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全息电磁法在大杨树盆地勘探方法试验成果认识_詹少全.pdf
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1、第 卷 第期 ,年 月 ,:全息电磁法在大杨树盆地勘探方法试验成果认识詹少全,戴世坤,李爱勇,陈予涵,王导丽,郝红蕾,陈艺竹,张明鹏,陈中(江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队,江苏 镇江 ;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 )摘要:采用全息电磁法在大杨树盆地火山岩覆盖区开展了方法试验,试验区区域地质构造复杂,火山岩较为发育,勘探工作程度较高,口钻井为验证方法有效性提供了便利条件。三维反演成果与钻井揭露基本一致,反演电阻率异常形态与分布反应了火山岩特征,区分了目标层九峰山组火山岩与沉积岩,解决了大杨树盆地“三明治”地质结构,说明在大杨树盆地勘探效果较好。关键词:全息电磁法;大杨树盆地
2、;方法试验;有效性中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言近 年来,中南大学戴世坤教授一直致力于建立和完善全息电磁勘探理论和方法技术体系,研制了全息电磁勘探仪器装备,研发了全息电磁勘探数据处理、反演成像和分析解释软件系统,开展了测试和勘探应用研究。大杨树盆地的油气地质的勘探研究课追溯到 世纪 年代,主要以概查为主,系统性的勘探研究工作始于 世纪末,先后开展了高精度重磁、大地电磁、广域电磁法和地震等地球物理勘探研究工作,并对大杨树盆地的地质结构特征、油气地质特征等有了一定的认识,大杨树盆地太平凹陷勘探程度高,工作区已有口钻井,若干条地震和 法测线,目标层九峰山组油气潜力大,埋深不超过,已有的钻
3、井资料较好地揭示了大杨树盆地深部地层层序,为全息电磁法勘探效果评价提供了良好的基础。通过全息电磁法工程查明工作区地层岩性分布特征,分析太平川凹陷深度构造与基底埋深等,识别目标层九峰山组火山岩和沉积岩分布与埋深等,与已知钻井资料对比分析评价全息电磁法勘探效果,验证该方法在该地区的方法有效性。全息电磁法勘探原理全息电磁勘探是一种集多功能、多信息、多分量于一体的全信息电磁勘探方法。该方法将电磁感应测深原理与几何测深原理有机融合,开展全区域测量,充分利用“近区”、“过渡区”和“远区”信息;采用类地震的全区观测交替覆盖观测系统有效避免了阴影效应和复印效应的影响,能系统全面获取地下目标体三维信息,有利于正
4、确成像,改善勘探效果;采用差分积分混合激励模式,增加发射场源极化模态,同时获取地下目标电磁场及电磁场梯度信息,从根本上提高电磁勘探分辨率;一次野外采集工作同步获取“几何测深”与“电磁感应”信息,单一场源、差分场源、积分场源极化模式信息,时间域和频率域信息,人工场源和天然场源信息,电阻率和极化率信息,电磁场分量及其梯度信息,有利于改善勘探效果,提升勘探效率,节约勘探成本。收稿日期:;修回日期:基金项目:国家重点研发计划()项目资助。第一作者:詹少全(),男,硕士,高级工程师,长期从事电磁法数据处理及应用研究。:通信作者:戴世坤(),男,博士,教授,长期从事电磁法正反演与仪器开发。:引文格式:詹少
5、全,戴世坤,李爱勇,等全息电磁法在大杨树盆地勘探方法试验成果认识矿产与地质,():全息电磁法数据采集与处理 全息电磁法仪器装备全息电磁勘探从根本上实现了多种常规电磁勘探方法的统一。全息电磁勘探仪器装备轻便、工作效率高,具体特点表现为以下三个方面:一次采集即可获取所有类型的电性信息(时间域和频率域信息,人工场源和天然场源信息,电阻率和极化率信息,电磁场分量及其梯度信息等),大大提高了工作效率;采用差分积分混合激励,有效提升勘探分辨率和勘探深度;发射机和电源均为模块化结构,发射功率大,相对轻便,便于灵活移动。全息电磁法数据采集全息电磁勘探野外施工时,一次性布设一个采集阵列单元,接收站布设完毕在单元
6、工作周期内位置不动,在测线与测线之间按照设计要求移动激发源,进行组合激发,整个单元内的采集站采集接收每次激发产生的响应,多次叠加采集,大杨树盆地全息电磁法共部署个发射场源,网度 ,个测点(图)。全息电磁勘探方法中涉及的全区观测交替覆盖与地震勘探多次覆盖技术类似但有明显区别。该观测系统借鉴地震勘探多次覆盖技术、以及高密度电法的野外观测技术,充分挖掘电磁勘探的“几何测深”和“电磁感应”信息,以排列(二维)或阵列(三维)为基本单位,排列(阵列)中采用多场源激发,一次激发全区域接收(全区观测)。在这个过程中,测点(测线)位置不发生变化,场源位置、极化模式(单源激励、差分激励、积分激励)改变一次,得到一
7、组新的几何测深信息和频率测深信息(多次覆盖)。图大杨树盆地全息电磁法勘探数据采集系统 第四系全新统甘河组孤山镇组孤山镇期英安岩脉测点发射电极钻井 全息电磁法数据反演研究表明,相比磁场,电场分量对异常体敏感度更高。为了便于对观测数据中异常响应的分析,对电场分量取平方根,电场分量和(地表为零),然后进行归一化处理(单独的电场分量和磁场分量存在零值线,由于地表电场不为零,但是分量为零,所以和的合成电场必不为零)。定义归一化电场响应函数:()式中:和为正演计算的地表场值分量(测线位于地表),和是层状模型的解析解,表示取实部,为归一化响应函数。三维反演计算中,反演与正演采用同一套网格,对归一化电场数据进
8、行反演。由于初始模型的给定方式不同以及数据模拟过第 卷第期詹少全等:全息电磁法在大杨树盆地勘探方法试验成果认识程中所采用的数学方法不同,可派生出多种反演方法,各种反演方法可以在一定意义下求得多个地电模型,但并不是说这些模型都有确切的地球物理和地质意义,所以在解释过程中必须根据已有的资料和认识,舍弃那些不合理的模型。通过多种方法相互佐证,选择在地质上和地球物理上可接受的模型,作为进一步地质解释的依据。三维反演是假定大地电性结构为三维的,即地下介质的电性在深度、测线方向以及垂直测线方向均发生变化的一种反演方法。与一维反演相比,三维反演的假设更接近于真实的地电情况,所以三维反演是处理的重点,最终的地
9、质解释是建立在该成果上进行的。在对剖面电性单元的划分上,三维反演同样可分为连续介质反演和层状介质反演,三维维连续介质反演是不受任何先验认识的约束下,将剖面进行薄层单元分块划分,而后进行电性拟合,求得各单元的电阻率,在断面上呈现出电性分布的图象,以此进行地质认识与解释。采用自主研发的 地质地球物理信息系统()一体化软件进行三维反演。勘探区地质概况 区域地质背景大杨树盆地大地构造上位于大兴安岭褶皱带东部,内蒙古自治区东部古生代陆壳增生区,即额尔古纳微地块和松辽微地块的缝合区,其东侧为松嫩盆地。华力西运动后古海槽封闭形成规模宏大的呈弧形展布的兴蒙造山带,大杨树盆地位于其造山带的东侧,由多个发育在华力
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