深部矿产资源勘查用空-地-井立体地球物理探测方法技术

本发明专利技术提供了深部矿产资源勘查用空

【技术实现步骤摘要】
深部矿产资源勘查用空
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地
‑
井立体地球物理探测方法


[0001]本专利技术属于矿产勘察探测方法
，具体涉及深部矿产资源勘查用空
‑
地
‑
井立体地球物理探测方法。

技术介绍

[0002]地球物理勘查以勘探目标与围岩间物性差异为基础，通过获取重、磁、电、震等地球物理数据来研究地下空间地质结构特征。在地球内部结构探测、矿产资源勘查、矿产成因解释、矿产储量计算等方面获得广泛应用。近年来，随着硬件设备的升级和计算机技术的快速发展，地球物理勘探装备精度与效率都有了很大提高，发展了高精度航空、地面和井中等地球物理测量与解释手段，推动着地球物理勘查方法技术体系的优化与改进。
[0003]深部矿产资源潜力巨大且是今后的主要找矿方向，但浅部覆盖层对深部地球物理信号具有遮档、隔离和低阻屏蔽等作用，并且埋藏深度大的矿产在地表的地球物理信号更弱，而且容易被浅部场源掩盖，使得找矿难度大，需要针对厚覆盖层特点开展方法技术研究和勘查理论创新。航空地球物理勘查具有效率高、成本低、无地形限制等优点，但其勘探精细程度较低；地面地球物理勘探具有探测分辨率高等优点，但效率低；井中地球物理勘探垂向分辨率高，但控制范围很小，某种单一数据的反演均难以实现对厚覆盖区深部矿产资源的有效勘查。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，针对深部矿产资源勘探，对方法技术的主要需求是利用多源信息有效揭示深部场源的分布。地球物理数据中的地面重力勘查技术与磁法勘查技术因为其为被动源测量技术，其观测信息为地下地质体密度与磁性产生的综合场，探测深度可以很好的满足深部矿产探测的要求，但因其综合场效应的影响，深部成矿地质体物性产生的弱信号容易被浅部覆盖层物性产生的强信号干扰，使得对深部弱信号反演与解释的精度受到影响。
[0005]随着航空测量技术的发展，航空重磁勘查方法逐渐成熟，航空重磁测量的优势不仅是可以快速、无地域限制，并且由于比地面重磁勘查技术观测面更高，数据分析手段表明航空测量减弱了浅层强信号在整体异常中的占比，提升了深部弱信号反演与解释的范围精度，具体如图2中的空
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地
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井地球物理勘查重力与地下密度模型观测数据模拟图所示，但是由于观测面更高，深部弱信号的响应同样受到了影响，后期反演与识别的整体物性存在一定的误差。通过将航空与地面的重磁数据特点进行结合，建立以空
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地重磁联合为基础的勘查技术体系，结合电、震、井等其他地球物理数据约束，利用空
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地
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井地球物理数据的协同有效实现对深部矿产资源分布的精细反演，具体方案如图1所示。
[0006]由于航空重磁勘查速度快，受地形影响小，并且航空重磁数据更加凸显深部场源的信息，因此是厚覆盖区勘查的主要手段。地面重磁数据更加凸显浅部场源信息，因此航空重磁数据联合地面重磁数据可以显著提升反演分辨率，但是依旧存在反演精细度不高的缺
点，为此利用地面电法、地震数据约束，可以提升对深部场源(成矿地质体)精细结构反演的精度。井中物性可以有效的改善空
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地地球物理数据反演的垂向分辨率，所以可利用井中测量数据的成层性特点进行约束，实现深部场源(成矿地质体)的高分辨率物性反演。基于这一勘查方法的特点，提供了深部矿产资源勘查的空
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地
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井立体地球物理协同探测方法，空
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地
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井协同旨在发挥不同类型数据的优点，实现勘探目标的精确定位，从而提高钻探成功率，降低勘探成本，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：深部矿产资源勘查用空
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地
