地质找矿中的电磁法和地震综合解释与数据处理方法研究.pdf

第 1 期地质找矿中的电磁法和地震综合解释与数据处理方法研究刘垚，张德伟，孙圣武，刘站（山东省核工业二四八地质大队，山东 青岛266000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月Vol.44 No.1Jan.2024摘要：在地质找矿领域，电法、磁法和地震是常用的综合解释方法和数据处理技术，其可以提供地下构造和矿产资源的信息，为矿产勘探和资源评价提供重要参考。本研究旨在探讨地质找矿中电法、磁法和地震综合解释与数据处理方法，以提升矿产资源勘查效率和准确性。通过对电法、磁法和地震方法原理与应用进行分析，结合相应的数据获取与处理技术，揭示了在地质勘查中综合运用这些方法的重要性，并提出了相应的解释与成像技术，为地质找矿提供了新的思路和方法。关键词：地质找矿；电法；磁法；地震；数据处理方法作者简介：垚刘（1989），女，河北衡水人，主要研究方向：地质勘查、地灾治理、物探、水文地质。通讯作者：刘站（1988），男，山东济宁人，主要研究方向：物探、地质勘查、水文地质。地球资源勘查是现代社会发展的重要基础，而电法、磁法和地震方法作为地质找矿勘查的重要手段，发挥着至关重要的作用。然而，如何综合使用这些方法进行找矿预测，以及如何获取和处理这些方法对应的数据，是当前地质勘查领域中亟待解决的问题。因此，对地质找矿中电法、磁法和地震综合解释与数据处理方法进行深入研究，具有重要的现实意义和学术价值。1地质找矿中的电法、磁法和地震综合解释法1.1电法原理与应用电法勘探原理是利用地下不同岩石和矿石的电性差异来进行勘查。具体来说，电法勘探通过在地下埋设电极，向地下注入电流，然后测量地面上的电压分布情况，来推断地下的电阻率分布，从而了解不同地层的性质和可能的矿床信息。在实际应用中，电法勘探常用于寻找含有金属矿床的地质构造，尤其在铅锌、铜、金等金属矿产勘查中具有重要价值咱1暂。在电法勘探中，常用的仪器设备包括电源、电极、电阻率仪等。为了获取准确的电法数据，需要进行严格的数据质量控制和有效的野外数据采集，对于电法数据的处理和解释也是至关重要的一环。电法数据的处理通常涉及数据滤波、分析和成像等过程，帮助勘查人员更好地识别地下构造和矿体特征。1.2磁法原理与应用磁法勘探利用地下岩石和矿石的磁性特征来进行勘查，通过测量地面上地磁场的分布情况来推断地下的岩性、构造及可能的矿床信息。在实际应用中，磁法勘探被广泛用于铁矿、锰矿等磁性矿产的勘查，也可用于地质构造和岩性分析，为矿产勘查提供重要的地质信息。为了进行磁法勘探，通常需要使用磁力计等仪器设备来测量地磁场的强度和方向。为了获取准确的磁法数据，需要进行严格的数据采集和处理。数据处理过程中，常涉及磁法数据的滤波、分析和建模等技术，以确定地下可能存在的磁性异常区域，从而揭示潜在的矿产资源。磁法勘探可提供地下岩石磁化强度、岩性、构造等重要信息，对于勘查人员找寻矿体、明晰地质构造、指导实地勘查等具有重要意义，磁法勘探还能够为野外地质调查提供科学依据，为矿产勘查提供重要的技术支持。1.3地震勘探原理与应用地震勘探原理是利用地下岩石介质对地震波的传播特性进行勘探。地震波在地下的传播受到不同岩石的物理性质影响，因此通过记录地震波的传播速度、衰减情况等信息来推断地下的构造、岩性以及可能的矿床信息咱2暂。地震勘探在油气勘探中有着重要的应用，同时在矿产勘查中也具有广泛的潜力。在进行地震勘探时，通常需要埋设震源，记录地震波的传播情况，并通过地震数据的采集和处理来获取地下岩石的物理性质信息。地震数据的处理包括地震波形的滤波、分析和成像等过程，揭示地下可能的构造变化、裂隙、岩性变化等信息，为矿产勘查提供重要的地质勘探数据。地震勘探的应用领域包括地下储层识别、地下构造解析、火山活动监测等。在矿产勘查中，地震勘探能帮助勘查人员识别地下潜在的矿体构造，找寻可能的矿床，为实地勘查提供重要的指导信息。结合地震勘探与其他地球物理方法，如电法、磁法等，能综合解释地下岩石的多个物理性质，从而更全面地理解地下构造及岩石性质，为矿产勘查工作提供更为可靠的地质信息。55冶金与材料第 44 卷2地质找矿中电法数据获取与处理技术2.1 电法数据获取方法及仪器在地质找矿中，电法数据的获取是基于地下岩石和矿石的电性差异进行测量的过程。常用的电法数据获取方法有直流电法和交流电法。直流电法中，使用直流电源将电流注入地下，通过电极和电流引线将电流传输至地下，形成电流流场，然后测量地面上不同位置的电压分布情况。直流电法的常用仪器包括电极（如钢针电极、离子化电极等）和电流引线，以及电阻率仪等设备来测量电压。