频谱激电法介绍罗延钟

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,深部找矿的新方法,频谱激电法SIP,1,我国激电法发展历史,时间域激电法,试验研究结论,“有矿就有异常”,因而成为金属矿勘查的最重要方法之一,。,激电法的主要问题是：,1. 存在大量非矿异常； 2. 探测深度有限。,为加大探测深度，增大电极距,导致,强烈 电磁耦合干扰。,为解决激电法两大问题,1. 电磁耦合； 2. 激电异常区分,发展了一种新的激电法,频谱激电法,2,频谱激电法SIP的基本原理,什么是,频谱激电法,SIP?,电极装置：,与常规电阻率法相同,供电电流：,超低频,交流电,（f = 10,-2,- n 10,2,Hz,),观测内容：,交变,供电电流强度,MN极间,交变,电位差,计算参数：,复电阻率,U,I,A,B,M,N,频谱,3,频谱激电法SIP,用常规电阻率法的,电极装置,作观测,工作在,超低频段,上,（,f = 10,-2,- n 10,2,Hz,),观测视,复,电阻率,频谱,频谱激电法,SIP,也称为,复电阻率法,CR,4,视复电阻率频谱的性质,只,存在,激电效应（IP）时,复电阻率频谱,(,i,)，,满足,Cole-Cole模型,：,0,零频电阻率（包含IP），,电阻率（不包含IP），,m,充电率（极化率）,时间常数（单位 s），,c,频率相关系数。,5,Cole-Cole模型的振幅和相位频谱曲线,6,频谱曲线随充电率,m,的变化,充电率,m,是决定频谱变化幅度的,强度参数,7,频谱曲线随频率相关系数,c,的变化,频率相关系数,c,是决定频谱变化陡度的,形状参数,8,频谱曲线随时间常数,的变化,时间常数,是决定频谱变化频段的,位置参数,1-200 s,2-20 s,3-2 s,4-0.2 s,9,同时存在IP和EM效应时,SIP法实测的视复电阻率频谱,a,(,i,),可表示为,两个Cole-Cole模型,之和：,式中，,a,0,频率为零时（包含IP效应）的视电阻率；,m,1,1,和,c,1,分别为,IP效应,的充电率，时间常数和频率相关系数；,m,2,2,和,c,2,分别为,EM效应,的充电率，时间常数和频率相关系数。,10,同时存在IP和EM效应时的频谱曲线,11,用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例,第一个Cole-Cole模型,第二个Cole-Cole模型,实测振幅频谱曲线,实测相位频谱曲线,12,频谱参数的数值变化规律（1）,C,1,= 0.1-0.6,C,2,=0.9-1.0；,1,2,。,据此，,可区分和分离IP和EM,。,第一个Cole-Cole模型,第二个Cole-Cole模型,实测振幅频谱曲线,实测相位频谱曲线,13,频谱参数的数值变化规律（2）,1,100 s, 极化体为高含量石墨或石墨化岩石，,10 s,极化体为高含量致密硫化物或石墨化岩石,1 s，极化体为密集浸染状金属矿化或石墨化,0.1 s，极化体为稀疏浸染状金属矿化或石墨化,0.4，极化体内极化颗粒较均匀，,0.4，极化体内极化颗粒较不均匀。,据此，,可按结构区分极化体,。,14,频谱参数的数值变化规律（3）,1.,s,/,1,（视时间常数与真时间常数之比）随极化体深度增大衰减较慢；,2.不同岩矿石之间,的差别较大。,故利用,s,找深部矿较有利,。,15,频谱参数的数值变化规律（4）,可利用分离出的EM频谱计算,剩余电磁效应（REM）参数,m,/,m,0,电磁视电阻率,它们比常规视电阻率,s,更灵敏地反应地下导电性异常,。,16,实测复电阻率频谱的反演,在野外实测到一个复电阻率频谱后，用两个,两个Cole-Cole模型,之和:,去拟合实测频谱，获得最佳拟合模型的参数，称为“频谱的反演”。,17,用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例,第一个Cole-Cole模型,第二个Cole-Cole模型,实测振幅频谱曲线,实测相位频谱曲线,18,通过反演视复电阻率频谱，可获得激电视谱参数：,零频视电阻率,s0,激电视充电率,m,s,，激电极化率,s,视时间常数,s,视频率相关系数,c,s,可为识别异常提供补充信息,19,研究分离出的电磁效应可获得两个新参数：,剩余电磁效应（,REM,）,参数,m,/,m,0,电磁视电阻率,更灵敏地反应地下导电性异常,20,由此可见，反演,每一条复电阻率频谱,可获得,六个参数,：四个导电,激电参数,两个电磁参数。