高密度電法用于硅化木勘查的試驗

李 易，譚 君，劉 磊，張旭林

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高密度電法用于硅化木勘查的試驗

李 易，譚 君，劉 磊，張旭林

（四川中成煤田物探工程院有限公司，成都 610000）

高密度電法作為廣泛地用于硅化木勘探的物探方法中的一種。研究其在硅化木勘探中反應出的各種特性,對該方法在實際應用有重要的指導意義。本實驗在高密度方法的各階段中選擇不同參數進行試驗,并將所得的結果進行分析與比較。本實驗最終確定了高密度這一方法在該地區硅化木勘探中較為合適參數選擇,同時也探討了此方法對于硅化木勘探的優點與不足。

硅化木；高密度電法；參數選擇；試驗

1 試驗區地質條件及地球物理特征

試驗地區沒有大的斷裂構造，地質條件較為簡單。地表為第四系堆積層，頂部為高度風化的戈壁灘、松散干燥的浮土、礫石，厚薄不一，約為1.5m左右，整體成高阻反映，電性變化差異較大，電性變化在5Ω·m到300Ω·m以內。

整個試驗區的地層巖性都為石樹溝組的砂巖，泥巖，其電性特征都很接近。。石樹溝組巖性為紫紅色、紅色、黃色泥質砂巖、泥巖，以及雜色泥巖和砂礫巖為主，厚度在300m左右。其中，最上部含硅化木層巖性為紅色泥質砂巖、泥巖夾黃色泥巖和泥質砂巖、砂礫巖，厚度60m左右。

表1 不同深度巖石電性特征統計表

通過測深和小對稱四極大致摸清了區域的電性特征，其中圍巖整體低阻，平均值在9.7Ω·m左右，而硅化木在圍巖種表現為高阻，平均值在135.1Ω·m左右。各圍巖及硅化木的電性特征見表1。

2 裝置系數選擇試驗

2.1 裝置的選擇試驗

為篩選出效果好的高密度工作裝置，在有硅化木出露的地方布設試驗剖面3，對比各裝置探測效果。由試驗剖面3的各裝置剖面反演斷面圖（圖1~圖4）可知，幾種裝置反應出來的高阻形態都差別不大。α裝置和γ裝置的實測及反演斷面對硅化木都有很好的反映，β裝置的反演斷面有反映，但是位置有偏差，并且實測斷面在硅化木位置沒有高阻反應。α2裝置由于MN始終保持不變，斷面上容易形成條帶異常，并且隨著深度增加，MN之間的電壓值減小，測量穩定性減小。除非在地形十分平坦，接地條件很好，能夠嚴格控制準確道距的情況下，否則可能會造成假異常，或者消除真實硅化木異常。

因此裝置首選α和γ裝置，在時間，地形及其他條件允許的情況下，可以做β和α2裝置測量。

2.2 道間距的選擇試驗

高密度的點距選擇上，由于硅化木體積較小，點密度當然是越小越好，但是點密度越小，MN之間的電壓值就越小，測量穩定性降低，并且容易引起操作誤差。目前為止做的點距為1m的剖面在試驗剖面上在某些裝置上已經能夠很好的反映出硅化木高阻，即使在硅化木體積并不大的情況下也是如此。例如下圖（圖5）所示為試驗剖面8采用1m道間距的反演斷面。

為了對比不同點距的測量效果并確定出最佳點距，同時在試驗剖面8的位置進行了2m道間距的試驗，斷面如圖6。由圖可知，2m的道間距在中深部，幾乎是一片低阻反映，所以想要通過增大電極距以增加測量深度的方法不太可行，所以我們選擇1m的高密度道間距。

2.3 剖面層數試驗

剖面層數可以設定為最大的采集層數，但是最大采集層數的底部的數據點太少，不便于分析，還增加了采集時間，所以我們一般設定在底層有一定的數據點，在α，β，γ的工作裝置中，第一層剖面的數據點為電極數減3個，隨著層數增加，每一層的的數據點都比上一層少3個，第n層的數據點數為m-3n（m為電極數）。所以一般在60道中，選擇剖面數為16-18，在120道的情況下選擇剖面數為36。

圖1 試驗剖面3-α裝置反演斷面

圖2 試驗剖面3-β裝置反演斷面

圖3 試驗剖面3-γ裝置反演斷面

圖4 試驗剖面3 -α2裝置反演斷面

3 數據處理參數選擇

3.1淺表電性不均勻性處理

在數據處理上，對于淺部電性不均勻性的處理時有矛盾，若是將淺部電性的劇烈變化都刪除平滑掉，而中深度沒有硅化木異常，僅是普通的電性上的微弱變化，例如7到12，那么12Ω·m在7.8Ω·m的平靜的斷面上就會反演出相對假異常。而若是保留淺部電性的劇烈變化，一是會影響到擬合效果，二是淺表的劇烈變化會影響到真實的硅化木高阻反映，例如淺表的電性最高值可以達到100多Ω·m，那么硅化木在低阻圍巖中表現出來的大概20Ω·m的高阻反映在整幅圖的色標上就不會那么明顯，并且淺部高阻還會改變中部高阻的等值線形態。

除此之外，淺表不均勻性還可以通過改變阻尼系數來壓制，如果數據組有非常大的噪音，你應該使用一個相對較大的阻尼系數(例如0.3)，如果數據組噪音較低，則使用一個較小的初始阻尼系數(例如0.1)。

