犆犛犃犕犜与广域电磁法在松辽盆地北部低阻区砂岩型铀矿勘查中的试验对比

更新时间:2023-05-12 23:20:32 阅读: 评论:0

第44卷 第3期2022年5月
武汉健身教练培训物探化探计算技术
COMPUTINGTECHNIQUESFORGEOPHYSICALANDGEOCHEMICALEXPLORATION
Vol.44 No.3
May2
022 
收稿日期:2021 04 08
基金项目:中国核工业地质局基础地质专项(201722-3)第一作者:谢明宏(1986-),男,工程师,主要从事物探生产、研究工作,E mail:xieminghong
0207@163.com。文章编号:1001 1749(2022)03 0344 09CSAMT与广域电磁法在松辽盆地北部低阻区
砂岩型铀矿勘查中的试验对比
谢明宏a,
(核工业航测遥感中心a.
铀资源地球物理勘查技术中心重点实验室,b.河北省航空探测与遥感技术重点实验室,石家庄 050002
)摘 要:为探索不同电磁方法在低阻区的有效探测深度及砂体识别能力,从铀矿地质勘查工作的实际出发,在松辽盆地北部低阻覆盖区昌盛地段开展了可控源音频大地电磁法(CSAMT)和广域电磁法的对比试验。通过试验剖面资料的反演处理,结合研究区地质及钻探资料的综合分析,总结了两种方法在低阻区的有效探测深度和对不同岩性的分辨能力。通过对二者原始数据曲线和各自频率特性对比,分析了两种不同方法的有效探测深度,并结合钻孔资料对两者的剖面反演结果进行了对比研究。研究结果表明,CSAMT法在低阻区对埋深800m以浅的“泥-砂-泥”互层能够有效识别;广域电磁法在同一低阻区其有效探测深度大于CSAMT法(超过800m)。因此,在松辽盆地低阻区,CSAMT适用于探测目标体埋深≤800m的区域,而广域电磁法可适用于解决更深目标体的探测问题。
历届奥运会回顾
关键词:昌盛地段;低阻区;CSAMT;广域电磁;有效探测深度
net transport中图分类号:P631.2  文献标志码:A  犇犗犐:10.3969/j
.issn.1001 1749.2022.03.100 前言
松辽盆地是我国北方大型中新生代沉积盆地之一,不仅石油天然气丰富,而且砂岩型铀矿成矿潜力也很大,已发现了宝龙山、大林等铀矿床,找矿成果
显著[
1-2]
。近年来,为配合盆地铀矿区域调查评价工作,在局部地段开展了大比例尺的可控源音频大地电磁(CSAMT)法勘探,取得了一定的地质效果,但发现一个主要问题是该区普遍存在较厚的泥岩低阻层,CSAMT法的探测深度受到一定限制。其中在松辽盆地北部中央凹陷区有效深度在600m以浅,无法满足对目的层探测深度的要求。为此,2019
年在松辽盆地北部低阻区开展了物探技术方法试验
研究,取得了一些研究成果,为该区今后物探方法选择提供了重要依据。
CSAMT法和广域电磁法在试验研究结果中
具有较好的效果,也有一定的区别,值得进一步研究。为探索电磁法的有效探测深度及深部“泥-砂-泥”
互层结构分辨能力,选取了科研项目试验中在昌盛地段(ZKB3-1钻孔附近)的CSAMT法和广域电磁法进行对比研究,通过试验剖面数据的反演处理和综合解释,总结了在低阻区内两种方法的有效探测深度及“泥-砂-泥”互层结构地层的分辨能力,为区内铀矿勘查提供了新的勘探方法。
1 方法原理
1.1 可控源音频大地电磁测量原理
CSAMT法是一种通过使用人工控制场源以获得更佳探测效果的电磁测深法。可通过改变发射源的发射频率进行测深,利用测量相互正交的电场和磁场分量计算卡尼亚电阻率[3]。
ρ=
5犳
犈狓
犎狔
(1)
