)體異常的主要手段,諸多地質(zhì)地球物理學(xué)者從不同方面進(jìn)行了研究,孔重陽(yáng)等[21]、戴前偉等[22]、彭艷華等[23]、李曉斌等[24]分別從穩(wěn)定電流場(chǎng)滿(mǎn)足的微分方程、非網(wǎng)格有限元方法、長(zhǎng)電極線和電源不同模式等出發(fā)研究數(shù)值模擬對(duì)于成果解釋的應(yīng)用,但是針對(duì)電法找礦探測(cè)地質(zhì)解釋的異常精確判別、定量解釋方面研究的系統(tǒng)性不夠、代表性不強(qiáng),尤其是基于有限元數(shù)值模擬,按照反演異常解釋目標(biāo)體,構(gòu)建目標(biāo)體模型通過(guò)正演求取異常響應(yīng),從而與反演異常對(duì)比來(lái)分析并提高反演解釋準(zhǔn)確性和定量化方面相比較少[25-28],基于此,現(xiàn)系統(tǒng)分析直流電阻率激電找礦探測(cè)中地質(zhì)目標(biāo)體的幾種基本情況,重點(diǎn)用長(zhǎng)方體低阻高極化模型、直立板狀體低阻高極化模型、首層低阻弱極化模型、首層高阻弱極化模型、首層不連續(xù)高阻弱極化模型、正地形(凸)模型、負(fù)地形(凹)模型來(lái)代表獨(dú)立規(guī)則礦(化)體、斷層構(gòu)造、低阻屏蔽、高阻蓋層、地表不均勻體、山峰、山谷等進(jìn)行有限元數(shù)值模擬及異常響應(yīng)對(duì)比研究,從而指導(dǎo)直流電阻率激電找礦勘查實(shí)踐,并將有限元數(shù)值模擬引向電法找礦探測(cè)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 直流電阻率激電數(shù)值模擬研究基礎(chǔ)

代表獨(dú)立礦化體的低阻高極化體、代表斷層構(gòu)造(礦脈)的低阻高極化板狀體、低阻屏蔽、高阻蓋層及復(fù)雜地形條件影響等在找礦實(shí)踐中較為常見(jiàn),也是直流激電找礦探測(cè)需要重點(diǎn)分析和解釋的問(wèn)題,圖1列舉了幾種常見(jiàn)情況的電阻率激電找礦探測(cè)斷面實(shí)例,圖1(a)中,低阻高極化實(shí)例是青海一個(gè)礦區(qū)探測(cè)結(jié)果反演斷面圖,斷面中部低阻和高極化率組合異常推測(cè)可能是礦化體;圖1(b)中,低阻高極化實(shí)例是新疆一個(gè)礦區(qū)探測(cè)結(jié)果反演斷面圖,傾伏低阻帶對(duì)應(yīng)有高極化率異常;圖1(c)中,斷層構(gòu)造實(shí)例是新疆一個(gè)礦區(qū)探測(cè)成果反演斷面圖,近直立的低阻帶,推測(cè)為低阻斷裂,同時(shí)在低阻帶邊部有高值極化率異常,推測(cè)為礦化斷裂;圖1(d)中,低阻屏蔽是內(nèi)蒙古一個(gè)礦區(qū)探測(cè)成果反演斷面圖,顯示低阻的沙層覆蓋造成嚴(yán)重的低阻屏蔽,電阻率和充電均無(wú)明顯異常顯示;圖1(e)中,正(凸)地形實(shí)例是內(nèi)蒙古另一礦區(qū)探測(cè)成果反演斷面圖,顯示剖面中部地形高差超過(guò)70 m,地形給深度異常產(chǎn)生明顯影響;圖1(f)中,負(fù)(凹)地形實(shí)例是青海一個(gè)礦區(qū)探測(cè)成果反演斷面圖,地形變化劇烈,主要的山谷負(fù)地形落差超過(guò)60 m,電阻率低阻異常形態(tài)因受地形嚴(yán)重影響,地質(zhì)解釋有一定的難度。

