MT野外工作方法技術-項目總覽.ppt

西北-華南陣列式區(qū)域大地電磁場標準網控制格架示范性實驗研究野外工作方法技術,2010年01月,大地電磁測深野外工作的方法技術按國土資源部發(fā)布的地質礦產行業(yè)標準執(zhí)行，即DZT01731997大地電磁測深法技術規(guī)程參考石油行業(yè)標準，即SYT58201999石油大地電磁測深法技術規(guī)程,一、野外工作,1儀器準備和測試1.1儀器標定a)施工儀器在檢測和標定合格后才能運往工區(qū)。b)儀器進人工區(qū)后及按不同儀器的要求定期進行標定時，相鄰兩次標定結果間相對誤差應不大于2。c)不能標定的儀器，應進行儀器穩(wěn)定性測定。磁探頭，前置放大器，接收機,MTU5主機及部件,LEMI-417M型長周期大地電磁測深儀主機及部件,Metronix產全頻帶電磁觀測系統(tǒng)（左為FGS-03低噪聲三分量磁通門傳感器，右為GMS-07e主機ADU-07e(頻帶DC-500Hz)）,1.2儀器一致性測定當兩臺或兩臺以上儀器在同一測區(qū)施工，開工前和收工后應進行儀器一致性測定。多道儀器在同一測區(qū)施工，開工前及收工后應進行各道間一致性測定。在測區(qū)內選一固定點做對比點，各臺儀器采用相同裝置進行觀測，觀測結果經編輯、插值后計算同一極化模式的視電阻率和相位的均方相對誤差m不大于5%。,1.3儀器穩(wěn)定性測定施工儀器開工前、收工后和長期施工滿六個月，應在對比點采用相同裝置觀測，同臺儀器相鄰兩次測定同一極化模式視電阻率和相位的均方相對誤差應不大于5%。開工前、收工后的測定允許與儀器一致性合并進行。,1.4儀器的平行測試儀器定期進行平行測試，以了解各道工作狀態(tài)是否穩(wěn)定，兩道間測定結果相對誤差應不大于2%.,2試驗工作新工區(qū)開展工作之前，應進行試驗工作以確定合理施工參數及參考點位置。2.1電極距一般在50-300m內選擇。試驗可在此間隔中選3-4個電極距，采用相同裝置觀測，經觀測結果對比確定施工電極距、觀測時間、觀測頻段。觀測結果對比原則:a)信噪比高，曲線質量滿足I級(按6.4.1);b)觀測曲線對電性標志層(勘探目的層)反映清楚;c)有利于提高工作效率。,試驗測點應選擇在地形平坦、干擾背景平靜地區(qū)，工區(qū)內如有鉆孔可選在鉆孔旁。2.2選擇多個電磁干擾背景平靜、地形平坦的地方，通過試驗確定最佳參考點(基點)位置。2.3通過試驗確定互參考道之間距離。2.4工作程度較高、地質條件及地電條件清楚的地區(qū)，可以不進行試驗工作。,3測線、測點布置3.1測線應按設計書規(guī)定布置，根據實際情況允許在測線、測點距10%范圍內調整。3.2施工中如所獲資料表明原設計的測線長度不足以完成地質任務時，應及時延長測線3.3測區(qū)范圍內發(fā)現有意義的異常時，應及時加密測線或測點，至少應有三個測點(不同測線)在異常部位。3.4沿測線選擇的測點，點距一般應按技術設計規(guī)定。如因大地電磁測深曲線異?；蚴ミB續(xù)性，必須加密測點。,3.5測點不能選在山頂或狹窄的深溝底，布點應選擇周圍開闊、至少兩對電極范圍內地面比較平坦的地方。3.6選點應考慮布極范圍內地表土質均勻程度，點位不應設置在明顯的局部電性非均勻體旁。,3.7所選測點應遠離電磁干擾源，一般應:離開大的工廠、礦山、電氣鐵路、電站2km以上;離開廣播電臺、雷達站、尋呼臺lkm以上;離開高壓電力線500m以上;離開繁忙的公路200m以上。