交流电法中，使用交流电源产生不同频率的交流电流，通过电极将电流注入地下，并测量地面上的电场和磁场分布咱3暂。交流电法的常用仪器包括电极、交流电源、电压和电流感应线圈、磁力计等设备。2.2电法数据质量控制与预处理电法数据的质量控制与预处理是确保电法勘探数据准确性和可靠性的重要步骤。一个良好的数据质量控制和预处理过程能提高数据的信噪比、减小误差，并提供可靠的数据基础。在电法数据质量控制方面，首先需要保证电极接触良好，减少接触电阻对电流注入和电压测量的影响，还需要提前进行线路检查，确保采集仪器和电极引线的正常工作。更进一步，对于长距离电法测量，还需考虑引线的电磁干扰和电容效应的影响，以降低测量噪声。预处理过程中的一项重要任务是数据滤波，以去除噪声干扰。滤波方法有频率域滤波和时域滤波两种，根据具体情况选择合适的滤波器类型和参数，还可以进行数据插值和异常值检测等处理步骤，以补全缺失数据和排除异常数据，提高数据的可靠性。2.3电法数据解释与成像技术电法数据解释与成像技术是将采集到的电法数据转化为地下模型和图像的过程，为勘查人员提供地质信息和矿床预测的依据。电法数据解释的核心是通过分析电阻率数据来推断地下岩石的性质和构造情况。常用的解释方法包括模型拟合、反演和层析等。模型拟合方法通过将采集到的电法数据与合适的模型进行拟合，得到满足观测数据的地下模型参数。反演方法是一种逆问题求解方法，通过优化算法将采集到的电法数据反演为地下电阻率模型。层析方法通过建立电阻率模型的正演模型和测量数据之间的关系，利用最小二乘逆推出最符合观测数据的地下电阻率图像。电法数据成像则是将地下电阻率数据可视化为图像，直观展示地下构造。通常，电法数据成像分为二维和三维成像。二维成像即将地下电阻率分布转化为二维剖面图，能直观地展示地下岩石体的分布情况；三维成像则可更全面地表达地下岩石体的空间分布特征，为勘查人员提供更详细的信息。电法数据解释与成像技术需要结合专业的数据处理软件和算法，以及丰富的地质经验进行综合解读。分析与比对电法数据能帮助勘查人员准确定位潜在的矿床区域和地质构造，为实地勘查和资源评价提供科学依据。3地质找矿中磁法数据获取与处理技术3.1磁法数据采集仪器与技术在地质找矿中，磁法数据的获取是通过测量地磁场的强度和方向来推断地下的岩性、构造以及可能的矿床信息。常用的磁法数据采集仪器包括磁力计、磁通量计等设备，而数据采集技术则有地面测量和航空/航线磁测两种方法。地面测量中，勘查人员使用磁力计沿着地面布设测线，逐点测量地磁场的强度和方向，从而获取地下岩石的磁性信息。通常，磁力计采用三维磁传感器进行测量，以获取地磁场的三维向量数据。航空/航线磁测则是在飞机或飞艇上设置磁力计等仪器，对大范围地区进行快速的磁场测量，能覆盖更大的勘查范围，适用于对较大区域的磁性特征进行调查，常用于大范围的矿产勘查和地质调查咱4暂。磁法数据采集仪器的选择需考虑勘查地区的地质条件、勘查目的和勘查规模等因素。实际应用中，还需充分了解设备的技术规范和使用要求，以确保数据采集的准确性和可靠性。3.2磁法数据处理与滤波方法磁法数据处理是确保采集到的磁法数据准确性和可靠性的重要环节，数据滤波旨在去除噪声干扰，突出地下异常变化，提高数据的清晰度和解释性。磁法数据中可能存在各种类型的噪声，如高频噪声、低频漂移、环境磁场干扰等，为了有效处理这些噪声，常用的滤波方法包括带通滤波、带阻滤波、小波变换等。带通滤波通过选择特定的频率范围，去除非目标频率的信号，突出目标信号，从而减小噪声对数据的影响。带阻滤波则是选择特定频率范围内的信号进行抑制，常用于去除环境磁场的干扰。小波变换则能更好地保留数据中的信息，并去除噪声信号。滤波过程中需要根据实际情况选择合适的滤波器类型和参数，避免对目标信号造成损失，有效去除噪声信号，提高数据质量和解析精度。3.3磁法数据解释与建模技术磁法数据解释与建模技术是将采集到的磁法数据转化为地下模型和图像的过程，以揭示地下岩石的磁性特征和潜在的矿床信息。磁法数据解释的核心是分析和建立地下磁性模型，通过模型解释揭示地质体、矿体和构造的空磁法数据解释与建模技术是将磁法数据转化为地下磁性模型的过程，以便推断地下岩石的磁性特征和潜在的矿床信息。常用的磁法数据解释技术56第 1 期刘垚等：地质找矿中的电磁法和地震综合解释与数据处理方法研究包括正演建模、反演和数据异常解释咱5暂。正演建模方法是一种通过数值模拟来预测磁场响应的技术，根据地下岩石的磁性特征和几何形状，数值模拟计算得到预测磁场数据，然后与实测数据进行对比分析，从而推断地下岩石的性质和构造。反演方法是一种逆问题求解方法，通过优化算法将采集到的磁法数据反演为地下磁性模型。