圖1 直流電阻率激電探測(cè)異常典型實(shí)例

數(shù)值模擬在工程、物理、工業(yè)等領(lǐng)域解決不適定問(wèn)題方面有廣泛的應(yīng)用,電法探測(cè)及反演解釋本質(zhì)也是基于先驗(yàn)信息不斷尋優(yōu)解的過(guò)程,基于探測(cè)信息的反演也具有極大的不適定性,作為有限元數(shù)值模擬其根本性數(shù)學(xué)基礎(chǔ)沒(méi)有變,直流電阻率激電有限元數(shù)值模擬其物理基礎(chǔ)滿(mǎn)足有限元數(shù)值模擬條件[29-30]。直流電法電場(chǎng)分布在地下無(wú)限半空間中,地下電場(chǎng)電位以供電點(diǎn)為中心向外逐漸變小,根據(jù)點(diǎn)源電場(chǎng)直流電阻率問(wèn)題,電位及電流在地下滿(mǎn)足如下邊值方程[31-32]。

(1)

式(1)中:σ為電導(dǎo)率;φ為電位;I為供電電流;δ(·)為狄拉克函數(shù);A為供電點(diǎn);Ω為研究區(qū);Γs和?！薹謩e為Ω的地表邊界和地下無(wú)窮遠(yuǎn)邊界;n為邊界Γs外法線方向;r為源點(diǎn)到計(jì)算點(diǎn)的距離。研究點(diǎn)電源供電的二維地電斷面,正演算法主要是求解傅里葉變換域中的二維偏微分方程,點(diǎn)源二維邊值方程如式(2)。

(2)

式(2)中:k為波數(shù);K0、K1分別為零階、一階第二類(lèi)貝塞爾函數(shù);U為傅氏域電位。因此,解析方程也表明電場(chǎng)在一定范圍之外的電流密度很小對(duì)研究的問(wèn)題影響可忽略[33],正演計(jì)算附加狄利克雷邊界條件(Dirichlet)對(duì)正演模型邊界進(jìn)行約束[34-35],因此用有限半空間加邊界條件來(lái)代替無(wú)限半空間,即用有限網(wǎng)格單元代替無(wú)限半空間并通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法將連續(xù)分布的電場(chǎng)計(jì)算為離散網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)值問(wèn)題[36]。因?yàn)橛邢拊ㄔ凇巴瑯印本W(wǎng)格離散化的情況下可以產(chǎn)生更精確的正演模擬解,而且模擬的地質(zhì)體異常形態(tài)更好[37],因此選擇用有限元數(shù)值模擬方法研究直流電法勘探的金屬礦異常特征,正演計(jì)算采用Cholesky分解(CD),對(duì)于多電極的情況(>20),該方法的計(jì)算是穩(wěn)健和穩(wěn)定的,而且占用內(nèi)存小[38],因此基于有限元數(shù)值模擬方法對(duì)直流電阻率激電找礦探測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。

電法勘探的主要依據(jù)是目標(biāo)體與周?chē)橘|(zhì)的電性差異,電性主要是導(dǎo)電性和激發(fā)極化特性,這也是直流電阻率法和激發(fā)極化法用于找礦探測(cè)的基礎(chǔ),通常用電阻率和極化率(充電率)來(lái)表征這兩種性質(zhì),這兩種屬性參數(shù)也是直流電法找礦勘查的基礎(chǔ)參數(shù)指標(biāo),具體計(jì)算公式如下。

(3)

(4)

(5)