3.8測點坐標和高程應實際測量。3.9完工的測點，應埋設木樁，樁上標明測點編號、觀測日期和施工單位。,4觀測裝置的敷設4.1十字型裝置:兩對電極以測點中心對稱敷設，水平方向的兩對電極(Ex，Ey)和兩磁傳感器(以下簡稱磁棒)分別按正北(x)正東(y)互相垂直敷設，各自方位偏差不大于10，水平磁棒(Hx，Hy)頂端距中心點8-10m的位置，垂直磁棒(Hz)垂直向下誤差不大于10，埋設于方位角2250，頂端距中心點10m的位置(見圖1)。在施工條件允許的地方，均應采用這種敷設方式。,4.2L型和T型裝置:是兩對電極距不以測點中心為對稱敷設的兩種觀測裝置(見圖2、圖3),在施工中不適宜十字形敷設的條件下采用。,4.3依試驗確定或設計規(guī)定的電極長度布極，電極按現場經緯儀實測水平距布設，誤差應小于I，兩對電極應布設在同一水平面內，確因測點周圍地表起伏不平，每對電極間相對高差與電極距之比應小于10。,4.4電極接地電阻要求不大于2K，在沙摸、戈壁、高阻巖石出露區(qū)，應采用多電極并聯，電極四周墊土等措施來降低接地電阻。4.5電極應埋入土中20-30cm(干早土壤和沙漠區(qū)應適當加深)，保持與土壤接觸良好，兩電極埋置條件基本相同，不能埋在樹根處、流水旁、繁忙的公路邊和村莊內，同時應避免埋設在溝、坎處和存在表層電性不均勻體的地方。,4.6水平磁棒方向應用經緯儀(或森林羅盤儀)現場實測，方位偏差應小于10。水平磁棒與垂直磁棒埋入土中應保持水平和垂直，水平磁棒埋入土中深度為30cm(多風地區(qū)或風季深度應大于50cm);垂直磁棒埋入土中深度為磁棒長度2/3以上，地面上部應用土埋實。,4.7埋設好電極、磁棒以后，觀測時如發(fā)現仍有不穩(wěn)定現象，應檢查電極、磁棒埋設質量和接地條件，經處理達到穩(wěn)定再記錄。4.8電極、磁棒聯線及接入儀器或前放盒的電纜均不能懸空，不能并行放置，需用土掩埋或石塊壓實，防止晃動。,5參考道工作方法5.1野外施工應采用參考道法。具體工作方法分為遠參考道工作方法和近參考道工作方法。5.2存在電磁干擾的地區(qū)，應采用遠參考道工作方法施工。遠參考道工作方法分為固定的遠參考道法和移動的遠參考道法(互參考道法):a)固定的遠參考道法是在固定點(這點稱為基點或參考點)設置磁棒(也可包括電極)，測點上布置磁棒和電極，兩點同步觀測，測點移動。,b)互參考道法是在相距一定距離的兩個測點上同樣布設電極、磁棒，兩點同步觀測，兩測點的磁道(或電道)分別互作參考，觀測完畢后兩測點同時移動。5.5.3電磁干擾不嚴重或無電磁干擾地區(qū)，可以采用近磁參考工作方法施工。近磁參考法是在測點布設電極和磁棒，距測點一定距離(300-400m)處布置一組水平磁棒，與測點同步觀測，以測點附近磁道作為測點的參考，觀測完畢同時移動。,5.4固定遠參考道法的參考點及互參考道法兩點間距離，均按2通過試驗來選擇和確定。5.5參考道工作方法觀測裝置的敷設按4進行。,6觀測6.1儀器到達測點，電極、磁棒的布設聯接工作就緒后，應檢查以下內容:電道、磁道信號線與屏蔽層的絕緣度應大于2M;各信號線與大地的接地電阻應大于2M;電極、磁棒、信號線的埋置和敷設應按4.3-4.8的規(guī)定進行。6.2觀測記錄前，應檢查儀器與傳輸線聯接是否牢固，儀器啟動后應按儀器操作說明書進行各項測試，如噪聲測試、增益測試、電極比較、極性比較等。