物探解释中的问题与对策_刘士毅

物探异常解释中的问题与对策,刘士毅,物探异常解释工作的重要性,物探工作要想取得成功真正在找矿、填图、水工环等方面发挥作用即到达终极目的，令甲方满意，取决于两个因素：,数据获取质量可靠、内容全面；,解释推断推断成果可靠准确、终极信息提取充分。,可靠指定性方面,准确指定量方面,数据质量可靠、内容全面是成功的前提，解释推断可靠、准确、充,分是成功的关键，二者不可缺一。,本次不谈前提，尽管数据采集方面的问题也不少。,物探异常解释工作的现状,总体看，粗放的多，精细的少。,粗放表现在以下方面：,解释推断的步骤不齐全、不标准；,数据准备不充分、不标准不分析是否齐全、可靠、适用；,不重视定性解释，而定性解释的重要性大于定量反演定性失误是根本性错误，定量问题仅是误差的大小；,定量反演的花架子多，真功夫少；,过多的无具体针对性的数据处理所谓常规处理延托、化极；,不查明原因的圆滑处理；,定量反演图省事、便捷自动反演、半定量、导数、匹配滤波，而不是追求准确；,方法选择不注意其应用条件；,人机联作方法只追求拟合度，无视模型的合理性几何形态与物性参数两方面；,没有质量控制措施；,大多不进行再解释。,T,异常平面图,120/A,10/A,11/21,105/21,粗放数据处理举例,21线T剖面曲线及5点滤波圆滑曲线原始曲线，黑线：实测；红线：圆滑。正常场选择也存在问题注意：正常场选择不当等原因，造成圆滑曲线以正为主。,山坡 旁边有 线,房屋较多，经过钻机井架，路边有 线,E,山坡,房屋较多,山上,A线 T剖面曲线及5点滤波圆滑曲线穿过异常中心的专门检查曲线,这一例是：不分析数据可靠性，盲目进行圆滑处理，制造假了异常。,野外记录本上记录了房屋等干扰，解释人员连记录本都没有看，更不要说到现场踏勘了。,湖北丰山铜矿的例子晚期道数据不可信，假设使用了，深部推断不可靠。,TEM,CSAMT,CSAMT质检比照曲线 此例说明：低频段受强干扰，假设使用了，深部信息不可靠。,正常场选择问题,此例是：正常场识别错误，导致验证不见矿。测线长度不够，异常不完整，水平低造成。,云南的例子：,陡直的异常不可靠，却进行了反演,粗放反演举例,异常不完整，零线难说可靠，进行了反演,及断裂宽度、火山岩无限延深。,粗放数据处理与反演举例,数据准备中的问题还有：,利用航磁2*2公里网格化数据反演失去异常细节的数据，不能用于定量反演；,利用定位不准、不知飞行高度的航磁数据反演；,重力异常别离中的问题：采用统一窗口提取所有局部异常无视异常的相对性，尤其提取盆地异常也用n*nkm的窗口数据，实际上，每个局部异常均应单独识别其背景场并进行分别别离、提取；,山区不准备地形数据剖面、面积；航磁不准备飞高数据；,没有充分收集用于定性、定量反演的综合资料物性、地质、综合物化探；,危矿工程中出现过对尾矿堆异常进行详查例子。,异常未经现场踏勘，误将废石堆异常作为矿异常进行详查。,云南某矿区:Z为以往资料 ；中间T为1/万资料；右侧T 为1/2000资料,异常粗放定性解释举例,请注意：视参数断面图，没有消除地形的影响！所谓相对低阻不可靠；也难称同源！组合异常应判断是否同源,矿石：磁化率平均值,71000,剩余磁化强度,8000,32000,注意磁性参数的合理性矿体、灰岩！两级异常拟合欠佳。,实测磁性为：,岩体,磁化率平均值 13505700,剩余磁化强度 150500,矿石：,磁化率平均值 71000,剩余磁化强度 800032000,标准单位,异常部位地表已见闪长岩露头。,不重视地质模型的合理性；只追求拟合精度不受地表所见约束，其实拟合精度也差；模型所用磁性参数不受实测值约束，具有任意性；灰岩进入模型极不恰当还有什么岩石可作背景？