式中:ρs為視電阻率;ηs為極化率;Ms為充電率;k為裝置系數(shù);ΔU為電位差;ΔU2(t)為二次電位差;ΔU1+2為總電位差;t為供電時(shí)間。一般金屬礦體因其含有金屬礦物而表現(xiàn)為良導(dǎo)特性,相對(duì)于圍巖表現(xiàn)為低電阻率,同時(shí)金屬礦物由于激發(fā)極化效應(yīng)而表現(xiàn)為高極化率(充電率),所以本文有限元數(shù)值模擬中,在構(gòu)建先驗(yàn)?zāi)Ｐ蜁r(shí),擬用低阻高極化屬性模型代表電阻率激電找礦探測(cè)中礦(化)目標(biāo)體。

2 規(guī)則模型有限元數(shù)值模擬及異常響應(yīng)

2.1 獨(dú)立礦(化)體模型有限元數(shù)值模擬

有限元數(shù)值模擬在離散網(wǎng)格構(gòu)建方面,即要保證建模精度同時(shí)還不能使CPU占用時(shí)間太長(zhǎng),因此橫向網(wǎng)格設(shè)置為兩個(gè)電極之間為2個(gè)分區(qū),網(wǎng)格剖分單元為矩形網(wǎng)格,網(wǎng)格單元寬度相等,厚度增量系數(shù)、深度系數(shù)均為1.1,網(wǎng)格總數(shù)110×13。獨(dú)立礦化體模型為長(zhǎng)方形,背景電阻率設(shè)為700 Ω·m、充電率設(shè)為10 mV/m、礦化體模型電阻率設(shè)為100 Ω·m、充電率設(shè)為200 mV/m,礦化體模型相對(duì)背景的電性特征為低阻高極化特征,具體獨(dú)立礦體的二維有限元剖分網(wǎng)格斷面和異常體模型如圖2(a)和圖2(b)所示。

圖2 相對(duì)圍巖為低阻高極化的獨(dú)立礦(化)體模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

圖2(c)和圖2(d)中獨(dú)立礦化體模型數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖中,相對(duì)周?chē)橘|(zhì)為低阻高極化的獨(dú)立礦化體模型對(duì)應(yīng)的是低阻高極化異常,電阻率和充電率異常均表現(xiàn)為橢圓形,橢圓長(zhǎng)軸方向與長(zhǎng)方形模型的長(zhǎng)軸方向一致,異常寬度與模型一致,而厚度與模型差異較大,充電率異常相比電阻率異常向深部偏移較多。數(shù)值模擬結(jié)果說(shuō)明直流電法對(duì)獨(dú)立的規(guī)則礦化體的寬度及上表面(或頂板)反映準(zhǔn)確,而對(duì)于礦化體下界面(底板)反映不準(zhǔn)確。故在反演解釋時(shí),根據(jù)異常推斷礦化體寬度、埋深、延深等空間屬性時(shí),實(shí)際礦化體下部延深(下邊界)推斷不能單獨(dú)依據(jù)異常下邊界,需要綜合分析電阻率激電異常的疊加關(guān)系,并用其他資料提供約束,否則會(huì)得出錯(cuò)誤的推斷解釋結(jié)果。

2.2 直立板狀斷層(礦脈)模型數(shù)值模擬

斷層使原始地層及巖石結(jié)構(gòu)破壞,常產(chǎn)生較多的次級(jí)斷裂和裂隙,這些斷裂不僅成為礦物運(yùn)移和儲(chǔ)存的通道,且常因含水或充填物而具有低電阻率高極化率的地球物理特征,在找礦勘查中是重要的地質(zhì)和地球物理找礦標(biāo)志。另外,水相比砂礫、沙、粉砂巖等電阻率低,且隨著礦化度的提高,水和巖石的電阻率均會(huì)下降而趨于零[39],所以含礦(礦化)斷層其電阻率更低,同時(shí)能夠引起高的極化率異常,故用低阻高極化的直立板體模型代表斷層(礦脈)做數(shù)值模擬,構(gòu)建初始模型如圖3(a)和圖3(b)所示,背景電阻率為700 Ω·m,充電率為20 mV/m,斷層模型電阻率為20 Ω·m,充電率為150 mV/m[40-41]。

圖3 相對(duì)周?chē)橘|(zhì)為低阻高極化的陡立斷層(礦脈)模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

