一种电阻率测深数据处理解释与绘图方法与流程

1.本发明涉及电阻率测深的数据解释及绘图领域，具体公开一种电阻率测深的解释及绘图方法。


背景技术：

2.时间域电阻率测深方法越来约多地在生产中应用，并且取得了良好的找矿效果，但是如何对电阻率测深数据进行处理与解释，历来是困扰基层物探工作者的一个难题，其实，这一难题在我国的高等院校早已经解决，只是基层工作单位的信息沟通不畅或经济等问题，各高校的研究成果没有在大部分基层工作单位应用而已。另外，随着科学技术的不断进步，频率域电磁测深方法也被广泛应用，特别是近年，各单位购买了v8、eh4等国外先进的电磁测深设备，限于经济与技术上的限制，频率域电磁测深的数据很多停留在数据处理阶段，而没有达到定量解释的层面。我们知道，直流电阻率测深法(简称电测深)是在同一测点上逐次扩大电极距，使探测深度逐渐加大，这样可得到观测点处沿垂直方向由浅到深的视电阻率与视极化率变化情况。引起视电阻率与视极化率变化的主要因素为各电性层的厚度、电阻率与极化率的大小、层数的多少及电极距的长短。由不同电性层组成的地质断面称地电断面，通过对电测深曲线反映的地电断面的分析，便可了解测点下部地质情况的垂向变化。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种电阻率测深的数据解释与绘图方法，它能够实现电测深数据的定量解释，为基层物探技术人员提供了一种参考，并大大减轻了劳动强度，提高基层物探技术人员电测深解释水平。
4.本发明的技术方案如下：一种电阻率测深的数据解释与绘图方法，该方法所包括如下步骤：
5.步骤1：整理原始数据并准备程序所需数据格式；
6.步骤2：绘制各测深点电阻率曲线；
7.步骤3：判断各点电阻率曲线类型；
8.步骤4：根据电阻率曲线类型给定电性层电阻率ρi及厚度hi；
9.步骤5：运行电阻率一维反演程序，计算t函数拟合误差；
10.步骤6：保存并输出程序的解释结果；
11.步骤7：绘制电阻率等值线断面图及地质断面图。
12.所述步骤1的具体步骤：
13.步骤1.1：每一个电测深点都包含很多信息，作为电测深工作的第一步就是按规范整理好每个测深点的数据及相关信息。由于野外记录的是电极距、电压、电流等数据，所以工作人员要第一时间检查所测量的电压与电流及极化率是否符合要求，根据电压与电流计算出各极距下面的电阻率参数，并及时整理好记录本，作为原始资料存档；
14.步骤1.2：在野外实际生产中，电阻率测深一般采用对称四极装置，该装置的特点是am＝nb，记录点在mn的中间。根据步骤1.1中所整理的各点野外记录的是电极距、电压、电流等数据；进行装置系数k
ab
及视电阻率ρs的计算：
[0015][0016][0017]
步骤1.3：将每个点数据中的ab/2、电阻率数据复制在文件名为scc的 excel表格中，并在ab/2数据上方标注数据组数，将文件名为scc的excel表格放在电测深一维反演程序的文件夹里，以供电阻率测深一维反演程序读取。
[0018]
所述步骤2的电阻率测深曲线的绘制，是以步骤1中所计算的视电阻率及电极距为基础的。
[0019]
所述步骤2的具体步骤：
[0020]
步骤2.1：根据步骤1中所整理的原始电阻率数据进行电阻率绘制，将其绘制在模数为6.25cm透明双对数坐标纸上，纵坐标轴为ρs(ω
·
m)，横坐标轴为ab/2(m、或ao(三级)或oo(偶极))；
[0021]
步骤2.2：按实测数据点图，并以直线分段连接，曲线的首尾端应分别注明相应的ρs值，在曲线上方标明点号、坐标、高程、电极排列方向、测量电极距系列及日期；
[0022]
步骤2.3：同测点的电测深曲线，不得绘制在同一图中的同一坐标系内，但电测深对比图不受此限；
[0023]
步骤2.4：经定量解释的电测深曲线，应注明解释所得参数。
[0024]
