双频激电法野外工作手册

1第一章前言双频激电法是在何继善院士发明的双频激电仪的基础上发展起来的一种频率域激电法，该方法曾在有色、地质、石油、煤炭、冶金等系统得到广泛应用，在普查找矿工作中发挥了重要作用。随着双频激电法在我国地质矿产普查领域的普及，根据国家地质调查局的意见，为了实施规范化管理，进一步提高双频激电法的找矿效果，特编写本工作手册。本手册的部分数据是依据2000年及2001年双频激电示范区的工作，以S-2型双频激电仪为例，结合我们以前在实际应用中所取得的成果得来的。1.1双频激电法的应用范围随着双频激电法在全国有色金属系统、冶金系统、地质系统、化工系统、基建工程兵部队和水电系统等地质队、物探队的推广使用，应用地区遍及全国各地，其中包括气候恶劣、气温变化很大的新疆、青海、甘肃，气候潮湿的福建、广东、广西，地形起伏剧烈的云贵高原，天气寒冷的东北三省及风沙严重的内蒙地区。矿种涉及锡、铜、铅、锌、钨、锑、金、银、锰、铁等金属矿产和硫、磷、硼、煤等非金属矿产，并能解决工程、水文地质问题。1.2工作设计的编写工作设计是保证完成工作任务的作战方案和措施，没有设计和设计未经上级主管部门审查批准不得施工。一般临时性零星突击工作、方法试验及矿点踏勘检查可不编写设计。在接到任务后，应进行现场踏勘，收集工作区的各种有关资料，结合现场实际情况，组织编写工作设计。新测区和新矿种的设计由于物探资料较少，依据不够充分，应酌情在方法试验的基础上进行编写。矿区外围及面积较大的普查、详查工作应编写总体设计，根据总体设计逐年编写年度工作设计。设计一经审批，不得更改。在施工中发现设计有不符合实际的地方，应由施工单位提出修改意见，报上级有关部门审批，未经批准不得任意更改。工作设计书应由物探技术人员本着文字简练、图件准确美观精神编写，主要内容参照国家地质调查局有关文件。附件3。1.3工作报告的编写工作报告是总结物探工作的地质效果，进一步指导找矿的重要资料，必须认真严肃编写。报告应在野外工作结束，野外实测资料处理解释后并进行综合研究的基础上组织有关技术人员编写并及时上交主管部门或任务委托方。较大矿区和外围工作及进行总体设计分多年度工作的地区，应逐年编写年度报告或矿区推断解释报告，并在全部任务完成后编写总体报告。2工作报告书应本着文字简练、图件准确美观精神编写，主要内容参照国家地质调查局编写的有关文件。附件D。第二章频率域激电的方法技术2.1对双频激电仪的要求2.1.1仪器的校验仪器的校验工作必须在每天出工前进行，经校验合格后方准出工。仪器的自校在工作中每隔1～2小时进行一次。2.1.2仪器的一致性凡一个测区投入的观测仪器在一套以上的均应进行仪器的一致性检查。一致性检查应在野外工作开始前进行，凡欲投入野外生产的所有仪器都要进行一致性检查。各仪器间的均方误差应小于正式工作时总观测均方误差的一半。超过要求应查明原因后进行校正。2.1.3测点观测⑴对于需要人工换档的接收机，输入信号不得小于测量档的1／3，否则应换置小一档的量程，如在20mV档输入信号应不小于6mV，如信号小于6mV，应置6mV档，这样才能保证观测精度。如在大档读小信号，读出的电位差值和幅频率值可能都是假值，且读数经常不稳定。⑵输入信号大小不清楚时，量程应先置大档，再视信号大小按(1)的原则选择合适的档。⑶M、N间的接地电阻不能太大，最好不要超过30千欧姆，如Fs出现负值，首先应检查M、N间的接地电阻。⑷在干扰大的地区，如读数不够稳定，建议采用多次读数取平均值的办法来保证精度。2.2方法技术的选择2.2.1激电仪工作频率的选择工作频率的选择主要应考虑以下几个因素：(1)频宽：为获得较明显的异常，提高观测速度，避开大地电流、工业电流的干扰，压抑电磁耦合效应，一般ｆD＞０.１ＨＺ，ｆＧ＜５ＨＺ对高频的选择有如下近似公式：中梯排列：ｆＧ≤ρs·(200／AB)2Hz偶极排列：ｆＧ≤ρs·［180／（n＋1）/a］2Hz(2)频段：实验结果表明，异常幅值的大小和所用频段的关系与矿种及其结构有关。