例如下圖（圖7、圖8）試驗剖面5的γ裝置的兩次反演效果對比。

圖7 試驗剖面5γ裝置反演斷面（阻尼系數0.1）

圖8 試驗剖面5γ裝置反演斷面（阻尼系數0.3）

通過對淺表數據的選擇性篩選刪除和改變阻尼系數，重新反演后的斷面壓制了淺表電性劇烈變化，突出了中深部的異常。

3.2 提高分辨率

在兩相鄰電極之間，你能選擇的正向建模程序使用的一個網孔網格的節點為2、或者6。每一電極間距的節點為4或者6時，被計算的視電阻率值將更精確(特別是有較大電阻率差別的值)。然而，計算機所要求的時間和存儲器就得相當地大了。如果數據組包括90個電極以上，通過默認值，程序將使用2個節點的選項。但是，如果你選擇使用一個較精細的網孔，程序將自動重新設置網格尺寸，其相鄰電極之間的節點至少為4。

3.3 提高擬合效果、減小擬合誤差

正如我現在展示的120道剖面的反演斷面圖可知，120道的反演擬合誤差都很大，為了得到更好的擬合精度，針對淺-中部的異常體可以在120道中截取部分電道，單獨反演，可以得到更小的擬合誤差。

圖9為試驗剖面8的反演斷面圖，擬合誤差較大，為44.1%，擬合效果肯定不是太好，為了驗證圖中所畫高阻區塊Y1，讓該區塊有個更好的反演擬合效果，我們只截取左邊的90個電道的數據來反演，結果如圖10所示。

截取之后90道的反演誤差為33.8%，擬合精度比未截取的更高。高阻區塊的形態也有輕微變化。截取部分電道反演可以得到更好的擬合效果，可以用于對120道表現出來的中深部的高阻異常進行驗證和對高阻形態的微調。

圖9 試驗剖面8 120道反演斷面

圖10 試驗剖面8部分電道反演斷面

圖11 試驗剖面1α裝置反演斷面圖

4 試驗中發現的其他現象

1）反演斷面上有高阻形態異常，但是異常范圍、深度與硅化木實際位置都有一定的誤差。

已知硅化木呈近似二維矩形柱狀體展布，硅化木分布在20-24號電極之間，上表面位置離測線水平深度約為2.2m。橫向展布3.4m，縱向展布1.2m，反演斷面圖如下圖所示（圖11）。

由試驗剖面1成果可以看出，高密度電法對硅化木有一定的反映，但是在深度及平面位置上有一定的誤差，對數量及規模的判斷解譯存在一定的難度。

硅化木高阻異常在理想環境下應該有一個理想的高阻中心-中高阻區塊過渡的形態。但是這一形態及其脆弱，容易受到各種干擾而體現不出來，也有可能因為其他因素出現非硅化木的高阻中心。

理論上，在α裝置、β裝置、γ裝置中，由于MN電極距的增加橫向分辨率的減小，中深部的硅化木高阻異常中心的周圍應該有區塊狀的中高阻異常，如試驗剖面3的alpha裝置和γ裝置反映的情況。

2）硅化木地下分布形態的分析

如上圖所示，如果地下有硅化木，那么垂直于硅化木的測線1，測線2應該在不同的深度有高阻反映，將兩個剖面的高阻反映連接在一起，則應該能夠大致判斷硅化木的走向。然后再異常體連線上布設平行于硅化木的測線3，測線3的斷面上的高阻形態應該能夠完全表現出地下硅化木的分布情況。

例如實測試驗剖面6，與硅化木也呈小角度相交。

因為試驗剖面與發掘出硅化木的分布接近平行，所以高阻區塊的走向近似表現了地下硅化木的走向，同一深度上隨著硅化木偏離測線的遠離而逐漸消失。理論上，如果測線能夠完全平行于硅化木走向，那么斷面的高阻異常體走向能夠近似代表地下的硅化木分布狀態，然而實際上硅化木的地下分布并沒有明確的走向，就是說，我們在布設測線的時候是比較盲目的，不能使測線近乎垂直或者平行于硅化木走向。即便是多條平行測線，如果與硅化木大角度相交，硅化木在各條測線上的位置是不一樣的，并且每條測線的干擾噪聲是不一樣的，就容易導致硅化木造成的高阻區塊變形，就不好將高阻相連，那么硅化木在測線斷面上的形態就不能準確確定，除非在測量效果比較好，干擾小，系統誤差小并且測線也比較垂直于硅化木時。

圖12 預期硅化木形態成果圖

圖13 試驗剖面6反演斷面圖

5 幾點體會

1）在電性條件滿足開展電法工作的前提條件下，高密度電法能取得很好效果。但是，探測出硅化木的平面位置、深度還存一定的誤差，需要進一步工作加以解決。

2）硅化木勘探對高密度裝置的選擇較為嚴格，推薦使用道間距1m的α與γ裝置，剖面層數與總電極數可以根據硅化木的實際埋深來選擇。

3）由于硅化木造成的異常區塊面積較小，在數據處理過程中應選取多種參數組合進行綜合分析，降低干擾，突出真異常。

4）傳統的正交測線很難完全反應硅化木異常的形態，難以區分真假異常，建議在重點異常區追加多條呈小夾角相交的測線進行詳查。

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Test of High Density Resistivity Method Using for Exploring Silicified Wood

LI Yi TAN Jun LIU Lei ZHANG Xu-lin

(Sichuan Zhongcheng Coalfield Geophysical EngineeringInstitute Co., Ltd., Chengdu 610072)

High density resistivity method is a kind of geophysical prospecting method widely used in the exploration of silicified woods. This paper has a discussion on results obtained by different parameters in various stages of exploration of silicified woods.

high density resistivity method; silicified woods; parameter selection.

P631.3

A

1006-0995（2017）02-0312-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.033

2016-10-19

李易（1988-），男，四川人，地球物理及遙感工程師，研究方向為地面物探方法