阅读说明：本技术 一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统 (Sandstone-type uranium ore sand body identification method and system based on wide-area electromagnetic method ) 是由 汪硕 段书新 吴振宇 胡英才 吕孝勇 喻翔 于 2020-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统,所述识别方法包括：采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列；将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率；对所述视电阻率进行反演计算,得到剖面下方电阻率随深度的分布断面；对所述分布断面进行深度的标定和校正；基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分。本发明中的上述方法能够提高适用性和探测精度。(The invention relates to a sandstone-type uranium ore sand body identification method and system based on a wide-area electromagnetic method, wherein the identification method comprises the following steps: collecting time sequences of voltage values at different measuring points along a section in a ground leaching sandstone type uranium deposit basin; converting the time series of voltage values at the different measuring points into apparent resistivity; performing inversion calculation on the apparent resistivity to obtain a distribution section of the resistivity below the section along with the depth; carrying out depth calibration and correction on the distribution section; and dividing the sand body based on the calibrated and corrected distribution section. The method can improve the applicability and the detection precision.)

一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，特别是涉及一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统。

背景技术

传统的地浸砂岩型铀矿勘探常采用音频大地电磁法、大地电磁法或可控源音频大地电磁法探测深部成矿环境，识别与成矿相关的有利砂体。该类方法通过接收来自天然场或人工发射的不同频率的电磁场，从而反映地下岩石、地层电性结构及特征。

在实际方法应用中，由于上述几种传统电磁测深方法在信噪比、频点密度以及视电阻率计算上的限值，导致在识别电性差异小、厚度较薄的泥砂岩时效果难以达到勘探所需的精度。为了进一步提高深部勘探效率，使地球物理测深方法在砂岩型铀矿中发挥更大作用，一种广域电磁法探测技术被提出。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统，提高适用性和探测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法，所述识别方法包括：