无视异常的同源性分析。故，定性错误。,粗放异常定量反演举例,注意,：,1.,断裂宽度、位置的合理性。,2.,灰岩模型的合理性,灰岩的磁性最低，那么空白是什么？,3.,模型形态的合理性。,这是典型的只追求拟合。,粗放反演举例,注意：推断矿体位于回填土中。,对自动反演结果应分析合理性是否符合当地地质规律。视、真参数合一图,粗放定量反演中的问题还有：,过多的无具体针对性的数据处理所谓常规处理；最近发现规那么网数据进行网格化处理的极怪异现象，说明工作者根本不理解数据处理及反演的真谛！为处理而处理，不止是画蛇添足，而是人为降低资料精度,先数据处理化极等，后定量反演1.可斜磁化反演，因而无此必要；2.先化极转角不一定适宜，即使适宜也多带入一次误差；3.先化极的转角不一定适宜，但是不再调整有效磁化强度方向。,一定要注意：两类参数几何参数与物性参数都未知，须同时反演都应考虑调整。,定量反演图省事、便捷自动反演、半定量、导数、匹配滤波，而不是追求准确；,方法选择不注意其应用条件匹配滤波的设定条件是上小下大，且相差悬殊；二次导数零值线圈定异常体边界范围的条件是埋深远小于上顶宽度,正确的做法,步骤与准备工作,解释推断必须遵守严格的步骤：,准备工作,充分收集已有有关资料，包括以往的，本次的；地质含钻探等、地形、物性、综合物化探、质量、前人推断结论及其依据；,准备供解释推断的资料剖面的、面积的、物性的、地形的、地质含钻探等，下同的、综合物化探的；,对资料进行初步分析完整性、质量尤其干扰情况、背景场选择、异常叠加状况等，分析资料的可用性及是否需要补充采集或收集资料，是否需要进行某些处理不是很有必要的处理一律不做；,总之，不能不加分析、收集，拿来就用；拿来先进行数据处理。,定性解释步骤,定性解释及其步骤一定要在准备工作的根底上进行,分析异常特点强度、形态、规模、走向并分类；,比照地质图初步找出各类异常与地质体分布的相关情况，进一步分类；注意尽量使用大比例尺和新版地质图，贯彻“从到未知的原那么,依据物性资料，进一步分类；,利用综合资料，进一步分类；,依据物性和已有地质资料具体分析定性解释的多解性问题，列出各类多解组合，进一步调整分类；,在上述工作的根底上，初步判断各类异常的地质起因；,异常定性解释步骤,大面积普查时，选择各类典型异常进行现场踏勘地质、地形，并采集物性标本在异常中心附近，下同，核实定性解释的可靠性。,小面积详查时，应对每一异常都进行现场踏勘地质、地形，并采集物性标本。,现场踏勘后，应可靠定性出露地表的异常源。并依据“从到未知的原那么，扩大准确定性异常的个数。,别离出隐伏异常源引起的异常，初步分析每一异常的多解性。假设工区地质、物性情况简单，没有多解性，那么完成定性解释工作；,假设工区地质、物性情况复杂，异常定性解释具有多解性,异常定性解释步骤,使用各种约束，减少定性的多解性，这些约束包括：参考性物性的、地质规律的、综合物化探的、异常特点的等；,难以定性的，应使用定量手段；后面将举例说明,最难定性且又具有价值的异常，布置综合物化探手段帮助定性；,经过上述工作后，再按“从到未知的原那么扩大较准确定性异常数；,坚持每一异常都认真定性解释的原那么。,定性反演步骤,注意“从到未知的原那么不可用过了头，防止阻碍了可能的新发现；,举例：秦皇陵未知领域,大青山找金新类型,逐一进行第二人复核这一点很重要，却长期被无视了，反映了普遍无视推断质量的可靠性；,逐一分析每个异常定性的可靠性，并进行可靠性分级。,定量反演步骤,定量反演及其步骤一定要在定性解释的根底上进行,准备供定量反演的数据；,分析数据是否符合定量反演的要求异常范围是否完整、异常细节是否得到反映、二维反演剖面是否直线且垂直异常走向、是否存在干扰或质量问题、配套数据是否齐全物性、地形？