一般在寻找硫化物矿体（黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿）、块状矿体或颗粒较大的浸染矿体时，以选在低频段为宜，在寻找磁铁矿，细粒浸染状矿体时，以选在高频段为宜。3(3)所选工作频率应尽量避开干扰，当仪器的各个频率无法避开干扰时，应增大供电电流以提高信噪比。注：Ｓ－2型、Ｓ－3型、SQ－1型数字式双频激电仪都已固定了工作频率，不存在工作频率选择的问题，SQ－3型数字式双频激电仪有多组频率供选择。2.2.2电极排列形式的选择电极排列形式的选择是由任务、地质条件、探测对象的埋深、产状、物性差异以及电磁耦合和技术设备上该排列的可行性等多种因素决定的。对一般的工作而言，当工作区的地电条件一定时，选择电极排列形式应考虑以下几条原则：①装置轻便；②异常幅值大；③异常形态简单；④极距相同时，反映深部极化体的能力强；⑤能清楚地反映极化体的产状；⑥受电磁感应影响小。2.2.3电极距的选择在选定了电极排列形式后，异常形态、大小和范围与电极距的大小有关。为了合理地选择电极距，可采用以下两种办法：(1)在测区内有代表性的地段上布置双频激电测深，这时可根据激电测深曲线极值点或趋于饱和的点，选择最佳极距。(2)通过分析，研究测区内已知矿体的形态、大小和埋深，并结合所选定的电极排列形式，选择适当的电极距。一般地①中梯排列：ＡＢ＝（４～１０）ｈｈ为顶部埋深ＭＮ＝（1／20～1／50）ＡＢ并且在进行面积性工作时，ＭＮ不得大于２倍点距，以期获得较好的分辩能力。②对偶极排列对于脉状矿体，则：OO＇＝Ｌ＋I或OO＇＝（３－５）ｈＡＢ＝ＭＮ＝(1／4～1／6)OO′③对于三极排列：对于脉状矿体，则ＡＯ＝ＢＯ＝Ｌ＋IＡＯ＝ＢＯ＞３ｈＭＮ＝（1／3～1／15）ＡＯ以上Ｌ、I分别为矿体走向长度之半及矿体下延长度之半，ｈ为矿体顶埋深。最后指出，电磁感应耦合也是选择极距时应该考虑的因素。一般来说电极距越小，导线越短，电磁耦合作用越弱，其影响越小。42.2.4测网的选择在布设测网以前，首先应根据地质资料及以往物化探资料合理地确定测区的范围。测区范围应包括可能赋存矿体的地段，保证探测对象完整，并含有一定的正常场。测网密度由工作性质、探测对象大小及其埋深来确定。为了不漏掉有意义的异常，在普查工作中，线距应小于被探测极化体的走向长度以保证有１～２条测线通过极化体，点距则应保证至少有３个点分布在极化体上。在详查工作中，至少应有３～５条测线和５～１０个点穿过极化体。在精测剖面中，要求点距达到这样的程度以致于在再加密时，也不会使异常基本形态发生变化。在未知区进行较大的面积性工作或进行国土资源大调查时，可参照以下测网密度：草查可采用1：5万的网度，普查可采用1：2万的网度，详查可采用1：1万~1：2千的网度，精测剖面的测点密度应控制在20米的范围以内。测线方向应垂直被探测对象的主要走向方向或主要构造的方向，当走向变化时，测线应垂直平均走向。2.2.5供电电流强度数字式双频激电仪具有很好的选频、滤波特性和较高的读数分辩能力，并且观测的是总场，因此不需要供很大的电流，一般几十至几百毫安即可，用几十瓦至几百瓦的功率就可以了。但是当干扰水平较高或测区的视电阻率较低、信号较弱时，应加大供电电流，以提高信噪比，电流的大小以读数稳定为原则。应该指出，对于偶极剖面而言，由于偶极场衰减较快，在隔离系数ｎ较大时，为了使接收机能观测到足够的电位差△ＵＭＮ，应加大供电电流。2.3工作中电磁感应耦合的避免电磁感应耦合的影响可用下面的公式来衡量其大小。对于中梯装置：当э=b2·f／ρs≤104时，感应耦合可以忽略。轴向耦极装置：当э=f·（n－1）2·a2／ρs≤6002时，感应耦合可以忽略。通过计算，如果电磁感应耦合的影响不能忽略时,则必须将观测结果加以校正。在频率域激电法的施工中，为了减小或避免电磁感应耦合可以采取下列措施：(1)合理选择装置类型：在常用的装置中，感应耦合以偶极装置最小，三极装置次之，中梯装置和四极装置最大。