采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列；

将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率；

对所述视电阻率进行反演计算，得到剖面下方电阻率随深度的分布断面；

对所述分布断面进行深度的标定和校正；

基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分。

可选的，所述采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列具体包括：

确定采样点；

确定广域电磁仪接收端频率；

布设广域电磁仪发射极；

在所述采样点上采用广域电磁仪的铜棒或不极化电极采集电压值的时间序列。

可选的，所述将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率具体包括：

确定单点不同频率的电阻率和相位数据；

删除所述单点不同频率的电阻率和相位数据中的各频点叠加前产生的“飞点”数据；

获取测点点位数据、发射电流数据；

基于所述测点点位数据、发射电流数据以及删除“飞点”数据后的单点不同频率的电阻率和相位数据确定视电阻率。

可选的，所述确定单点不同频率的电阻率和相位数据采用以下公式：

其中，ρ_a为测点处视电阻率，

为装置系数；为测点处电压差，由测点处电场强度E_x和接收端电极距MN相乘得到，I为供电电流；

为电磁效应函数，r为收发距，-ik＝(-1-i)/δ，其中δ为均匀半空间的波数。

可选的，所述对所述视电阻率进行反演计算，得到剖面下方电阻率随深度的分布断面具体包括：

删除或平移视电阻率中不连续的频点、频段；

对整条剖面上的各测点开展静位移校正，去除浅部不均匀体对单点整支数据的干扰；

对静位移校正后的视电阻率进行反演计算，得到以深度为纵轴、水平距离为横轴的电阻率剖面数据；

将电阻率剖面数据中的深度转换为标高，得到以标高为纵轴，剖面距离为横轴的电阻率剖面数据；

将所述以标高为纵轴，剖面距离为横轴的电阻率剖面数据进行插值；

将插值后的电阻率剖面数据进行白化，得到电阻率随深度的分布断面图。

可选的，对所述分布断面进行深度的标定和校正具体包括：

根据岩心编录或电阻率测井曲线结果中对应砂岩、砂砾岩、砾岩层的顶底界面深度，采用线性拟合方法对反演结果中电阻率剖面数据中的深度进行标定和校准。

可选的，基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分具体包括：

根据层位的横向连续性和相邻剖面的一致性等特征，划分整个剖面上砂体的展布形态。

本发明另外提供一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别系统，所述系统包括：

数据采集模块，用于采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列；

转换模块，用于将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率；

反演计算模块，用于对所述视电阻率进行反演计算，得到剖面下方电阻率随深度的分布断面；

标定和校正模块，用于对所述分布断面进行深度的标定和校正；

划分模块，用于基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分。

可选的，所述数据采集模块具体包括：

采样点确定单元，用于确定采样点；

接收端频率调节单元，用于确定广域电磁仪接收端频率；

发射极布设单元，用于布设广域电磁仪发射极；

电压值的时间序列采集单元，用于在所述采样点上采用广域电磁仪的铜棒或不极化电极采集电压值的时间序列。

可选的，所述转换模块具体包括：

电阻率和相位数据确定单元，用于确定单点不同频率的电阻率和相位数据；

“飞点”数据删除单元，用于删除所述单点不同频率的电阻率和相位数据中的各频点叠加前产生的“飞点”数据；

点位数据、发射电流数据获取单元，用于获取测点点位数据、发射电流数据；

视电阻率确定单元，用于基于所述测点点位数据、发射电流数据以及删除“飞点”数据后的单点不同频率的电阻率和相位数据确定视电阻率。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统，采用广域电磁数据采集系统在砂岩型铀矿盆地上进行数据采集、处理、反演工作，基于广域电磁法在接收数据频率密度、信噪比以及视电阻率计算公式上所具有的优势，以及利用已知钻孔进行先验信息校正技术，圈定与成矿相关的有利砂体，从而降低勘探风险，提高铀矿找矿的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法流程图；

图2为本发明实施例利用钻孔揭露结果对广域电磁结果记性深度校正示意图；

图3为本发明实施例一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法及系统，提高适用性和探测精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例一种基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列。

具体的，步骤101中共包含以下几点：

步骤1011：确定采样点。

其中，电场采集间隔在同一剖面上为100米连续采样，即每隔100米作为一个采样点。各采样点上采用铜棒或不极化电极与地面土壤耦合的方式采集信号。各采样点处采用铜棒采样时直接将铜棒尽量深的***地下，当用电阻表测量两个铜棒之间接地电阻大于5000Ω时可以采用盐水浇注方式降低接地电阻，保持其与土壤较好的耦合状态。采用不极化电极时先挖深10cm以上的小坑，保持坑内底部有松软湿润的土壤，并去除根、石子等杂物，将不极化电极移入坑内，使底部与土壤充分接触，设置好后用土壤覆盖极坑。

步骤1012：确定广域电磁仪接收端频率。

即，设置接收端频率组合。由于砂体展布与垂向分辨能力相关，因此在接收时采用尽量密的频率密度。采集时首先根据勘探任务选取最低频率数值。其原则与常规大地电磁法相同，具体操作步骤为：

a)明确目标体最大埋深，选择比该最大埋设略大的数值作为勘探深度d；

b)了解测区平均电阻率

计算方法可根据经验或收集测区周边地区钻孔电阻率测井曲线、电法测量断面结果估计；

c)根据频率域电磁测深法勘探深度估算公式计算得到最低频率f。

然后选择所需最低频率至设备能够发送到的最高频率范围内的所有频组，从而获取测量频率密度最高的单点数据。

步骤1013：布设广域电磁仪发射极。

发射偶极位置至最近接收点的距离要求大于勘探深度的3倍以上，实际布设时采用的5倍以上收发距。发射极布设时，为保证良好的供电效果，一般要求尽量降低接地电阻。采用铝板布设，单个铝板面积约1㎡，阵列式排布，两偶极直接间距约1～2km。

步骤1014：在所述采样点上采用广域电磁仪的铜棒或不极化电极采集电压值的时间序列。

选择JSDY-180广域电磁系统，该发射系统具有大功率、发射伪随机波的特征。本次实例中发射端电流一般大于150A。选用的接收机应具备解码伪随机信号的高灵敏度系统，本次实例中所采用的接收机为JSGY-2广域电磁接收系统。

在此，为了保证记录的各接收道电场值稳定，通过采集软件实时关注各道各频点数据，保证多次叠加时偏差不大于10％。

步骤102：将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率。

具体包括：

步骤1021：确定单点不同频率的电阻率和相位数据。

即，合成单点数据，同一测点采集的不同频组数据文件加载后在软件中操作进行合并，从而获得单点不同频率的电阻率、相位数据，具体采用以下公式：

其中，ρ_a为测点处视电阻率，为装置系数；为测点处电压差，由测点处电场强度E_x和接收端电极距MN相乘得到，I为供电电流；为电磁效应函数，r为收发距，-ik＝(-1-i)/δ，其中δ为均匀半空间的波数。

步骤1022：删除所述单点不同频率的电阻率和相位数据中的各频点叠加前产生的“飞点”数据。

即，将步骤1021合成的数据在“点数据处理”中加载，查看、删除各频点叠加前产生的“飞点”数据。

步骤1023：获取测点点位数据、发射电流数据。

步骤1024：基于所述测点点位数据、发射电流数据以及删除“飞点”数据后的单点不同频率的电阻率和相位数据确定视电阻率。

具体的，是在“视电阻率计算”中分别导入RTK采集的测点点位数据、发射电流数据以及②采集的电场数据，然后点击“开始计算”，将计算结果导出。

步骤103：对所述视电阻率进行反演计算，得到剖面下方电阻率随深度的分布断面。

利用步骤:102计算的视电阻率数据，载入到WFEM2D_Pro反演软件中进行反演模拟计算，从而获得剖面下方电阻率随深度的分布断面。采用该系统对广域电磁二维数据进行删除“飞点”、校正、反演、成图，其处理流程与原则常用的大地电磁结果相似，具体步骤为：