航磁异常是否有飞高数据？不具备反演要求的数据，不进行定量反演；凡必要反演的，那么补充收集或布置补充外业工作后，再进行定量反演。,分析数据特点，是否需要进行异常别离陡缓差异十清楚显时才适宜别离？是否需要消除干扰？是否需要调整背景场？是否需要进行地形改正？并进行相应处理。,定量反演步骤,筛选适合数据特点的异常处理方法消除干扰、别离异常等。原那么上不十分必要不必进行数据处理，因为数据处理必然带进误差。即，原那么上，要采用原始数据进行反演。注意：化极后反演是不必要、不合理的反演模式；垂直叠加异常的范围、强度等特点相差悬殊；水平叠加异常的间距足够大才适宜别离，否那么不适合别离；原那么上不单独进行地形改正，而是采用带地形的反演方法 。,先半定量估计异常源上顶埋深、宽度、下延深度及异常源个数切线法反演埋深、拐点判断宽度、极小值判断延深、叠加情况判断个数；,定量反演步骤,筛选适合数据特点及反演目标物特点的反演方法，包括维数、是否带地形、是否符合方法的设定要求h/2b，叠加异常的相对大小、间距，单体还是多体？,注意：优选反演方法的原那么不是新、特、奇，而是适用与先进。适用是第一位的！,进行反演。一般是先自动反演，再参考自动反演结果，构筑目标物初始模型，进行人机联作反演。因为自动反演难以带进约束。,注意：人机联作反演应尽量带进各种约束；错误的约束必然导致反演错误；追求模型的合理性是第一位的，而不是只追求拟合度。,定量反演步骤,对反演结果进行合理性分析是否符合工区地质规律和一般地质规律的情况。,第二人进行复核同定性。,注意：反演的对象是两个，不是一个目标物的几何参数和物性参数。而目前，许多人和软件都只注意了几何参数，无视了物性参数表现在物性参数设置的随意性和人机联作反演中只注意几何参数的调整。,对反演结果进行准确性分级。,原那么上，凡推断结果需要图示的目标物，均应进行定量反演。,异常验证,异常的工程验证工作很重要；,不验证，物探资料永远无大用，无亮点对事业；,无验证，缺乏以长见识对个人；,一定要在定性、定量反演的根底上进行；,验证结果对物探及个人的评价影响很大，应慎重对待以往的教训是往往一钻定乾坤、地质人员易从一个极端跳到另一个极端所谓是否相信物探方法，这些尽管是不对的，却是客观存在的社会现实；,有把握的坚持验证，把握不大的可建议为参数孔。,对地质人员的孔位、孔深、孔斜改动，一定要坚持不能影响钻遇目标体的可靠部位，例如深部可靠性降低；,必须提交正式的异常验证建议书异常描述，定性、定量依据，建议孔位、孔深、孔斜及其依据，本卷须知等，一为严肃，二是防止扯皮！,验证后的再解释,验证后的再解释,验证后一定要进行再解释。因为一个复杂的事物一般不是一次认识可以完成的。,不进行再解释，一般不能对验证结果是否到达验证目的作出可靠评价。,历史的经验告诉我们，能一孔定乾坤的事是很少的，多数矿床是经过屡次反复才确定其价值的；危矿工程说明，经过勘探的矿区，仍有找矿潜力。,即，一孔不见矿的原因很多孔深、孔斜、孔位都可能存在问题；一孔只见矿化，不等于测区没有够品位的矿体局部不等于全体，物探一般不能区分矿化与矿体；一孔不见矿不等于测区无矿,必须精细解释,精细反演才能取得好的推断成果！,标准：定性解释结果可靠性高、定量反演结果准确性高、提取的终极有用信息多秦始皇陵西墓道的发现。,要到达精细必须：反演者有强烈出精品的愿望；有足够的知识积累；思路正确；客观环境有利于工作者进行精细反演资金、时间、技术装备、宽容失误。,难点是攻克两个多解性。攻克多解性的最有效手段是带进尽可能多的约束。,模型的合理性比较合精度更重要！千万不能无视物性参数的合理性！