,6.3觀測時讀人記錄頭段的各種參數，必須齊全正確。6.4一個測點上大地電磁觀測應連續(xù)進行，選擇干擾背景比較平靜的時間記錄。6.5每個測點應達到地質任務要求的最低觀測頻率。6.6每一個頻點應有足夠的疊加次數，低于0.OOlHz也不應少于三次疊加，以保證低頻段數據質量。6.7在觀測過程中，隨時注意監(jiān)視各道變化，如遇記錄道反向、飽和、嚴重干擾等現象，應及時補測。,6.8從監(jiān)視屏幕上分析視電阻率、相位曲線質量，如不符合設計要求，應進行重測。6.9每個點觀測完畢，應將數據轉錄到磁盤上;野外施工結束，應刻制光盤存檔。磁(光)盤上應貼標簽，注明施工單位、測區(qū)、測線號、測點號、磁(光)盤編號、組號、操作員姓名、日期等。6.10操作員和測量員要現場認真填寫工作記錄和測點布置記錄，格式見附錄A(標準的附錄)和附錄B(標準的附錄)。要求字跡清楚，符號正確，沒有涂改現象。,7檢查點的確定7.1檢查點應是同一測點，不同日期、不同操作員、重新布極用相同或不同儀器的重復觀測點。7.2檢查點應在空間、時間上分布均勻，并選在干擾背景平靜的地區(qū)。7.3檢查點數不得少于全區(qū)坐標點的3。,7.4檢查點的檢查觀測和生產觀測全頻段視電阻率(TE、TM)曲線和相位(TE、TM)曲線，應形態(tài)一致，對應頻點的數值接近，經編輯、插值后兩次觀測同一極化模式的視電阻率和相位的均方相對誤差m不大于5%，并編制誤差統(tǒng)計表，格式見附錄C(標準的附錄)和附錄D(標準的附錄)。均方相對誤差m按下式計算:,7.5某些強噪聲區(qū)，檢查點相對誤差達不到7.4規(guī)定，應在設計中提出具體要求。8野外期間儀器、設備的維護8.1野外工作期間，如遇儀器發(fā)生大的故障，又無法排除時，應當立即送回儀器修理部門修理，不得自行拆卸。8.2野外應建立儀器檢查、維護記錄，詳細記載儀器使用情況及出現的故障和排除故障的措施。8.3磁棒在搬遷、埋設過程中應輕裝、輕放，避免碰撞,8.4不極化電極應經常清洗，更換溶液，保持罐內有充足、飽和的電解液，不施工時所有電極均應并聯放入電解液中或埋于潮濕土壤中，電極間極差小于2mV。電解液的使用、運輸、處理應符合健康、安全、環(huán)保(HSE)規(guī)定。8.5參考點與測點如以石英鐘控制同步觀測，其石英鐘精度不應低于lOns。,9野外資料質量評價9.1全頻段視電阻率曲線和相位曲線的質量評價分為:級:85%以上頻點的數據，標準偏差不超過20，連續(xù)性好，能嚴格內插曲線;級:75%以上頻點的數據，標準偏差不超過40，無明顯脫節(jié)(不超過三個頻點)現象，曲線形態(tài)明確;級(不合格):數據點分散，不能滿足級的要求。,9.2每個測點的視電阻率(TE、TM)曲線和相位(TE、TM)曲線分別進行評定，四條曲線按級登記，見附錄E(標準的附錄)，對級曲線應注明不合格原因。9.3觀測點質量評價分為:級:一個測點的視電阻率和相位四條曲線級不少于兩條，且無級，起始高頻不低于200Hz，低頻符合設計要求;,-級:一個測點的視電阻率和相位四條曲線中級不少于三條，起始頻率和低頻段符合設計要求;-級(不合格):不滿足級要求。9.4測點(含檢查點)質量評價滿足I級品率不小于70%、且級品率不大于2%，視為野外工作質量合格。