,21,SIP的工作方法,SIP通常采用,多极距,的,偶极,偶极装置。,以偶极距为点距，,沿测线作,剖面观测,。,22,频谱激电法法野外观测示意图,23,24,SIP观测数据的处理、反演和成图,SIP数据处理、反演和 成图和流程图,25,中国地质大学研制了全球唯一的,SIP数据处理和反演商业软件,26,软件的多文档用户界面,软件的 5 组主要功能菜单展开图,27,BD-1,线频谱激电法拟断面图,低阻,高极化,大时间常数,小C,低阻,高极化,28,观测结果用,六个,参数的,拟断面图,表示，反映地电构造,沿剖面,和,随深度,的变化,SIP,法在,空间域,和,频率域,的,高密度测量,，使之具有较常规方法丰富得多的信息量,29,SIP,(,CR,)的发展历史1,Pelton,W.H,Ward,.S.H,Hallof,P.G,. et al, 1978,Mineral discrimination and,remval,of inductive coupling with multi-frequency IP,: Geophysics, 43, 588-609.,SIP,开创之作,，首次提出用,Cole-Cole,模型描述激电和电磁效应频谱；,获,Geophysics 1978,年度,最佳论文,；,Pelton,W.H,加盟凤凰公司,。,30,SIP,(,CR,)的发展历史2,Zonge,K.L.,Hughes,L.J. and,Carlson,N.R., 1981,Hydrocarbon exploration using IP, apparent resistivity and electromagnetic scattering,: Presented at the 51,st,Ann.,Internat,. Mtg., SEG.,首次将复电阻率法用于,油气勘查,；,提出利用“,剩余电磁效应,REM,”,效果优于常规视电阻率；,Zonge,的,CR,法将观测频谱绘成,Nyquist,图（,复频谱,），做,定性解释,。,31,SIP法在我国的发展,我国从1983年开始引进SIP法。,中国地质大学（武汉）和地矿部第一物探大队进行十多年研究和开发，达到国际领先水平。,32,国际领先水平的标志之一,发表了两部重要著作：,频率域激电法原理，,地质出版社，,1988,Theory and Application of SIP,，,SEG,，,1998,33,国际领先水平的标志之二,研制了,SIP,法的数据处理和解释软件系统,SFIPX-SW,这是国际上唯一的实用系统，广泛用于国内外,SIP,法生产和科研实践（国内已超过,80,套）。,34,SIP的观测仪器,凤凰公司的V系列仪器,IPV-3，V4，V6和V8。,ZONGE公司的GDP系列仪器GDP12，GDP16和GDP32。,重庆地质仪器厂研制了SIP仪,目前正与地大合作编制软件。,35,SIP法在金属矿勘查中的应用实例,已知区的试验结果；,实际找矿效果。,36,四川拉拉厂铜矿外围找矿,拉拉厂铜矿是伴有钼、钴和金等矿产的大型铜矿。开展SIP法试验找矿工作的任务是：,在已知矿上进行试验,，研究利用激电谱参数,s,、,m,s,、,s,和,c,s,解决下述问题的可能性：,在铜矿化地层中划分铜矿化富集带；,区分和剔除与铜矿化无关的干扰异常。,在矿区外围有找矿远景地段找矿,，要求探测深度达到,150,200,米。,37,横穿已知矿的号测线综合剖面图,38,试验观测剖面表明,在富而浅的主矿体上,，呈现为典型的低阻（,s,min,= 50,m），高极化（,m,s,max,=,50），中偏大的时间常数（,s,=0.52 s）和小频率相关系数（,c,s,=0.2）异常。,在埋藏较深的矿尾和规模较小的单矿层上,，具有中等电阻率（,s,min,= 100,m），中等极化率（,m,s,=,2030），中等时间常数（,s,=0.51 s）和中等频率相关系数（,c,s,=0.250.3）。,剖面左端异常,具有中等偏高的视电阻率（n100,m）和极化率（,m,s,=,30），及小的时间常数（,s,=0.050.2 s）和频率相关系数（,c,s,0.25），伴随高强度的正负急剧变化的,Z磁异常。