反演方法可以是线性的，例如最小二乘法和最大似然法；也可以是非线性的，例如遗传算法和粒子群算法。根据反演结果，推断地下磁性异常的形状、位置和强度，进而揭示地下岩石的性质和构造。数据异常解释方法是通过分析磁法数据的异常值来识别地下异常体，并解释其可能的磁性特征。数据异常解释依靠异常图件、异常滤波和异常定量评价等方法，对异常体的形态、大小、强度等特征进行综合分析，推测其可能的岩石性质和矿床类型。4地质找矿中地震数据获取与处理技术4.1地震数据采集设备与仪器在地质找矿中，地震数据的获取是通过测量地下介质对地震波的传播和反射来推断地下结构和潜在矿床信息。常用的地震数据采集设备包括地震仪、地震阵列和震源等，这些设备可以在地表或井下进行布设。地震仪是用来记录地震波的设备，它包括记录器、传感器和数据存储单元。传感器通常是压电型或惠斯通型的加速度计，用于测量地震波的加速度。地震阵列是由多个地震仪组成的系统，记录多个位置的地震波数据，以提高数据的精度和分辨率。震源是产生地震波的设备，可以是振动器或爆炸源，用于产生刺激信号。地震数据采集设备的选择需考虑勘查地区的地质条件、勘查目的和勘查规模等因素。实际应用中，还需充分了解设备的技术规范和使用要求，以确保数据采集的准确性和可靠性。4.2地震数据预处理与去噪方法地震数据预处理是确保采集到的地震数据准确性和可靠性的重要环节，其中去噪方法是常用的数据预处理手段之一，数据去噪旨在去除信号中的噪声干扰，突出地下的反射信息，提高数据的质量和清晰度。地震数据中可能存在各种类型的噪声，如仪器噪声、环境噪声、多路径干扰等，为了有效处理这些噪声，常用的去噪方法包括滤波、时频域分析、自适应降噪等。滤波是最常见的去噪方法，通过选择特定的频率范围，去除非目标频率的信号，从而减少噪声对数据的影响，常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。时频域分析是通过对地震数据进行时频域分析，将时域和频域信息相结合，去除噪声信号，常用的时频域分析方法有小波变换、Hilbert-Huang 变换等。自适应降噪方法则根据数据自身的特点，自适应地对噪声进行捕获和消除。常用的自适应降噪方法包括小波阈值降噪、奇异值分解等。4.3地震数据解释与成像技术地震数据解释与成像技术是将采集到的地震数据转化为地下结构和图像的过程，以揭示地下构造和潜在矿床信息。地震数据解释的核心是通过分析地震数据的特征和波形，推断地下结构和介质性质。常用的地震数据解释方法包括走时分析、振幅分析、频率分析等。走时分析是分析地震波的到达时间和传播路径，推断地下界面和介质速度，以获取地下结构信息；振幅分析则是分析地震波的振幅变化，推断地下介质的反射系数和成像特征；频率分析是分析地震波的频谱特征，推断地下介质的频响特性，以获取地下构造和岩石性质信息咱6暂。地震数据成像技术是一种利用地震波数据进行地下图像重建的方法，常用的地震成像技术包括偏移成像、反射走时层析成像和模型约束反演等。偏移成像是一种基于波动方程的成像方法，根据地震数据中的走时信息和波形信息，重建地下界面的位置和形状；反射走时层析成像是通过对地震数据进行层析处理，提取地下界面的反射信息，以重建地下结构；模型约束反演是一种综合利用地震数据和地质模型的方法，通过优化算法将地震数据反演为地下介质模型，进一步揭示地下结构和岩石性质。5结语地质找矿中的电法、磁法和地震综合解释与数据处理方法在矿产勘探和资源评价中发挥着重要作用。通过对电法、磁法和地震方法的研究，为地质找矿提供了更加精确、高效的勘查手段，为资源勘查领域做出了一定的贡献，在数据处理技术方面也提出了一些有效的控制和处理方法。未来将进一步完善电法、磁法和地震方法的综合应用，提高勘查的准确性和效率，为矿产资源勘查领域的发展贡献更多的力量。参考文献1 谭静，熊强青，喻兵良，等.反射地震勘探在南陵-宣城矿集区地质找矿中的应用研究 J.工程地球物理学报，2021，18（6）：848-855.2 吴锦，顾川.地质找矿中多种地质找矿技术的应用 J.世界有色金属，2020（2）：64-65.3 孙明远.电法在地质找矿中的应用 J.黑龙江科技信息，2014（14）：58.4 崔玉宝.新疆奇台县某金矿地质特征及其成因浅析 J.世界有色金属，2023（1）：91-93.5 张华利.简述高精度磁法在地质找矿中的应用 J.世界有色金属，2020（22）：67-68.6 刘先凯，王晓清.地质找矿中地质勘探的应用探讨 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