直立板狀斷層(礦脈)數(shù)值模擬異常響應(yīng)如圖3(c)和圖3(d)所示,電阻率和充電率異常形態(tài)均和模型相似,淺部異常寬度和模型一致,深部逐漸變寬呈等腰三角形;14 m以下,電阻率異常值比模型電阻率值高,充電率異常值和模型充電率值一致,由數(shù)值模擬異常響應(yīng)形態(tài)和值的變化特征得出,應(yīng)用直流電阻率激電對(duì)斷層(礦脈)進(jìn)行勘探時(shí),成果解釋需要綜合分析異常整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、梯度變化趨勢(shì)和異常中心位置,依據(jù)電阻率異常確定斷層(礦脈)中心位置、產(chǎn)狀及寬度等形態(tài)屬性,依據(jù)充電率確定斷層與礦化的產(chǎn)出關(guān)系及和礦脈的含礦性,必要時(shí)可利用數(shù)值模擬輔助進(jìn)行解釋推斷。

3 特殊地質(zhì)條件有限元數(shù)值模擬及異常響應(yīng)

3.1 “低阻屏蔽”數(shù)值模擬

沼澤濕地、鹽堿地、松散沙層及剛下過(guò)雨的地表會(huì)形成良導(dǎo)層,位移電流較大,易形成地表電流密度層,有時(shí)還會(huì)增加直流電法的電磁耦合效應(yīng),使電阻率數(shù)據(jù)發(fā)生畸變,這種效應(yīng)稱(chēng)為“低阻屏蔽”,為此采用有限元數(shù)值模擬對(duì)其進(jìn)行研究。假設(shè)背景電阻率為700 Ω·m、充電率為10 mV/m;設(shè)良導(dǎo)層電阻率為20 Ω·m、充電率為50 mV/m,深部礦化體模型的電阻率為100 Ω·m、充電率為200 mV/m,即礦化體模型相比圍巖為低阻高極化體,構(gòu)建正演模型如圖4(a)和圖4(b)所示?！暗妥杵帘巍睌?shù)值模擬異常響應(yīng)如圖4(c)和圖4(d)所示,從電阻率異常斷面[圖4(c)]可看出低阻蓋層下的低阻體沒(méi)有顯示異常,圖4(d)顯示礦化體模型有對(duì)應(yīng)的異常,但異常發(fā)生畸變,形態(tài)范圍與實(shí)際模型相差較大,數(shù)值模擬研究表明地表良導(dǎo)層對(duì)深部礦化體電阻率影響嚴(yán)重,而其弱極化效應(yīng)對(duì)礦化體的充電率影響較小。所以在濕地沼澤區(qū)、鹽堿地、沙層覆蓋區(qū)、下過(guò)雨等情況使用電阻率法探測(cè)沒(méi)有效果,但單獨(dú)開(kāi)展激發(fā)極化法開(kāi)展找礦探測(cè)是可行的[42-43]。

圖4 “低阻屏蔽”地質(zhì)條件礦化體模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

3.2 高阻蓋層數(shù)值模擬

地表灰?guī)r風(fēng)化層、基巖出露及土壤腐殖質(zhì)等會(huì)形成高阻層或局部高阻層,這又使得直流電法電流損耗加劇,影響深部數(shù)據(jù)采集。構(gòu)建如圖5(a)和圖5(b)的高阻蓋層及礦化體模型,設(shè)蓋層電阻率為2 000 Ω·m、充電率為10 mV/m,圍巖背景電阻率為700 Ω·m、充電率為50 mV/m,礦化體模型電阻率為100 Ω·m、充電率為200 mV/m,即礦化體模型相比圍巖為低阻高極化體,以此模型采用有限元數(shù)值模擬研究直流電法中地表高阻蓋層對(duì)深部礦化體的影響[44-45]。數(shù)值模擬異常響應(yīng)如圖5(c)和圖5(d)所示,異常斷面圖顯示均勻的高阻蓋層對(duì)深部礦化體影響弱,電阻率和充電率異常的形態(tài)范圍均和實(shí)際模型接近。