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井立体地球物理探测方法，包括以下步骤：
[0008]基于厚覆盖区的已有地质和地球物理资料进行正演模拟分析，通过奇异值谱和深度分辨率图确定航空重磁勘查的最佳飞行高度、比例尺、精度等，进行高分辨率航空重磁勘查；
[0009]当地下空间剖分为n1个单元体，地表观测点为n个时，重磁异常的表达式可以写为：
[0010][0011]其中，d是重力或磁异常，m是密度或磁化率，A是由单位密度单元体在观测点处的正演重磁异常组成的核函数矩阵。
[0012]通过实测重磁异常d与剖分获得的核函数矩阵A来求解公式1获得物性变化m的过程就是三维物性反演；
[0013]剖分四面体单元的正演响应组成的核函数矩阵A可以分解成以下形式：
[0014][0015]其中，i为奇异值的序号，序号越大代表越深场源所对应的奇异值，Λ为奇异值矩阵，是对角矩阵且对角线元素为具有非负性并随着i的增加递减的奇异值σ
i
，U与V为左奇异矩阵和右奇异矩阵，u
i
与v
i
为左奇异向量和右奇异向量，t的大小是A矩阵行数和列数中较小的数。奇异值σ
i
的幅值大小体现了反演的分辨率高低，所以我们通过奇异值曲线可以对比出不同的剖分模式下核函数矩阵对反演分辨率的影响。
[0016]通过公式2中奇异值分解方法，可以推导出公式1的本征解为：
[0017][0018]深度信息的关键在右奇异矩阵v
i
，其为正则化解的基函数，基函数中高幅值部分对应的深度通过求和更易于获得高分辨率的结果，需要知道第i个奇异值矢量v
i
在三维空间中到达了多深。
[0019]所以针对结构网格剖分，将每个v
i
转换到N
x
×
N
y
×
N
z
的三维空间，三个分量分别代表剖分单元在x、y、z方向的数量，每个分量表示的是三维空间中剖分块体处的深度分辨能力，将相同深度层的v
i
求取二范数获得s
i
[0020][0021]由于vi的标准正交特征，s
i
中的每个元素都在0到1之间。
[0022]s
i
幅值与各层剖分深度对应，大小代表第i个奇异向量中所携带的各深度信息量。s
i
组成的矩阵就代表了所有奇异值向量的深度信息，称为深度分辨率图(Depth
‑
resolution Plot，DRP)。
[0023]通过深度分辨率图中的高幅值参数的深度可确定反演中不同深度上的分辨率特征。
[0024]基于航空重磁数据反演结果，圈出有利找矿区带并开展局部区域或重点剖面的地面重磁测量，通过地面和航空重磁数据的耦合反演揭示场源目标的分布：
[0025]目标函数如下：
[0026][0027]其中，和代表联合反演中两种物性在重磁交叉梯度联合反演中分别代表密度和磁化率，和为由电震数据计算的参考密度与参考磁化率，和代表重磁异常观测数据，A1和A2代表剖分四面体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.深部矿产资源勘查用空
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地
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井立体地球物理探测方法，其特征在于：包括以下步骤：基于已有地质和地球物理资料利用所建立的初步模型的数学奇异值和深度分辨率图确定航空重磁勘查方案，开展大面积高分辨率航空重磁探测；基于航空重磁数据反演结果，在圈定的有利成矿区带开展局部区域或重点剖面的地面重磁测量，通过航空与地面重磁异常的高分辨率耦合反演，更好地揭示深部场源的分布特征；针对密度和磁化率结构所揭示的资源分布潜力区开展电法或者地震剖面测量，从而实现空
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地重磁与电法、地震数据的联合反演，准确地获取深部场源的分布；利用垂向分辨率较高的钻井数据或者已有的钻孔数据为约束，开展空
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地
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井联合约束反演，更精确地实现深部场源物性分布获取，以及成矿地质体定位预测与资源潜力评价。2.根据权利要求1所述的深部矿产资源勘查用空
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地
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井立体地球物理探测方法，其特征在于，航空重磁数据的测量方案设计是依据已有地质和地球物理资料所建立的地下模型的数据奇异值和深度分辨率图来...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊盛青，马国庆，孟庆发，王林飞，周锡华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：