在式(1)中,CSAMT法所使用的人工场源为电性源,是在有限长(1km~3km)的接地导线中供以音频电流,产生相应频率的电磁场。电性源的收发距离可达十几千米,用以加大探测深度。
CSAMT法常采用电偶源,旁侧观测装置。一般要求场源和测深点之间的距离要达到3倍~5倍
的趋肤深度(δ=503ρ
miking槡犳,其中δ为趋肤深度,ρ为探区内预期的平均电阻率,犳为工作频率)。在平行于场源中垂线两边张角各30°的扇形区域内逐点观
测电场分量犈
狓和与之正交的水平磁场分犎
特殊疑问句狔
振幅
和相位,进而计算卡尼亚电阻率和阻抗相位。1.2 广域电磁法原理
为了能在广大的非“远区”进行电磁测深,何继善院士[4]提出了广域电磁测深法。此处的“广域”实际上是指广大的非远区区域,当然也包括广大的远区。在广域电磁中,以电偶极为场源,测量电场的狓分量,定义广域视电阻率。广域视电阻率是地下电性不均匀体和地形起伏的综合反映,能够反映介质电性的空间变化,或者说视电阻率是空间上介质真电阻率的复杂加权平均[4-5]。
犈狓=犐d犔
2πσ狉3
[1-2sin2φ+e-犻犽狉(1+犻犽狉)]
(2)
式(2)是均匀大地表面上水平电偶极源的犈
狓的严格地、精确地数学表达式。根据式(2)可以定义广域意义上的视电阻率为式(3)。
ρ犪=犓犈-犈狓Δ犞犕犖
犉犈-犈
(犻犽狉)
(3)
式中:
犓犈-犈
狓=
2π狉3
d犔·犕犖
(4)
Δ犞犕犖=犈狓·犕犖(5)犉犈-犈
(犻犽狉)=1-3sin2φ+e-犻犽狉(1+犻犽狉)
(6)
任取一个可能的电阻率值,并将发送电流犐,源尺寸d犔、方位角φ、工作模式ω等参数一起代入式(4),利用迭代计算,直至达到满意的精度为止。并把此ρ值作为工作频率的最佳值,用于下一步的计算。
由于准确电阻率公式的提出,可以只测量一个分量,而不必要同时测量两个相交的电场与磁场,而且所测得的单分量并不会减少地电信息的获得。在某个区域进行勘探时,选择电场还是磁场,观测水平
分量还是垂直分量,都可以依据现场条件做出选择。在包括远区与非远区的广大区域内,观测人工伪随机电磁场的一个分量而不是两个,计算广域视电阻率值,获得深部地质信息。
2 研究区概况
2.1 地质概况
研究区位于松辽盆地北部东北隆起区海伦隆起带西侧(图1~图2),行政区划属于齐齐哈尔市克东县昌盛乡。近年来在东北隆起区的地质勘探中,泉头组、姚家组均发现了有意义的铀异常显示,异常砂体厚度大,成矿潜力巨大。因此,主要找矿目标层为上白垩统泉头组、姚家组[6-9]。
基底主要为海西花岗岩。中生代沉积盖层自下至上有上白垩统泉头组、青山口组、姚家组和嫩江组。
1)泉头组(K2狇):研究区泉一段普遍缺失。泉二段下层为灰色沉积建造,厚度大于290m,由灰色混杂砾岩、含泥粗砂岩、含泥含砾粗砂岩、含砾粗砂岩、钙质粗砂岩、粗砂岩、泥岩等组成,砂体内碳屑含量相对较高,还原容量较大,发育厚大砂体;泉二段上层由灰绿色含砾粗砂岩、粗砂岩、泥岩、灰色泥岩等组成,顶部见砖红色泥岩,地层厚约110m左右。泉三段地层厚度大于400m,砂泥比值低,地层中泥质层增厚;为由砖红色泥岩、砂质泥岩与灰绿色、浅灰色含砾粗砂岩、含泥粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩等组成的红色沉积建造,砂体厚大者少,有机质含量较低。泉
四段地层分布面积广,可见地层厚度106m,地层由砖红色泥岩、与灰色、浅灰色含砾粗砂岩、含泥粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩等组成,砂体厚大者少,有机质含量不高。
rainy