步骤1031：删除或平移单点曲线数据中不连续的频点、频段。

步骤1032：然后利用软件的校正功能，对整条剖面上的各测点开展静位移校正，去除浅部不均匀体对单点整支数据的干扰。

步骤1033：反演计算是在参数设置完成后由计算机自动运行完成的。其中反演过程中采用的主要参数为：水平分辨指数为0.3～0.5；垂向分辨指数上由于沉积地层中期望得到更多分层信息，因此一般选用不大于1的值；反演迭代次数一般大于5次；反演终止拟合差不易大于10％。本次实例采用的分辨率系数分别为水平方向0.5，垂直方向0.85。将上述反演参数在WFEM2D_Pro软件中设置好，点击运行二维反演即可自动进行迭代运算，完成反演过程。

步骤1034：经过迭代反演计算后将得到以深度为纵轴、水平距离为横轴的电阻率剖面数据，该数据格式为“水平距离/米深度/米电阻率/欧姆米”。

步骤1035：利用野外RTK记录的高程数据，将步骤1034中数据结果的深度转换为标高。

步骤1036：以纵轴为标高，横轴为剖面距离，对反演结果模型文件用Surfer软件进行插值。然后再次利用RTK记录的高程数据对插值后数据进行白化，获得带地形的电阻率分布特征断面图。

步骤104：对所述分布断面进行深度的标定和校正。

通过资料收集或自测方式获取一口以上的、经过剖面或剖面附近的钻孔，根据其岩心编录或电阻率测井曲线结果中对应砂岩、砂砾岩、砾岩层的位置，对反演结果中的中高阻电性层位进行标定和校准。本次实例中主要的砂岩层顶底界面位置与步骤103中的1036步骤获得电阻率分布特征断面图中10～30欧姆米的电性层位范围对应。记录砂岩层顶底界面深度[d]＝(d1、d2、d3、d4…dn)，记录断面反演电阻率层位顶底界面深度[D]＝(D1、D2、D3、D4…Dn)(如图2所示)。当断面层数与实际编录结果不相符时，可将编录结果中的若干薄层看做一个合并层，并记录合并层顶底面信息)。将上述两组数据[d]、[D]进行最小二乘拟合。该步骤通过编写MATLAB代码实现，具体代码如下：

d＝[d1,d2,d3,d4,…,dn]；％定义钻孔揭露砂岩顶底界面

D＝[D1,D2,D3,D4,…,Dn]；％定义反演断面推断砂岩顶底界面

[a,b]＝polyfit(d,D,1)；％获得反演结果深度方程系数a,b

对获得的拟合方程y＝ax+b，将步骤103中的1034步骤获得反演结果数据中“深度”一列数据代入x中进行转换，用获得转换后的y数据替换原有深度数据。再重复步骤1035、1036过程，重新绘制剖面电阻率断面图。

步骤105：基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分。

利用步骤104获取的电阻率断面结果和解译原则，通过沿等值线变化较快区域追索的方式划分主要砂体顶底界面，并根据沉积地区层位的横向连续性和相邻剖面的一致性等特征，划分整个测区所有剖面上中高阻层位展布形态，并将其标记为砂岩型铀矿成矿有利砂体，最终从剖面上获取所需的找矿信息，主要包括砂体厚度、砂体顶底板埋深等。

图3为本发明实施例基于广域电磁法的砂岩型铀矿砂体识别系统结构示意图，如图3所示，所述系统包括：

数据采集模块201，用于采集地浸砂岩型铀矿沉积盆地中沿剖面不同测点处电压值的时间序列；

转换模块202，用于将所述不同测点处电压值的时间序列转换为视电阻率；

反演计算模块203，用于对所述视电阻率进行反演计算，得到剖面下方电阻率随深度的分布断面；

标定和校正模块204，用于对所述分布断面进行深度的标定和校正；

划分模块205，用于基于标定和校正后的分布断面对砂体进行划分。

其中，所述数据采集模块201具体包括：

采样点确定单元2011，用于确定采样点；

接收端频率调节单元2012，用于确定广域电磁仪接收端频率；

发射极布设单元2013，用于布设广域电磁仪发射极；

电压值的时间序列采集单元2014，用于在所述采样点上采用广域电磁仪的铜棒或不极化电极采集电压值的时间序列。

所述转换模块202具体包括：

电阻率和相位数据确定单元2021，用于确定单点不同频率的电阻率和相位数据；

“飞点”数据删除单元2022，用于删除所述单点不同频率的电阻率和相位数据中的各频点叠加前产生的“飞点”数据；

点位数据、发射电流数据获取单元2023，用于获取测点点位数据、发射电流数据；

视电阻率确定单元2024，用于基于所述测点点位数据、发射电流数据以及删除“飞点”数据后的单点不同频率的电阻率和相位数据确定视电阻率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。