模型的几何参数与物性参数必须符合当地实际和推断体的实际例如：推断磁铁矿体，其磁性不能低于50000*10-3A/m,精细反演一般需经过屡次反复才能到达对复杂事物的认识，不是一次可以完成的。,不必、也不可能实施精细，但是重要推断，尤其拟验证的异常必须进行精细反演。,本人一生中最大的一次技术失误：内蒙古三合明铁矿南侧低缓异常验证只注意了异常主体特点，无视了细节变化只利用垂直主异常走向的剖面进行拟合，无视了平行主异常走向的东西剖面上的一场信息。,可见，精细反演不仅需要利用一切可利用的约束，还要注意异常的一切细微变化！,老矿区剩余异常的计算,评价一个老矿区、老矿点、老矿化点是否有进一步找矿潜力，首先应进行剩余异常计算，因为这是最可靠，而且是有条件做的一件十分重要的工作；,现在普遍没有这样做，而是不顾不受约束，任意反演！内蒙古的例子,计算剩余异常也需精细既考虑矿体；也必须考虑矿化看钻孔资料才能得知，不能只看剖面图；还应考虑各种干扰；推断延深局部应计算在地表可引起的异常强度，判断可靠性；旁侧推断应受已有工程约束,深部中小矿体引起的异常：据高宝龙,在-1000m以下存在25m左右的磁铁矿体在 地面引起的磁异常非常有限，正演见以下图。,正演参数：,L1=1500m,，,L2=500m,Jr=8000010-3A/m,I=80,度,矿体最大厚度为,25m,矿体从,1034m,延伸至,1392m,剖面方位,8,度,从图中看，矿体走向延伸,2000m,、平均厚度,15m,、矿体倾向长度,200m,、密度这样一个板状体，,初步估算,2000*15*200*3.7=2220,万,t,的磁铁矿在地面引起的磁异常只有,10nT,左右,；将,L1,，,L2,减小到,200m,，即,400*15*200*3.7=444,万,t,的磁铁矿在地面引起的磁异常只有,3nT,左右。,刘士毅 田黔宁,解决物探异常解释多解性的,一次尝试,物探效果的好坏，不只与仪器的先进程度有关。不要以为有了先进的仪器设备就一定有好效果。就目前而言根本上都有了先进的仪器，效果好坏主要取决于工作者是否认真。,在有先进设备硬件与软件的情况下，只要认真，就能获得可靠数据。水平不是关键,异常的解释推断也首先取决于认真，但是只有认真还是不够的与水平密切有关。目前解释推断的最大难点在于如何减少多解性。,可以这样说，物探工作效果的好坏，目前主要取决于工作布置与推断解释的认真与水平。,今天，我介绍一种试图减少物探解释推断多解性的思路与具体做法。供大家切磋！,一 物探解释的多解性,1,、,多解性的表现：,定性、定量两个方面都存在。,2,、存在多解性的原因：,定性方面：,不同种类的地质体可以引起强度和形态相近的地球物理异常，同一种地质体也可产生强度不一、形状不同的地球物理异常，因而物探异常定性具有多解性。,定量方面：定量反演的对象是场源体的物性和几何参数。定量反演因为存在等效性而使结果往往不能唯一注意：并非误差。,一 物探解释的多解性,3,、多解性的影响,确定异常地质起因的定性解释是物探工作成败的关键。假设多解性导致定性错了，属实质性错误。,定量的多解性也严重影响物探的实际效果验证不见目的物第一钻至关重要、填图达不到一定精度不可信。,一 物探解释的多解性,二 减少多解性的途径,获取主方法翔实资料 。,充分利用物性资料异常中心区地表及孔中、外围、教科书。,充分利用综合资料含地表地质、人文干扰、区域地质、其他物探资料、化探等 。,充分使用定量手段 。,总之，使用所有约束和手段！,从布置工作开始采取措施判断解的可,能变化范围列出所有可能的解，此阶,段应大胆假设 逐一判断、排除，,此阶段应小心求证 给出唯一解或最,可能的解。,克服多解性的工作流程：,下面介绍一个我们承担工程的实例。