圖5 高阻蓋層和礦化體模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

圖6為地表不均勻局部高阻蓋層模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖,圖6(d)中礦化體模型異常響應(yīng)發(fā)生畸變,異常形態(tài)和產(chǎn)狀與模型差異較大,而且充電率異常向深部被放大,所以地表不均勻分布的局部高阻層會(huì)給直流電阻率激電帶來(lái)明顯影響。

圖6 不均勻局部高阻蓋層和礦化體模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

3.3 地形起伏條件數(shù)值模擬

為研究起伏地形對(duì)電阻率激電野外探測(cè)的影響,構(gòu)建如圖7(a)和圖7(b)所示的山峰地形條件和低阻礦化體模型斷面及圖8(a)和圖8(b)山谷地形條件和低阻礦化體模型斷面[46-47]。山峰高差約20 m,山谷高差約12 m,數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面如圖7(c)和圖7(d)所示。通過(guò)對(duì)地形起伏條件有限元數(shù)值模擬分析得出,地形對(duì)電阻率和充電率異常均有一定程度影響,使得礦化目標(biāo)體異常發(fā)生傾斜,尤其是充電率異常較為明顯,異常傾伏具有背離山峰、朝向山谷的特征,所以在復(fù)雜地形區(qū)依據(jù)直流電阻率激電異常進(jìn)行礦化體地質(zhì)解釋時(shí),單純依據(jù)異常形態(tài)容易誤判礦化體的產(chǎn)狀,需要根據(jù)山峰和山谷對(duì)礦化體的影響及異常體上的規(guī)律,對(duì)分布位置及產(chǎn)狀等做必要的矯正,從而得出更加準(zhǔn)確的地質(zhì)推斷解釋結(jié)果。

圖7 山峰地形和礦化體模型及有限元數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

圖8 山谷地形和礦化體模型及有限元數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

4 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演異常及數(shù)值模擬異常響應(yīng)對(duì)比分析

在直流電法找礦探測(cè)中,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演異常地質(zhì)解釋常難以定量,尤其是地表沒(méi)有指示標(biāo)志的深部異常定性都很困難。圖9(a)和圖9(b)為內(nèi)蒙古一個(gè)金礦區(qū)直流電阻率激電找礦探測(cè)反演斷面圖,圖9(c)和圖9(d)為地質(zhì)解釋斷面圖。電阻率斷面[圖9(a)]主要呈現(xiàn)高阻(>700 Ω·m),淺部存在相對(duì)高阻巖體(>2 000 Ω·m),在斷面橫向300～310 m有電阻率低阻帶(<120 Ω·m),西傾近直立,推斷為斷層;充電率斷面[圖9(b)]三處異常對(duì)應(yīng)在電阻率斷面的低阻與高阻過(guò)渡帶附近,強(qiáng)度大(>260 mV/m)套合好的充電率異常分布在斷層與上盤(pán)圍巖接觸帶位置,據(jù)充電率異常特點(diǎn)及與低阻異常的位置關(guān)系推斷異常由礦化體引起。

