自然電位法在礦區地質勘探采集數據基點校正中的應用

李小磊，王新華

（新疆煤田地質局綜合地質勘查隊，新疆 烏魯木齊 830009）

自然電位法在礦區地質探測范圍的有效手段，其野外施工時會針對礦區的附存狀態，根據由已知到未知的原則，不斷改變基點N極和測量M極的位置，達到測量整個探測區域。

由于野外采集的測量點不斷改變，按照常規的基點校正方法會導致計算量大，且容易計算錯誤，本文根據自然電位法在礦區勘探應用的復雜性，總結出基點校正的規律，進而通過編程實現復雜條件下自然電位法基點校正的自動計算。

1 自然電場法原理

1.1 原理

自然電位法是一種被動源地球物理方法，其所用儀器、設備比較簡單，一對不極化電極（其中一個作為參考電極，另一個作為測量電極）、導線與儀器相連便構成了測量回路[1，2]。

該方法無需向井下供電，使用的儀器設備輕便，生產效率高，目前在礦區地質勘查中應用廣泛。

1.2 采集方法

自然電位法在野外采集數據時，最直接是在測區邊緣選擇一個基準點（即正常場），以基準點為N極作為固定電極，然后移動流動電極M極分別在測線上進行測量（如圖1），測量測點與基點之間的電位差(即是電勢)，直接測量可以省去額外的數據處理過程[2]。

根據觀測數據處理得到自然電位剖面圖、自然電位平面圖等，從而達到勘探的目的。

圖1 自然電位法基本測量方式

當勘查區域跨越大片復雜地形時，導線的長度有限，尤其是在礦區地質勘探，在勘查區內間隔的高溫、裂隙等區域的情況下工作時，在導線有限的長度內測量相應測線的測量點[3]。

可以選擇測量過的測點作為新的基點，后續測點的測量可從這個點開始，第二個基點的電勢為第一個基點處的電勢加上第二個基點的測量值，用此方法往后續測點測量，直至所有測點完成測量[4]。

測量方式如下圖所示：

圖2 復雜地表條件下自然電位法測量方式

2 基點校正自動計算實現及應用

2.1 基點校正自動計算實現

自然電位法的基點校正是利用選定的基點為電勢零點，通過聯測線，把所有測量點都校正到以基點為基準的電勢。

根據復雜區域的自然電位測量方式，通過測量的數據，分別統計為測量統計表、基點表、聯測表三個文件，在軟件中分別讀取為：data_ALL、data_JD、data_LC三個二維矩陣，再利用其計算原則把所有測點的校正到以基點為零的電勢值[5]。

2.2 基點校正自動計算應用

該基點校正程序，在我單位負責的多區域勘查中都得到了應用及驗證，尤其是在復雜地形區基點校正的自動計算尤為準確及高效。本文選擇了一個地表復雜區域進行驗證。

通過人工計算與程序計算的自然電位等值線平面圖對比，可以發現兩個計算的結果是一致的，證明該程序在自然電位法在復雜地表條件下采集數據的基點校正是正確的。通過人工計算基點校正需要花費1至2個小時，且在運算過程中容易出現差錯，導致校正結果錯誤，影響解釋成果。但在運用程序自動計算時，僅需1分鐘不到，且保證了校正結果的準確性。

圖3 礦區地質勘探復雜條件下自然電位法測量方式

3 結論

本文通過對自然電位法原理的介紹，以及在礦區地質勘探復雜地表條件下，采集數據復雜性，通過程序實現了復雜條件下自然電位法采集數據的自動基點校正。并通過在礦區地質勘查中的應用驗證，證明該程序不僅校正結果正確，且節省了勘探人員的時間。

圖4 自然電位等值線平面圖