,在设计阶段，我们就考虑到多解性问题磁异常的起因考虑了铁矿、岩体、老地层和火山岩等所有可能性。,同时布置了三种互补的物探方法磁法、重力、可控源电磁法。,设计时、野外施工期和解释推断阶段期间，屡次通过各种渠道收集资料 航磁、地磁、异常区地质、钻孔、外围地质、异常中心区物性、外围物性和教科书物性资料。下面三张片子，就是收集来的资料简述。,三 实例,1,工作概况,研究对象为一航磁异常右图。呈椭圆形，最大值约11nT。,工作目的是判断该航磁异常是否为磁铁矿体引起的矿异常以及场源体的埋深。,该研究区地形平坦，被第四系覆盖，覆盖厚度较大。,在航磁异常中心已施工一个验证钻孔，孔深1418m，其钻孔岩性由浅到深分别为亚砂土、凝灰质砂岩、灰色玄武岩、凝灰质泥岩、凝灰岩、灰岩。其中除了玄武岩有一定磁性外，其它磁性都较弱。玄武岩层埋深614m，厚178m。,研究区航磁异常平面等值线及剖面位置图,测线垂直、平行于地面磁异常走向,研究区概况,三 实例,2,周边地质概况,重要鞍山式铁矿成矿区,前震旦系鞍山群为本区的最古老地层，构本钱区的结晶基底。,形成了混合花岗岩、混合片麻岩及各种类型的混合岩。在东南部还出露大面积的燕山期千山花岗岩。,还有页岩、灰岩、石英岩、花岗岩、闪长岩类等各种岩石。,研究区地质图,研究区概况,三 实例,研究区概况,3,研究区物性,玄武岩经实测，其磁化强度约为,500010,-3,A/m,。,研,究,区,周,边,物,性,统,计,表,岩石（或地层）,J,（,10,-3,A/m,）,（,g/cm,3,）,正反演取值,J,s,（,10,-3,A/m,）,（,g/cm,3,）,磁铁矿,46300-562000,3.38-4.45,80000,4.40,玄武岩,5000,2.7,5000,2.7,混合岩类和沉积岩类等,磁性微弱,中生界,2.21-2.46,2.40,古生界,2.61,前震旦系,2.90,2.90,片麻岩,2.4-2.9,5000,（,据教科书,）,2.85,基性,超基性岩,2.70-3.40,10000,（,同上,）,3.1,三 实例,4,研究区实测重、磁、电资料,高精度磁测：获得定位准确，细节详尽，符合定量反演要求的磁测资料。,高精度重力：协助磁异常定性，排除或确定低密度高磁性体异常源的可能性。,MT,：协助重力异常的定性解释，排除或确定基岩凸起的可能性。,A测线重、磁MT剖面图东西,B测线重、磁MT剖面图南北,Tmax,1848 nT,解释推断之初，考虑多解性不够，得不出可信的结论。,后来制定并实施了一个减少多解性的方案，得出了令人信服的结论。,下面介绍这个方案中定性和定量反演的过程,定性几乎用上了所有手段、定量不怕麻烦；和结果。,三 实例,航磁定性解释,5,钻孔所见玄武岩引起实测异常的可能性,据实测磁性经正演，钻孔所见玄武岩只能引起约170nT异常，远远低于实测异常强度，故钻孔所见玄武岩不是引起该磁异常的主要因素。,异常中心部位物性数据和正演计算所起的作用 ,E,N,三 实例,航磁定性解释,6,中酸性岩体引起异常的可能性,MT反演结果对应重磁局部异常中心没有显示局部基岩隆起，排除了基岩隆起引起重力异常的可能性。重磁异常中心吻合，重磁异常同源的可能性较大，排除了只能引起磁异常，不能引起重力异常的中酸性岩体的可能性。综合物探所起的作用,三 实例,航磁定性解释,7,片麻岩类引起异常的可能性,取偏大物性数据500010-3 A/m，进行反演，假设为强磁性片麻岩，其埋深约为10001300m，这一深度段已由钻探证实不存在片麻岩，可排除磁性片麻岩类岩石引起磁异常的可能性。物性、定量反演和异常中心区地质资料在异常定性中所起的作用。