宽带多通道数字电磁接收机在频谱激电方法中的应用

山东省第一地质矿产勘查院 宋建华 刘婷婷

中国冶金地质局山东正元地质勘查院 张启生

宽带多通道数字电磁接收机在频谱激电方法中的应用

山东省第一地质矿产勘查院 宋建华 刘婷婷

中国冶金地质局山东正元地质勘查院 张启生

宽带多通道数字电磁接收机是美国ZONGE公司生产的全功能电法仪器，可以采集直流、交流等几乎所有电法勘探数据，我国引进的是型号GDP32II电法工作站。但是，由于二维频谱激电（SIP）资料反演解释软件由加拿大凤凰公司独家买断，因此GDP32II仪器缺少相应的软件支持，很长时间以来不能开展有效的频谱激电工作。本文，笔者力求扩展GDP32II的软件配置，改进相应的数据处理和反演软件，增加其二维频谱激电工作能力。

一、软件扩展方法

1.现状分析。GDP32II系统原有配置软件5个（2大类），简述如下。

（1）3个数据预处理软件。即GDP32II数据格式转换软件（SHRED）、音频大地电磁数据均值输出软件（AMTAVG）和时域激电数据均值输出软件（TDAVG）。

（2）2个数据反演计算软件。即二维常规电法电阻率极化率反演软件（TS2DIP）和大地音频电磁电阻率一维反演软件（CSCINV）。

2.研究方法。SFIPX-SW V2.0是目前最常使用的二维频谱激电资料反演解释软件，可以识别V8系列电法工作站数据。GDP32II电法工作站利用ASCII码格式保存，可以从它们的实测数据中分析、归纳其数据格式，编制GDP32II到V8的数据格式转换软件。

3.自主软件开发。可以应用的SIP软件有GDP32II频谱激电数据处理软件（GDP2V8）和频谱激电数据二维反演软件（SIPX-SW）。GDP2V8是一款自主开发、具有独立知识产权的GDP32II频谱激电数据处理软件，可以把GDP32II电法工作站采集的频谱激电数据转换成适合SIPX-SW软件处理的数据，其工作流程如图1所示。

（1）软件功能。软件主要包括2大功能，即文件转换和合并。文件转换的主要功能是把GDP32II采集的raw文件转换为SIPX-SW要求的LST文件。但是在转换前需要设置测量参数，主要是发射极长度、接受长度、频率等参数。文件合并的主要功能是把GDP32II不同排列（排列第一个电极的隔离系数n不同）采集的数据文件合并为单个排列文件。目前最多支持3个排列的文件合并。

（2）适用范围。本软件适用于GDP32II仪器系统以偶极—偶极（D-D）剖面测深装置采集的频率域IP数据的处理。该装置可以是有限多道的、对称或非对称的、轴向或近似轴向的偶极—偶极（D-D）剖面测深装置，能够对各道观测频谱曲线进行拟合反演，去除EM耦合，提取IP效应视谱参数ρa，ma，τa，ca。偶极-偶极测深断面的数据处理以测线为单位进行存储组织。一条测线由多个D-D排列构成，一个排列由测量同一个供电偶极电场的多个接收偶极道组成，其中道是最小的数据集。在PC机内存为256MB的状态下，单测线可处理的最大排列数为180个，最大接收道数为21道，最多频点数为31个，最大电极点数为200个。

图 1GDP2V8软件工作流程

二、野外试验研究

为了验证方法应用的可靠性，本文，笔者进行了探索性试验。试验区选取电法异常明显、有钻孔控制、地质特征比较清楚的某金矿矿区。

1.实验区概况。

（1）矿体地质特征。该矿区的矿体主要赋存于岩体与围岩或捕虏体的接触带附近岩床（舌）沿层间的破碎带和滑脱带中，在有利的部位成矿，矿体主要受岩体外侧凸、凹附近的接触带控制，呈环带状产出。矿体多呈似层状、扁豆状、透镜状、囊状或不规则状，形态复杂。矿体数目多，密集成群，规模小（一般50～150m），厚度变化大，矿化不均匀。

（2）矿区地球物理特性。矿区内，闪长玢岩、泥灰岩、豹皮灰岩、大理岩电阻率较高，一般在300Ω·m左右；含磁铁金铜矿石、角岩、花岗斑岩、花岗片麻岩电阻率中等，平均值均小于100Ω·m；含金铜磁铁矿石和黄铁矿化角岩的电阻率最低，只有几十Ω·m。含磁铁金铜矿石、含金铜磁铁矿石和黄铁矿化角岩的极化率较高，平均值大于6%，最高达8.5%；豹皮灰岩的极化率中等，平均值为2.7%；闪长玢岩、泥灰岩、大理岩的极化率平均值均小于1%；角岩、花岗斑岩、花岗片麻岩的极化率较低，平均值均小于2%。

因此，本区矿石和矿化体具有低阻高极化的异常特征，具备进行二维频谱激电方法应用的前提。

2.SIP法实验成果。

（1）测量参数。装置：偶极-偶极；接收电极距：a（MN）=50m；发射极距：AB=2a；隔离系数：n=2～26，采样频点：0.016～1 024Hz。

（2）数据处理。首先，将原始数据人工去噪后，利用GDP2V8程序并分3个步骤把GDP32II格式数据转换成SFIPX_SW软件处理数据。然后，利用SFIPX_SW软件生成反演数据道记录文件，进行Ip视谱参数反演。最后，进行2.5维反演，获得地下真电阻率和真充电率的地电断面。图2为电阻率反演断面图，图3为极化率反演断面图。

图 2 测线电阻率反演断面

图 3 测线极化率反演断面

（3）结果分析。从电阻率断面图上看，在标高-550（深度650m）左右存在一个低阻异常，电阻率约400Ω·m，低阻体倾向东，倾角较缓，在极化率断面上与该低阻体对应位置存在一个高极化体，异常最高达8%。综合分析，在650m深度33号点存在一低阻高极化异常，异常位置与实际不整合面及矿体位置的埋深、倾角、倾向基本一致，探测效果较好。

由于试验剖面的收发距不大，探测深度小于700m，深部异常没有封闭，异常不完整。如果想增大探测深度，必须增大收发距（即隔离系数n）。本次试验剖面测量采用9kW发射机供电，当最大隔离系数n=26时，测量幅值低频（0.016Hz）约3mV，高频（1024Hz）约1mV，幅值较低，对相位的测量精度影响较大。

总的来说，本次试验利用GDP32II中功率系统进行SIP法测量，对700m以内的地质信息探测效果较好。受限于发射机功率，对大于700m深度的地质信息无法进行有效探测。

三、结论与建议

1.对于GDP32II电法工作站功能的挖掘，有利于提高物探的探测精度、分辨率和抗干扰能力，提高物探成果的可靠性。特别是对于500～1000m的“第二找矿空间”，可以提供电法测量的最优化选择，取得较好的勘探效果。

2.对于二维频谱极电法提取的激电（IP）效应参数，如时间常数τ、频率相关系数C和剩余电磁效应（REM），目前尚未得到较好应用，建议继续深入分析研究，提高应用效果。

3.进一步完善数据转换软件GDP2V8。在实际生产应用中寻找漏洞并加以解决，提高软件的实用性。建议将其与SFIPX-SW软件整体打包，进行商业推广。