2)青山口组(K2狇狀):主要发育浅湖相-半深湖相细碎屑沉积组合,为一套灰黑、深灰色泥岩为主夹油页岩、灰色砂岩和粉砂岩灰色沉积建造厚215m。青一段以灰黑、灰绿色泥岩为主,其次为灰色砂岩、粉砂岩;青二、三段主要为杂色泥岩。
i will always love you翻译
3期谢明宏:CSAMT与广域电磁法在松辽盆地北部低阻区砂岩型铀矿勘查中的试验对比   
图1 构造单元示意图Fig.1 Sketchmapo
ftectonicuni
t图2 研究区试验剖面位置图
Fig.2 Locationmapoftestsectioninstudya
rea  3)姚家组(K2
狔):岩性由紫红、灰绿、棕红色泥岩与绿灰、灰白色砂岩,呈略等厚互层,厚度一般为20m~160m,最厚为260m。该组横向相变较大,东部以棕红色泥岩为主,中部以灰绿色、灰黑色泥岩为主,西部和北部则以杂色砂砾岩、砾岩夹紫红色泥岩为主。
4)嫩江组(K2
狀):嫩一段分布广泛,厚近200m,多超覆沉积在姚家组及其他地层之上;主要由灰绿色、
灰黑色夹灰色细砂岩、中砂岩及薄层紫红色泥岩等组成。嫩二段为厚层泥质细碎屑沉积,地层内化
石丰富,区内可见最大厚度为252m。嫩三段可见厚度130m,主要由灰绿、灰白、灰色细砂岩、粉砂岩与灰色泥岩互层组成,顶部夹紫红色泥岩,边部见砂岩及含砾砂岩等。嫩四段厚度大于100m,由灰绿色泥岩、
粉砂岩、细砂岩、中粗砂岩等互层,顶部夹紫红色泥岩,局部为紫红色夹灰绿色泥岩,边部见砂砾岩。5)第四系(Q)
:以冲洪积物、砂砾石、黏土和冲积物为主。
2.2 电阻率特征
收集了研究区附近钻孔的测井电阻率资料,各地层岩性电阻率统计结果见表1。
由表1可知,研究区内各地层的电阻率值为7Ω·m~1
13Ω·m。其中嫩江组二段和青山口组平均电阻率分别为7.2Ω·m和10.6Ω·m,其他各地层平均电阻率值为14.4Ω·m~18.2Ω·m;
第四系电阻率值均值为28.8Ω·m与下伏地层泥岩、粉砂岩、细砂岩存在一定电性差异;基底华力西期花岗岩电阻率值均值为113Ω·m与上覆盖层电性差异较大。由此可见,各地层岩性组成成分不同时,地层间存在一定的电性差异,为在研究区开展电磁法探测提供了物性前提。
43    物探化探计算技术44卷
表1 研究区地层电阻率特征统计表
Tab.1 StatisticalTableofformationresistivitycharacteristicsinstudyarea
序号地层电阻率范围/Ω·m电阻率均值/Ω·m岩 性电性特征1第四系27.6~32.028.8冲洪积物、砂砾石、黏土中高阻
2嫩江组6.4~9.07.2以泥岩为主,主要为嫩二段低阻9.0~22.014.4
岩性以泥岩、粉砂岩为主,细砂岩次之,局部
有砾岩,主要为嫩一、三、四、五段
中低阻
最大静摩擦力3姚家组3.2~27.315.9以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主,泥砂互层中低阻4青山口组6.1~15.610.6泥岩为主,粉砂岩次之,夹薄层细砂岩中低阻5泉头组7.0~34.218.2细砂岩、粗砂岩和砾岩为主,夹泥岩中阻6印支期92~118113.2花岗岩高阻  据核工业二四 研究所钻孔测井视电阻率资料[9
图3 ZKB3-1柱状及测井电阻率图
Fig.3 ZKB3-1columnandlogresistivitychart
2.3 试验剖面地质体电性特征
试验剖面L3-1线位于松辽盆地北部东北隆起区海伦隆起带北西侧,钻孔ZKB3-1位于测线中部(图2)。
图3为ZKB3-1柱状及测井电阻率图。根据
钻孔揭露情况,地层自下而上分别为泉头组(K
2狇
)、
青山口组(K
2狇狀
)、姚家组(K
2狔