所述的步骤3中绘制的电测深曲线可用缩小的电测深曲线表示，也可用曲线类型符号表示；当以曲线图表示时，应以ρs为横坐标轴，ab/2为纵坐标轴，曲线首尾应标明其ρs值，绘制的电阻率测深曲线图的横纵坐标应采用对数坐标系，如此绘制的图件看起来更直观、易判断其类型。绘制的电测深曲线与电法勘探教程(傅良魁著)中已知的电测深曲线类型进行对比，从而确定曲线的类型(见图1)。
[0025]
所述步骤4需打开电测深一维反演程序，根据步骤3所确定的电阻率测深曲线类型，给定该程序中的地层层数、各地层厚度及各地层视电阻率。具体步骤如下：
[0026]
步骤4.1：双击打电测深一维反演程序；
[0027]
步骤4.2：根据步骤3中判断的电测深曲线类型，给定程序中所需的地层层数、各地层厚度hi及各地层视电阻率ρi。
[0028]
所述步骤5的具体步骤：
[0029]
步骤5.1：给定程序中所需的地层层数、各地层厚度hi及各地层视电阻率ρi后，运行电测深一维反演程序，点击“计算t函数”按钮；
[0030]
步骤5.2：t函数的算法如下：
[0031]
对于水平层状介质的电阻率测深，电测深曲线的数字解释成为主要方法，根据抽样定理使其离散化，经褶积滤波使其转换成函数t曲线，然后由所给的各层参数经积分变换计算出理论t函数曲线，当二者基本吻合时，用于计算理论t曲线的各层参数即为实测曲线的解。具体程序如下：
[0032]
步骤5.21：选定取样间隔，离散ρs曲线的取样间隔取为(lg10)/3；
[0033]
步骤5.22：滤波系数采用傅良魁先生著的《电法勘探教程》所载的系数，共12个,分别为0.0060、-0.0783、0.3999、0.3492、0.1675、0.0858、0.0358、 0.0198、0.0067、0.0051、0.0007、0.0018；
[0034]
步骤5.23：根据如下公式1.1把实测的ρs曲线转换成函数t曲线(在计算之前首先根据ρs曲线趋势把ρs曲线的首尾两端各向外延长3个点，避免损失实测值)；
[0035][0036]
式中:ρs(n
△
x)是按一定的取样间隔离散化后的实测曲线，
[0037]
a[(n
0-n)
△
x]是与取样间隔有关的滤波系数。
[0038]
步骤5.24：根据所给的各层参数(ρi，hi)公式1.2计算理论t函数曲线。
[0039][0040]
步骤5.25：采用人机互动的方法，给定层参数，使得实测的t与理论的t 拟合。采取最小二乘法计算拟合度，使得拟合的曲线达到最优。
[0041]
所述步骤6的具体步骤：
[0042]
步骤6.1：经过步骤5中的操作，自动计算出理论t函数与实测t函数的拟合误差，如果拟合误差小于3％，则认为解释结果较为接近实际地质情况，可以点击程序中的“保存图片”按钮，进而输出解释结果；
[0043]
步骤6.2：如果拟合误差大于3％,说明拟合曲线与实际地质情况相差较大，此时需重新给定地层层数、地层厚度及地层视电阻率参数，并重新计算t函数，直至理论t函数与实测t函数的拟合误差小于3％为止，在重复上述步骤，进而输出解释结果。
[0044]
所述步骤7如下：
[0045]
步骤7.1：根据原始的各测深点电阻率测量，按照以下原则绘制电阻率等值线断面图：
[0046]
(1)测深剖面线为横坐标轴，用算术坐标；垂直向下的ab/2为坐标纵轴，诸测深点位置为纵轴原点；
[0047]
(2)在相应供电极距上标出ρs值；
[0048]
(3)沿垂向断面勾绘ρs等值线。
[0049]
步骤7.2：根据所绘制的电阻率断面图，对其进行定性解释：
[0050]
定性解释：根据曲线类型的不同，划分同类型区，在可能的条件下，根据地质和电性资料作出不同类型曲线和地质断面的对比，说明不同类型曲线变化的原因，当地质资料不足时，应提出不同类型曲线变化的初步假设；总之，根据曲线类型图给出工作区地质断面和构造粗略的概念。视电阻率等值线断面图是定性解释用的比较多的一种图件，一定的地电断面对应一定的视电阻率等值线断面图，但由于电测深的体积作用，二者的图形并不是等同的，对于非水平层和有限体来说，视电阻率等值线断面图还与布线的方向有关。
[0051]
步骤7.3再根据步骤6中输出保存的各测深点的解释结果，对剖面进行定量解释：