,10、主要任務和研究內容,10.1、主要任務：采取針對性技術方案，采集中國大陸西北-華南實驗區(qū)44網度的I級精度超寬頻帶大地電磁場“標準點”數據，建立實驗區(qū)I級精度44網度的電磁標準網控制格架，為項目最終建立中國大陸地殼和上地幔三維導電性結構標準模型提供數據。,需完成西北與華南地區(qū)44的I級精度電磁參數標準網控制格架共26個“標準點”的實驗觀測，其中西北地區(qū)12個，華南地區(qū)14個。,研究內容包括：試驗并探討儀器設備、野外工作部署、測站布置和遠參考道觀測等野外工作方法技術對數據采集的影響。,4.1技術路線,（1）本課題將首先開展構建我國西北-華南地區(qū)高精度大地電磁“標準點”觀測網試驗研究：選取研究區(qū)內典型地形、地貌及地質地球物理條件區(qū)域，分別進行電磁測深方法組合和不同觀測陣列的觀測方法技術試驗，具體試驗內容和方案參見圖10。,（2）研究高精度區(qū)域大地電磁場“標準點”數據處理和反演方法，并以研究程度較高的重要構造區(qū)內I級精度控制格點上大地電磁場的反演結果和其它地質與地球物理資料的綜合分析進行校驗。以十字剖面觀測方式的數據處理解釋流程圖參見圖11。,4.2研究方法,由于單一的觀測方式不能保證滿足本課題西北-華南實驗區(qū)內不同的地表和地下電性結構組合條件的需要，因此，先期進行多種觀測方式及其有關的數據處理試驗研究是必要的。,重點試驗研究地區(qū)初選為6個：（1）西北實驗區(qū)內的塔里木盆地，表層為沙漠戈壁覆蓋、盆地內充填巨厚低阻沉積層；（2）海南島中部，它四面環(huán)海，海洋潮汐對天然電磁場不同頻帶產生不同規(guī)律的擾動影響；（3）鄂西山區(qū)，地形復雜，高程落差達到近兩千米，表層發(fā)育高阻碳酸鹽巖，沉積層與中下地殼發(fā)育中下揚子板塊普遍存在的低阻層；,（4）福建福州地區(qū)，高阻火成巖大面積覆蓋區(qū)，且受海岸帶影響；（5）大別山腹地岳西縣，造山帶內部，超高壓變質巖出露；（6）江蘇太湖流域，河湖港汊區(qū)，工業(yè)發(fā)達且地下水污染嚴重。,多種陣列觀測方法技術試驗，包括但不限于如下舉例：（1）十字短剖面觀測方式（參考圖12）。采用短“十”字剖面方式需約布置10個測站，中心測站采用寬頻大地電磁儀加長周期大地電磁儀采集超寬頻帶大地電磁場信號，輔助測站采集寬頻大地電磁場信號。,寬頻觀測要求每個物理點觀測時間20個小時以上，保證觀測信號的頻率范圍達到300Hz1/2000Hz；長周期觀測要求每個“標準點”觀測時間1周以上，保證觀測信號頻率范圍達到（300Hz1/10000Hz）。在資料處理上，以與該“標準點”同時施工的其他“標準點”的測站互為遠參考站，采用多道遠參考觀測技術與Robust張量阻抗估計的數據處理方法相結合以提高數據處理質量。,這種觀測方式至少可以測試：a)一維反演結果與二維反演結果如何協調；b)電方位各向異性是如何影響二維反演結果的；c)非交點處進行寬頻觀測或者長周期觀測的點距如何選擇；d)如何才能充分利用橫向寬頻觀測或者長周期觀測的資料；等等。,（2）多站組合遠參考方式,擬在海岸帶、沙漠腹地等難以采用短十字剖面方式觀測的測點實施，如海南島和塔里木試驗點。在“標準點”及圍繞“標準點”多個半徑的圓周上正交布設觀測站實施同步觀測。如圖13所示情形，,在中心測站（“標準點”）采用寬頻大地電磁儀加長周期大地電磁儀采集超寬頻帶大地電磁場信號，同時在半徑為R1（一般小于60