注意：此处使用了未见主要异常源的钻孔深度作为约束。,三 实例,航磁定性解释,8,基性,超基性岩体引起磁异常的可能性,取偏大物性数值1000010-3 A/m进行反演计算，其顶深为18002400m。这一深度段未被钻探证实。,采用切线法由于与磁参数不密切相关，求深度的多解性相对弱，异常源主体埋深约在3000m左右，远大于基性超基性岩体的拟合深度。再者，在大范围邻区也未见该类岩体出露，因此认为基性超基性岩体引起的可能性不大。物性、定量反演与区域地质所起作用,三 实例,9,磁铁矿体引起该异常的可能性,航磁定性解释,取磁铁矿磁性数据8000010-3 A/m进行反演计算，其顶深大于3000米。磁异常伴有重力高异常，经判断属于同源磁高、重高异常，符合磁铁矿体异常特点。异常位于鞍山式铁矿成矿有利区内，而且靠近大型铁矿床。利用综合物探排除了其它解的可能性后，物性、中心区与周边地质、定量反演对定性所起的作用,定量反演 ：同时推断异常源的物性参数和形状、埋深、分布等几何参数。,定量反演的多解性：,与推断异常源的磁性、形态、分布磁性体个数的设定密切相关。 仅就反演埋深而言，也与推断异常源的形态、产状、物性等有关。,减少多解性靠：钻孔、地质、形态、物性等资料提供约束。,考虑到甲方主要关心的是两点：,1.异常是不是由铁矿引起？,2.假设是矿体异常，铁矿埋深多大？涉及能否验证,故，定量反演的重点放在了异常源顶深的反演上。,三 实例,定量反演,判断推断铁矿体的埋深，考虑了磁,性和形状对反演结果的影响。,矿体,形态,反演矿体顶部中心埋深,A,剖面,B,剖面,陡倾,板状体,4000m,4600m,背斜,4800m,5000m,向斜,5800m,5200m,反演结果同时给出了埋深、形态、分布和物性。,结论：,定性：深部鞍山式铁矿体引起的可,能性最大；,定量：矿体形状为陡倾板状矿体的,可能性较大；临近皆然,推断矿体中心埋深约4000米以下。,完整的解释推断过程还包括：,可靠性分级：定性较可靠；定量较准确。,安排两家同时背对背反演，互相符合验证。,由于推断矿体埋深过大，无法进行钻探验证，故没有进行再解释。,四 认识,未知事物的推断，在被证实之前都是多解的。只要不回避，多解性可控。,布置外业工作和收集资料，应考虑为减少多解性取全取准各类用作约束的资料。,减少多解性靠花架子只在计算机上进行各种容易的数据处理或企求一种简单的新方法、新技术是不行的，应不怕费事。此例反演反复屡次,减少多解性采用逐一判断排除法是可选途径。即从布置工作开始，列出所有可能的解，然后逐一判断、排除这种踏踏实实的途径。,上述实例的推断由于推断矿体埋深过大，未能验证，因而还不能说上述推断是正确的。我们介绍出来，是为了提供一种减少多解性的思路，供大家切磋，共同提高！,除非简单情况下异常源出露地表、没有地质干扰物等，多解性是不可能完全排除的。 上述实例在定性与定量两个方面均未能给出唯一解，但是都给出了最可能的解最或是解可信度高或依据充分的推断结论一般情况下，这就是我们追求的目标！,减少多解性的目标：,呼吁,减少多解性是所有物探工作者，尤其工作布置者和解释推断者的天职追求终极效果决不能只提供数据和图。这是关乎物探开展前景的大事！,不能回避！,不要怕碰硬，应有信心！,采取所有可能措施！,领导须支持资金三个精细需多花钱、时间精细需要花更多的时间、培训、精神鼓励正确认识需逐步逼近,我们已经有了先进的仪器和软件，假设在减少多解性上有实质性进步，物探提高地质找矿效果的空间还是很大的！,相信你们年轻人有这个愿望和能力！,展望,谢谢！,局部人员听过局部内容，可能白耽误了你们的局部时间；稿子修改三遍，每次都有修改、补充，可见上述意见也还不完善不够精细，仅供参考，并欢送质疑、讨论。,