[0052]
以程序中解释的各测深点的地层层数、视电阻率及各地层厚度为基础，将各点电阻率绘制与断面图上，进而连接等值线，根据当地的地质条件、岩性及各岩性岩石的电性规
律，推断出各电性层的岩性，从而绘制出最终的地电断面图。
[0053]
本发明的有益技术效果在于：1.操作简单、方便，易于基层物探人员操作； 2.提高工作效率；3.为基层工作者提供一种电测深定量解释程序；4.方法简单、经济可行。
附图说明
[0054]
图1是电阻率测深曲线类型图
[0055]
图2是数据记录格式
[0056]
图3是excel表格数据读取格式
[0057]
图4是xx剖面xx点电测深曲线；
[0058]
图5是xx剖面xx点电测深定量解释结果
[0059]
图6是xx剖面视电阻率等值线断面图
[0060]
图7是xx剖面定性解释地质断面图
[0061]
图8是xx剖面定量解释的地电断面图
[0062]
图9是xx剖面定性解释的地质断面图
具体实施方式
[0063]
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。
[0064]
实现本发明的目的的技术方案：一种电阻率测深的数据解释与绘图方法，该方法所包括的如下步骤：
[0065]
步骤1.1：每一个电测深点都包含很多信息，作为电测深工作的第一步就是按规范整理好每个测深点的数据及相关信息。由于野外记录的是电极距、电压、电流等数据，所以工作人员要第一时间检查所测量的电压与电流及极化率是否符合要求，根据电压与电流计算出各极距下面的电阻率参数，并及时整理好记录本，作为原始资料存档。本次实例测深剖面共23个测深点，将各点按照上述要求整理待用(见附图2)。
[0066]
步骤1.2：在野外实际生产中，电阻率测深一般采用对称四极装置，该装置的特点是am＝nb，记录点在mn的中间。根据步骤1.1中所整理的各点野外记录的是电极距、电压、电流等数据；进行装置系数k
ab
及视电阻率ρs的计算：
[0067][0068][0069]
步骤1.3：将每个点数据中的ab/2、电阻率数据复制在文件名为scc的 excel表格中，并在ab/2数据上方标注数据组数，将文件名为scc的excel表格放在电测深一维反演程序的文件夹里，以供电阻率测深一维反演程序读取(见附图3)。
[0070]
所述步骤2绘制电测深曲线，实现步骤2的具体步骤如下：
[0071]
步骤2.1：；根据步骤1中所整理的原始电阻率数据进行电阻率绘制，将其绘制在模数为6.25cm透明双对数坐标纸上，纵坐标轴为ρs(ω
·
m)，横坐标轴为ab/2(m、或ao(三级)或oo(偶极)；
[0072]
步骤2.2：按实测数据点图，并以直线分段连接，曲线的首尾端应分别注明相应的
ρs值，在曲线上方标明点号、坐标、高程、电极排列方向、测量电极距系列及日期；
[0073]
步骤2.3：同测点的电测深曲线，不得绘制在同一图中的同一坐标系内，但电测深对比图不受此限。
[0074]
步骤2.4：经定量解释的电测深曲线。应注明解释所得参数。
[0075]
步骤3为绘制的电测深曲线类型判断，可用缩小的电测深曲线表示，也可用曲线类型符号表示；当以曲线图表示时，应以ρs为横坐标轴，ab/2为纵坐标轴，曲线首尾应标明其ρs值，绘制的电阻率测深曲线图的横纵坐标应采用对数坐标系，如此绘制的图件看起来更直观、易判断其类型(见附图5)。绘制的电测深曲线与电法勘探教程(傅良魁著)中已知的电测深曲线类型进行对比，从而确定曲线的类型(见附图1)。
[0076]
步骤4：一维反演程序参数的给定，实现步骤4的具体步骤如下：
[0077]
步骤4：此步骤需打开电测深一维反演程序，根据步骤3所确定的电阻率测深曲线类型，给定该程序中的地层层数、各地层厚度及各地层视电阻率。
[0078]
步骤4.1：双击打电测深一维反演程序；
[0079]
步骤4.2：根据步骤3中判断的电测深曲线类型，给定程序中所需的地层层数、各地层厚度hi及各地层视电阻率ρi。
[0080]