(2)合理选择电极距：在不影响勘探深度的前提下，尽量减小电极距，这样可以明显地减小电磁感应耦合。(3)合理布置测量导线与供电导线：中梯装置采用“Π”型布极，增大Ａ5Ｂ与ＭＮ线间的距离可以压制感应耦合，ＡＢ与ＭＮ线间的距离不得小于２０米，潮湿和低阻地区还应适当增大。(4)为了减小供电线与大地间的电容、电感耦合，潮湿地区和水塘处应将ＡＢ线架空。(5)工作频率ｆＧ不宜过高（对于双频仪来说不存在选频问题）。(6)在低阻地区采用大极距工作时，可使用Ｓ-３抗耦双频激电仪，该型号仪器能在工作中有效地消除感应耦合效应，也可以选用SQ-3B型双频激电仪的低频组。第三章野外工作方法和技术3.1频率域激电工作程序3.1.1踏勘根据地质任务在选择测区时，应组织力量进行踏勘，踏勘的目的在于了解测区的地质特点和地球物理前提以及接地条件、干扰水平、生活驻地、交通运输等情况。3.1.2试验工作对新的工作测区，在编写设计时应在典型的地质剖面上或具有代表性的地段，做一定数量的试验工作，具体实验工作量以能对测区的地球物理特征有一定的了解为宜。3.1.3草查与普查对于１：５万～１：２.５万的大面积草查与普查时，其工作方法的选择以偶极法或近场源法（ＡMＢN）为宜。就某一具体测区而言，应根据地质任务，通过分析所掌握的地质及以往的物化探资料或通过试验，确定一个适当的极距进行面积性的工作，以迅速得到面积性的资料，达到发现异常的目的。3.1.4详查在普查所发现异常的基础上，开展１：１万～１：２千的详查工作，这时可用中梯装置扫面。建议采用一线供电多线测量的工作方式，以便在短时间内圈出异常的形态、做出成果的解释推断以及对异常进行轻型山地工程揭露。对精测剖面，可采用偶极装置，根据不同极距（一般４－６个）的观测结果勾绘出断面图，以判断矿体的埋深、倾向和形态，然后根据综合解释结果建议施钻验证，进而达到对异常的再解释。在上述工作的同时，还要进行岩矿石物性测定和幅频特性的研究。3.2双频激电仪的观测参数及工作方式3.2.1数字式双频激电仪的观测参数（1）视幅频率：Ｆｓ＝（ΔUD－ΔUG）／ΔUG×100%（2）高频电位差△ＵＧ、低频电位差△ＵＤ，供电电流ＩＡＢ。6（3）根据以上观测参数结果可整理出以下参数：①视电阻率：高频视电阻率：ρSG＝K·ΔUG／I低频视电阻率：ρSD＝K·ΔUD／I应该指出的是，在激发效应较小的地方，ρSG与ρSD差别不大，但在激发效应大的地区，由于ρSD中包含了极化效应，会使极化体有效电阻率升高，而低阻极化体的视电阻率常会减弱，甚至抵消，故应用ρSD时应谨慎。②视金属因素：ＭＦ＝(ρSD－ρSG)／(ρSD·ρSG)＝FS／ρSD③视激电率：Ｇｓ＝K·(ΔUD－ΔUD)／I＝K·ρSG·FS／I3.2.2工作方法(1)对中梯装置：采用短导线工作方式，接收机逐点移动观测，这样可以提高生产效率，减小干扰。供电线应按“∏”型布线，即从相邻的另一条测线布设，以避免线间的电磁耦合干扰影响。当然，当测区视电阻率较高（例如大于３００欧姆·米），电磁耦合的干扰不是很大，通过与短导线工作方式的对比试验，也可采用长导线工作方式，但必须保持供电线与测量线隔开足够的距离（供电线仍需采用“∏”型布设）以避免线间的电磁感应。(2)对偶极装置在做小比例尺普查或草查时，可用偶极排列形式。这时固定一定极距，可以快速地获得面上的资料，达到发现异常的目的。为了判定所发现的相临两个异常是否由一个极化体所引起的双峰异常，也可以在发现异常的基础上，对异常加作一些极距来使资料完整。3.3测地工作1控制测量、基线测量、测线测量、精测剖面的测地工作按《物化探测量工作规范》执行。2各种电剖面（包括测深）的精度要求①当点距≤10米时，相邻点距的测定精度（极限差）不超过6%。②当点距＞10米时，相邻点距的测定精度（极限差）不超过4%。③测深点布极（AB、MN）方向差不超过5°，AO＞250米时，中心点允许距离差±1%。④测深点高程测定精度，为测深点目的层之埋藏深度的2%，当埋深＜50米时，高程测量最大误差不