寬帶多通道數字電磁接收機在頻譜激電方法中的應用

山東省第一地質礦產勘查院 宋建華 劉婷婷

中國冶金地質局山東正元地質勘查院 張啟生

寬帶多通道數字電磁接收機在頻譜激電方法中的應用

山東省第一地質礦產勘查院 宋建華 劉婷婷

中國冶金地質局山東正元地質勘查院 張啟生

寬帶多通道數字電磁接收機是美國ZONGE公司生產的全功能電法儀器，可以采集直流、交流等幾乎所有電法勘探數據，我國引進的是型號GDP32II電法工作站。但是，由于二維頻譜激電（SIP）資料反演解釋軟件由加拿大鳳凰公司獨家買斷，因此GDP32II儀器缺少相應的軟件支持，很長時間以來不能開展有效的頻譜激電工作。本文，筆者力求擴展GDP32II的軟件配置，改進相應的數據處理和反演軟件，增加其二維頻譜激電工作能力。

一、軟件擴展方法

1.現狀分析。GDP32II系統原有配置軟件5個（2大類），簡述如下。

（1）3個數據預處理軟件。即GDP32II數據格式轉換軟件（SHRED）、音頻大地電磁數據均值輸出軟件（AMTAVG）和時域激電數據均值輸出軟件（TDAVG）。

（2）2個數據反演計算軟件。即二維常規電法電阻率極化率反演軟件（TS2DIP）和大地音頻電磁電阻率一維反演軟件（CSCINV）。

2.研究方法。SFIPX-SW V2.0是目前最常使用的二維頻譜激電資料反演解釋軟件，可以識別V8系列電法工作站數據。GDP32II電法工作站利用ASCII碼格式保存，可以從它們的實測數據中分析、歸納其數據格式，編制GDP32II到V8的數據格式轉換軟件。

3.自主軟件開發。可以應用的SIP軟件有GDP32II頻譜激電數據處理軟件（GDP2V8）和頻譜激電數據二維反演軟件（SIPX-SW）。GDP2V8是一款自主開發、具有獨立知識產權的GDP32II頻譜激電數據處理軟件，可以把GDP32II電法工作站采集的頻譜激電數據轉換成適合SIPX-SW軟件處理的數據，其工作流程如圖1所示。

（1）軟件功能。軟件主要包括2大功能，即文件轉換和合并。文件轉換的主要功能是把GDP32II采集的raw文件轉換為SIPX-SW要求的LST文件。但是在轉換前需要設置測量參數，主要是發射極長度、接受長度、頻率等參數。文件合并的主要功能是把GDP32II不同排列（排列第一個電極的隔離系數n不同）采集的數據文件合并為單個排列文件。目前最多支持3個排列的文件合并。

（2）適用范圍。本軟件適用于GDP32II儀器系統以偶極—偶極（D-D）剖面測深裝置采集的頻率域IP數據的處理。該裝置可以是有限多道的、對稱或非對稱的、軸向或近似軸向的偶極—偶極（D-D）剖面測深裝置，能夠對各道觀測頻譜曲線進行擬合反演，去除EM耦合，提取IP效應視譜參數ρa，ma，τa，ca。偶極-偶極測深斷面的數據處理以測線為單位進行存儲組織。一條測線由多個D-D排列構成，一個排列由測量同一個供電偶極電場的多個接收偶極道組成，其中道是最小的數據集。在PC機內存為256MB的狀態下，單測線可處理的最大排列數為180個，最大接收道數為21道，最多頻點數為31個，最大電極點數為200個。

圖 1GDP2V8軟件工作流程

二、野外試驗研究

為了驗證方法應用的可靠性，本文，筆者進行了探索性試驗。試驗區選取電法異常明顯、有鉆孔控制、地質特征比較清楚的某金礦礦區。

1.實驗區概況。

（1）礦體地質特征。該礦區的礦體主要賦存于巖體與圍巖或捕虜體的接觸帶附近巖床（舌）沿層間的破碎帶和滑脫帶中，在有利的部位成礦，礦體主要受巖體外側凸、凹附近的接觸帶控制，呈環帶狀產出。礦體多呈似層狀、扁豆狀、透鏡狀、囊狀或不規則狀，形態復雜。礦體數目多，密集成群，規模小（一般50～150m），厚度變化大，礦化不均勻。

（2）礦區地球物理特性。礦區內，閃長玢巖、泥灰巖、豹皮灰巖、大理巖電阻率較高，一般在300Ω·m左右；含磁鐵金銅礦石、角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖電阻率中等，平均值均小于100Ω·m；含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的電阻率最低，只有幾十Ω·m。含磁鐵金銅礦石、含金銅磁鐵礦石和黃鐵礦化角巖的極化率較高，平均值大于6%，最高達8.5%；豹皮灰巖的極化率中等，平均值為2.7%；閃長玢巖、泥灰巖、大理巖的極化率平均值均小于1%；角巖、花崗斑巖、花崗片麻巖的極化率較低，平均值均小于2%。

因此，本區礦石和礦化體具有低阻高極化的異常特征，具備進行二維頻譜激電方法應用的前提。

2.SIP法實驗成果。

（1）測量參數。裝置：偶極-偶極；接收電極距：a（MN）=50m；發射極距：AB=2a；隔離系數：n=2～26，采樣頻點：0.016～1 024Hz。

（2）數據處理。首先，將原始數據人工去噪后，利用GDP2V8程序并分3個步驟把GDP32II格式數據轉換成SFIPX_SW軟件處理數據。然后，利用SFIPX_SW軟件生成反演數據道記錄文件，進行Ip視譜參數反演。最后，進行2.5維反演，獲得地下真電阻率和真充電率的地電斷面。圖2為電阻率反演斷面圖，圖3為極化率反演斷面圖。

圖 2 測線電阻率反演斷面

圖 3 測線極化率反演斷面

（3）結果分析。從電阻率斷面圖上看，在標高-550（深度650m）左右存在一個低阻異常，電阻率約400Ω·m，低阻體傾向東，傾角較緩，在極化率斷面上與該低阻體對應位置存在一個高極化體，異常最高達8%。綜合分析，在650m深度33號點存在一低阻高極化異常，異常位置與實際不整合面及礦體位置的埋深、傾角、傾向基本一致，探測效果較好。

由于試驗剖面的收發距不大，探測深度小于700m，深部異常沒有封閉，異常不完整。如果想增大探測深度，必須增大收發距（即隔離系數n）。本次試驗剖面測量采用9kW發射機供電，當最大隔離系數n=26時，測量幅值低頻（0.016Hz）約3mV，高頻（1024Hz）約1mV，幅值較低，對相位的測量精度影響較大。

總的來說，本次試驗利用GDP32II中功率系統進行SIP法測量，對700m以內的地質信息探測效果較好。受限于發射機功率，對大于700m深度的地質信息無法進行有效探測。

三、結論與建議

1.對于GDP32II電法工作站功能的挖掘，有利于提高物探的探測精度、分辨率和抗干擾能力，提高物探成果的可靠性。特別是對于500～1000m的“第二找礦空間”，可以提供電法測量的最優化選擇，取得較好的勘探效果。

2.對于二維頻譜極電法提取的激電（IP）效應參數，如時間常數τ、頻率相關系數C和剩余電磁效應（REM），目前尚未得到較好應用，建議繼續深入分析研究，提高應用效果。

3.進一步完善數據轉換軟件GDP2V8。在實際生產應用中尋找漏洞并加以解決，提高軟件的實用性。建議將其與SFIPX-SW軟件整體打包，進行商業推廣。