)、嫩江组(K
acc2狀
,主要为嫩江组1、2段)和第四系(Q)。
钻孔剖面揭露的6个地层与测井电阻率对应关系如下:第一层-20.8m~0m段,电阻率值25Ω·m~46Ω·m,为第四系松散砂、黏土;第二层20.8m~154.75m段,电阻率平均值约18Ω·m,为嫩江组二段泥岩;第三层153m~216.5m段,电阻率值18Ω·m~42Ω·m,为嫩江组一段泥岩、粉砂岩;第四层216.5m~295.90m段,电阻率值14Ω·m~57Ω·m,为姚家组泥岩、粉砂岩、细砂岩;第五层295.90Ω·m~374.75m段,电阻率值约13Ω·m~60Ω·m,为青山口组泥岩、细砂岩,泥岩为主;第六层374.75m~525m段,电阻率值约13Ω·m~102Ω·m,为泉头组泥岩、砂岩或砾岩。
图4为ZKB3-1深部推测泉头组底界埋深示意图(拜2、拜3钻井资料来自石油钻井资料)。由图4可知,参照浅部各钻孔对应情况,按其趋势类推ZKB3-1深部泉头组底界线埋深约880m。
2.4 研究区地电模型
根据研究区已知岩石电阻率特征统计分析,得出如下地电结构:
1)嫩江组二段和青山口组主要以泥岩为主,电阻率值最低,可作为相对低阻标志层。
2)嫩江组一段以细砂、粉砂为主夹泥岩,电阻率整体为相对中低阻特征。
3)姚家组以泥岩、粉砂岩、细砂岩为主,泥砂互层,整体电阻率为相对中低阻特征。
3期谢明宏:CSAMT与广域电磁法在松辽盆地北部低阻区砂岩型铀矿勘查中的试验对比   
英文名大全
图4 ZKB3-1深部推测泉头组底界埋深示意图Fig.4 SketchmapofZKB3-1inferringtheburialdepthofthebottom
  boundaryofQuantouformatio
图5 CSAMT和广域电磁法反演电阻率及地质解释断面图
Fig.5 Sectionsofinversionresistivityandgeologicalinterpretationinferredby  CSAMTandwide-areaelectromagneticmethod
(a)CSAMT;(b)广域电磁法
  4)泉头组二段、三段、四段岩性不同,电阻率特征变化不一。泉头组四段主要以砂岩、砾岩为主,泥岩次之,电阻率为相对中低阻特征;泉头组三段砂泥比值低,电阻率为相对低阻特征;泉头组二段主要以砂岩、钙质砂岩和砾岩为主,电阻率为相对中阻特征。
3 数据采集和数据处理
本次试验剖面长2.5km,点距为100m(图2)。CSAMT法使用的仪器为加拿大凤凰公司的V8多功能电法仪;广域电磁法使用的仪器为湖南继善高科公司的广域电磁法仪。
CSAMT数据处理主要包括预处理及正、反演处理两个阶段,本次数据处理软件主要采用美国Zonge公司的软件包。预处理主要包括静态校正、远区数据频点的选择、噪声处理等内容,使用软件包括CMTPro和Astatic。反演处理主要包括地电模型建立及正演、反演参数选择、反演处理及成图,使
3    物探化探计算技术44卷

本文发布于:2023-05-12 23:20:32,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.wtabcd.cn/fanwen/fan/90/106250.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:砂岩   电阻率   泥岩   电磁
相关文章
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2022 Comsenz Inc.Powered by © 专利检索| 网站地图