这是,磁赤铁矿化,引起的异常。,剖面最右端异常,（具有低阻（,s,min,40），大时间常数（,s,2 s）和中等偏大的频率相关系数（,c,s,0.3），这是,石墨化炭质板岩,的反映,39,矿区外围34线 找矿效果,该测线位于辉长岩,覆盖区，从周围出露岩性看，本区含矿层位（中火山变质岩段）应延伸至辉长岩下，,属成矿有利部位。,403地质队于1988年曾在该处设计了三个钻孔，但因,缺乏深部证据,，一直未下决心施工。,34线的SIP测量正是在这种情况下，,应403地质队要求布置,的。,40,在445470点范围内获得1号异常，其特点是：,中等偏高的,s,（n100,m）,中等偏弱的,m,s,（约10）,中等,s,（0.51 s）,中等偏小的,c,s,（0.25）。,这与试验剖面上3、4、6、7和8号异常的特征相近。,异常出现在较深部位,(,a,=60米，,n,=5-8），且向下未封闭，估计极化体埋藏较深（大于200米）。推断在200米以下可能有铜矿化体,从反映深度能力较强的,s,异常在深部向西扩展,，故推断此矿化体是向西倾斜的。,ZK1502和ZK1503钻探结果，在100-249米以下普遍黄铁矿化，并,见到三层铜矿体，累计厚度8,米,。,41,找矿实例 2,安徽庐枞某隐,伏铁矿的SIP,异常特征：,低阻、高极化、大时间常数和小频率相关系数,异常圈出了深达600800米的似层状铁矿,低阻,高极化,大时间常数,小频率相关系数,42,找矿实例 3,安徽庐枞找铁,SIP法低阻、高极化、大时间常数和小频率相关系数异常,在矿化背景围岩中反映出局部富集铁矿体。,低阻,高极化,大时间常数,小频率相关系数,43,找矿实例 4,山东某隐伏铜矿的SIP应用效果。,视电阻率,a,主要反映层状围岩；,视充电率,m,a,高值,主要反映上部矿体；,大视时间常数,a,和,小视频率相关系数,C,a,能反映深部矿体。,44,找矿实例5SIP勘查,山东某矿石英脉型和破碎蚀变岩型金矿,矿体产于蚀变破碎带中。,低阻,异常指示了破碎蚀变带的位置；,高,m,a,、大,a,、小,C,a,异常指示在蚀变带中或其两侧有细脉状、网脉状、星点状浸染分布的含金硫化矿物存在。,SIP,异常验证孔,ZK1在标高+15-5m间见到品位为2.15-7.26克/吨的金矿体，伴生有较多的硫化矿物；矿脉呈陡倾斜的似板状，与蚀变带的产状基本一致。,SIP异常指示深部还有矿脉存在。,45,SIP（CR）找油气藏的机理,1、传统的提法,寻找油气藏上方的油气渗逸通道（地球化学烟囱）,2、我们近年的成果,探测油气水生成、运移、聚集和逸散所形成的复杂综合体,46,图1 云南景谷第三系陆相沉积盆地油气藏的地质-电性模式断面图,（引自,地质矿产部,第一综合物探大队，1993年）,1、,生油岩 2、圈闭下部运移通道 3、无油藏圈闭 4、有油藏圈闭 5、圈闭上部逸散通,6、 极化扩散层 7、断层 8、视充电充等值线 9、盆地基底 10、电磁电阻率等值线,47,新疆吉南地区SIP法找油气,油气藏埋深达3000 m；,围岩电阻率仅几个m；,测量电极距,a,=MN=500 m；,最大隔离系数,n,=14；,探测深度达3000 m；,供电电流超过100 A。,48,吉南地区SIP法工作布置,吉南2井,吉南1井,吉南,1-1井,待钻井,49,SY1线,SY2线,50,51,试验剖面成果,1、,探测到已知油藏的油气电性异常（SIP1-2和SIP2-1），并大致,划定了已知油气藏范围；,2、,新发现有3处,类似吉南1井区的油气电性异常（SIP1-1，1-3，2-2）；,3、,位于SY1线203号点 南约400米处的,待钻井,位于异常SIP1-2的西边外测。不在异常区内，推测该井所处部位油气藏量不及吉南1井甚至会是干井；,建议移位或放弃施工该待钻井,。,油田按原设计施工，果然打到干井；后提钻杆向东打斜井，在CR法异常范围内，打到了油气藏。,52,结 论,SIP或CR目前存在的主要问题是：生产效率低、成本高和勘探深度有限,生产效率：每天完成2-5个排列，,1-2公里剖面；,生产成本：每公里剖面约1万元；,探测深度有限,：,一般3000m。,SIP或CR主要只作剖面性工作：,对于固体矿产勘探用于,评价,激电异常；对于油气勘探用于,评价,圈闭的含油气性,53,希望加强合作！,谢谢！,54,