圖9 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演電阻率極化率異常斷面圖及反演解釋斷面圖

由此,以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演異常并結(jié)合地質(zhì)解釋推斷開(kāi)展有限元數(shù)值模擬及異常響應(yīng)分析,首先基于電性結(jié)構(gòu)斷面圖構(gòu)建有限元數(shù)值模擬模型如圖10(a)和圖10(b),電阻率模型斷面[圖10(a)]中的紅色部分模擬高阻巖體,電阻率值在5 000～10 000 Ω·m,淺藍(lán)色模擬該低阻斷裂,電阻率為120 Ω·m。充電率模型斷面[圖10(b)]中有4個(gè)獨(dú)立的礦化體模型,模型中心充電率值預(yù)設(shè)為350 mV/m,邊部設(shè)置為150 mV/m。巖體、斷層、礦化體模型數(shù)值模擬異常響應(yīng)如圖10(c)和圖10(d)所示,電阻率斷面[圖10(c)]中,對(duì)比反演解釋異常斷面[圖9(c)],有限元數(shù)值模擬后淺部高阻不均勻巖體(模型)沒(méi)有得到清晰的異常反映,低阻斷層有較明顯異常,產(chǎn)狀及中心位置等與反演解釋(模型)較一致,深部寬度有放大。充電率異常斷面[圖10(d)]三處異常與反演解釋異常(模型)位置對(duì)應(yīng),但與反演解釋礦化體形態(tài)不完全相同,沒(méi)有出現(xiàn)虛假異常[48-49]。通過(guò)有限元數(shù)值模擬異常響應(yīng)與反演解釋異常地質(zhì)體對(duì)比分析,結(jié)果表明直流電阻率激電測(cè)量結(jié)果所推斷的不均勻巖體、斷層和礦化地質(zhì)體都是存在的,但屬性方面和數(shù)值模擬先驗(yàn)?zāi)Ｐ陀胁糠植町?所以借助有限元數(shù)值模擬方法,可以對(duì)直流電法成果推斷解釋的地質(zhì)異常體進(jìn)行驗(yàn)證,對(duì)難于定性的尤其是隱伏的地質(zhì)體推斷解釋具有輔助作用[50-52]。

圖10 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演異常的數(shù)值模擬模型及數(shù)值模擬異常響應(yīng)斷面圖

5 結(jié)論

(1)有限元數(shù)值模擬具有比物理模擬更強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)能力,且高效方便;基于有限元數(shù)值模擬技術(shù),可對(duì)直流電阻率激電找礦探測(cè)異常解釋中構(gòu)建任意形狀地質(zhì)目標(biāo)體模型,通過(guò)異常響應(yīng)對(duì)比分析不斷先驗(yàn)?zāi)Ｐ?從而得出使地質(zhì)推斷解釋結(jié)果更接近地質(zhì)目標(biāo)體實(shí)際的位置、形態(tài)及屬性,有助于定量解釋和三維地質(zhì)建模。

(2)地質(zhì)體模型有限元數(shù)值模擬異常響應(yīng)與實(shí)際地質(zhì)體屬性特征具有一致性;因此可以根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演異常靈活構(gòu)建各種地質(zhì)體模型,用有限元數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)目標(biāo)體定性定量的解釋。

(3)規(guī)則礦化體模型有限元數(shù)值模擬分析表明,直流電阻率激電反演結(jié)果中規(guī)則異常是規(guī)則的地質(zhì)體引起的;依據(jù)低阻高極化的組合異?？梢酝茢嘟忉尩V體空間位置和頂板埋深,但底板深度或底部延深不易判斷。

(4)直流電阻率激電反演結(jié)果中陡傾的連續(xù)的條帶狀低阻高極化組合異常,通常是由控礦斷層或者礦脈所引起的,如果異常在深部變寬,可能與反演初始模型有關(guān),是否代表斷層或者礦脈在深部規(guī)模變化,需要仔細(xì)研究異常等值線的變化趨勢(shì)來(lái)確定。

(5)地表良導(dǎo)層、高阻蓋層、高阻不均勻體、地形起伏變化等條件會(huì)使深部目標(biāo)體電阻率、極化率異常發(fā)生畸變;尤其是地表存在的良導(dǎo)層會(huì)掩蓋下部探測(cè)目標(biāo)的電阻率異常,但激發(fā)極化法受低阻層影響較小。高阻蓋層不會(huì)對(duì)深部目標(biāo)異常造成影響;模型異常響應(yīng)與探測(cè)目標(biāo)體位置一致,但形態(tài)并不完全相同。深部礦化體受起伏地形影響造成異常假性產(chǎn)狀,通常傾向山峰、背離山谷。