步骤5为电阻率测深数据的定量解释，实现步骤5的具体步骤如下：
[0081]
步骤5.1：给定程序中所需的地层层数、各地层厚度hi及各地层视电阻率ρi后，运行电测深一维反演程序，点击“计算t函数”按钮；
[0082]
步骤5.2：t函数的算法如下：
[0083]
对于水平层状介质的电阻率测深，电测深曲线的数字解释成为主要方法，根据抽样定理使其离散化，经褶积滤波使其转换成函数t曲线，然后由所给的各层参数经积分变换计算出理论t函数曲线，当二者基本吻合时，用于计算理论t曲线的各层参数即为实测曲线的解。具体程序如下：
[0084]
步骤5.21：选定取样间隔，离散ρs曲线的取样间隔取为(lg10)/3。
[0085]
步骤5.22：滤波系数采用傅良魁先生著的《电法勘探教程》所载的系数，共12个,分别为0.0060、-0.0783、0.3999、0.3492、0.1675、0.0858、0.0358、 0.0198、0.0067、0.0051、0.0007、0.0018；’[0086]
步骤5.23：根据如下公式1.1把实测的ρs曲线转换成函数t曲线(在计算之前首先根据ρs曲线趋势把ρs曲线的首尾两端各向外延长3个点，避免损失实测值)；
[0087][0088]
式中:ρs(n
△
x)是按一定的取样间隔离散化后的实测曲线。
[0089]
a[(n0-n)
△
x]是与取样间隔有关的滤波系数。
[0090]
步骤5.24：根据所给的各层参数(ρi，hi)公式1.2计算理论t函数曲线。
[0091][0092]
步骤5.25：采用人机互动的方法，给定层参数，使得实测的t与理论的t 拟合。采取最小二乘法计算拟合度，使得拟合的曲线达到最优。
[0093]
所述步骤6输出定量解释结果，实现步骤6的具体步骤如下：
[0094]
步骤6.1：经过步骤5中的操作，自动计算出理论t函数与实测t函数的拟合误差，如果拟合误差小于3％，则认为解释结果较为接近实际地质情况，可以点击程序中的“保存图片”按钮，进而输出解释结果；
[0095]
步骤6.2：如果拟合误差大于3％,说明拟合曲线与实际地质情况相差较大，此时需重新给定地层层数、地层厚度及地层视电阻率参数，并重新计算t函数，直至理论t函数与实测t函数的拟合误差小于3％为止，在重复上述步骤，进而输出解释结果(见附图5)；
[0096]
步骤7为各种断面图的绘制，实现步骤6的具体步骤如下：
[0097]
步骤7.1：根据原始的各测深点电阻率测量，按照以下原则绘制电阻率等值线断面图：
[0098]
(1)测深剖面线为横坐标轴，用算术坐标；垂直向下的ab/2为坐标纵轴，诸测深点位置为纵轴原点；
[0099]
(2)在相应供电极距上标出ρs值；
[0100]
(3)沿垂向断面勾绘ρs等值线(见附图6)。
[0101]
步骤7.2：根据所绘制的电阻率断面图，对其进行定性解释：
[0102]
定性解释：根据曲线类型的不同，划分同类型区，在可能的条件下，根据地质和电性资料作出不同类型曲线和地质断面的对比，说明不同类型曲线变化的原因，当地质资料不足时，应提出不同类型曲线变化的初步假设；总之，根据曲线类型图给出工作区地质断面和构造粗略的概念。视电阻率等值线断面图是定性解释用的比较多的一种图件，一定的地电断面对应一定的视电阻率等值线断面图，但由于电测深的体积作用，二者的图形并不是等同的，对于非水平层和有限体来说，视电阻率等值线断面图还与布线的方向有关(见附图7)。
[0103]
步骤7.3再根据步骤6中输出保存的各测深点的解释结果，对剖面进行定量解释；
[0104]
以程序中解释的各测深点的地层层数、视电阻率及各地层厚度为基础，将各点电阻率绘制与断面图上，进而连接等值线，根据当地的地质条件、岩性及各岩性岩石的电性规律，推断出各电性层的岩性，从而绘制出最终的地电断面图与地质断面图(见附图8及附图9)。
[0105]
上面结合附图和实施例对本发做了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容可以采用现有技术。