多极距中梯观测与反演研究
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在 于观测 区 内的地下 空 间 ， 而 在测 区外 电导率 均匀 ，
基金项 目： 国家 自然科 学基金项 目（ ４ １ １ ６ ４ ０ ０ ４ ， ４ ０ ７ ７ ４ ０ ５ ７ ） ； 广西 自 然科学基金项 目（ 桂科 自０ ８ ３ ２ ２ ６ ３ ） ； 广西隐伏金属矿产勘查重点 实验室
建设项 目（ １ 】 一０ ３ １— ２ ０ ） ； 桂林理工大学科研启 动基金项 日
１ 期
吕玉增 等 ： 多极距 中梯 观测 与反演研究
・ ９ ３・
那么 ， 只需 知 道 供 电 电极 Ａ、 的坐 标 位 置 ， “ 。 、 ｒ Ａ和 ｒ 等 就 可 以计 算 ， 因此 仅 需要 在 观 测 区域 内进 行 有 效 网格 剖分 计算 ， 计 算 量将 大大 减少 。
导率 ； ＝ 一 。 ， 为 介 质 的 异常 电导 率 ； 为 电源 点 处 电导率 ； ｕ 为正 常 电位 。 有 限单元 法 求解 式 （ １ ） 的变 分 问题 ， 需 对 区域 进 行 网格 剖 分 、 单元分析 、 总体 合 成 和方 程 组 求
解 。中梯激 电 工 作 是 在 地 面 较 远 布 设 供 电 电极 Ａ
（ １ ／ ３—１ ／ ２ ） Ａ Ｂ范 围内平 移 观 测 。无 论是 剖 面 性 的
还是面积性 的中梯激电工作 ， 其数据解释程度不高 ，
只宜 作定性 或半 定量 解释 。中梯激 电成果 通常 以视 电阻、 视极 化率 的平 面剖 面 图和平 面等值 线 图表 示 ， 可用 于 圈定 异 常 的平 面分 布 ， 而异 常体 的埋深 、 产状 等往 往 只得 依 赖解 释人 员的经 验判 断 。 由于传 统 中 间梯度剖 面 观测 电场单 一 ， 且 观测 数据 信息量 少 ， 不
（ １ ．中国矿 业 大学 （ 北京 ）煤炭 资 源－ ９安 全开 采 国家重 点实验 室 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ．桂林 理工 大 学 广 西隐伏 金属 矿产勘 查 重点 实验 室 ， 广 西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
摘 要： 针对传统 中梯激 电效率高 、 数 据量少等 特点 ， 提出多极距中梯观测技术 ， 配合现有 的多通道 发射 、 接 收机 ， 可 在不增加太多工作量的情 况下 ， 尽可能采集更多的视 电阻率和视极化率数据 ， 以获取更多 的地 电信息 ， 进行二维反 演， 实现 中梯断面成像 。模型正演合成和初步实测数据 的反演表 明 ， 多极 距 中梯 观测与 反演 的结 果可基 本等效 于 对称 四极测深效果 ， 但工作效率成倍提高 ， 可推广应用 。 关键词 ：中间梯 度 ； 激发极化法 ； 多极距 观测 ； 反演
极 距 以不对 称供 电以增 加 电场 的 变化 ， 而且 采 用 变
ＭＮ观 测方式 ， 增 加 了多个 测 量极 距 ， 从 而尽 可 能 多
ｏ ｏ ｓ （ ｒ ， ， ｚ ） ］ ＝ ０ ， ∈ 厂 。
式 中： 力 为研 究 区域 ； 为 的 地 面边 界 ； 厂 为 的地下边 界 ； ， ｌ 为边 界 的外法 向方 向 ； 为介 质 的电
按照 Ｓ ｅ ｉ ｇ ｅ ｌ 理论 ， 体 极 化 效应 等效 于 电 阻 率 的 增大 ， 所 以 时间域 激 发极 化 法 的 正 演 问题 可 转 化 为 电阻率法 正 演 问 题 。 中梯 梯 度 法 在 地 面 Ａ（＋） 、 曰
面法 布设 一 对 Ａ Ｂ极供 电， ＭＮ 极 在 Ａ Ｂ极 中 间 ， 即
机
， 则 不需 增加 太多 工作 量 ， 就 可实 现 多极距 中
梯的观测 。现有的多道激 电仪 比单道激电仪更适合 多极 距 中梯观 测 ， 如近 年 投 入 市场 的多 通 道 发射 机 （ 如 ３道分布式 ） 、 接收机（ 如２ ０道集 中式） ， 就较适
用 于多极 距 中梯 观 测 。研 究 表 明 ， 改进 后 的 “ 多极 距 中梯 断面成 像 ” 具 有 良好 的应用 前景 。
地 获得 观测 数据 信息 ， 更宜 于二 维反演 成像 ， 形成 更 新 的“ 多极 距 中梯 断 面成像 ” 技术 。 在野外 工作 中 ， 常 规 通 用激 电仪 器 、 线架装备 ， 可 以作多极 距 中梯 观测 ， 但 切换 电极 观 测要 成 倍 增
加 工作 量 。若采 用 电极多 通道遥 控器 发射 机及接 收
中图分类号 ： Ｐ ６ ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０— ８ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ９ ２— ０ ６
中梯激 电 由于其快 速 、 高效 的工作 特点 ， 已广 泛
应 用 于金属 矿等 普查 中 。常规 的 中问梯 度 电剖
ｌ 中梯激 电的正演
宜 作二 维反 演解释 。
（ 一） 双 电源 点 供 电， 其异 常 电位 满 足边 值 问
题 圳
７・ （ ７ ｕ ） ＝一 ７ ・ （ ７ Ｍ ０ ），∈ ；
＝
０ ，∈
＋
＂ Ａ ，
ｓ ｃ
一
２ ０ ０ ８ 年， 笔者 曾提 出 中梯断 面成像方法 Ｊ ， 此 次研 究进 一步 改进 了观 测 技 术 ， 不但 用 多对 供 电
第３ ７卷 第 ｌ 期
２ ０ １ ３年 ２月
物
探
与
化
探
Ｖｏ １ ． ３ ７． Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ．， ２ ０１ ３
Ｇ ＥＯ Ｐ ＨＹ Ｓ Ｉ Ｃ ＡＬ ＆ ＧＥ ＯＣＨＥ ＭＩ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ Ｌ ＯＲ ＡＴ Ｉ ＯＮ
多极 距 中梯 观 测 与 反 演研 究
吕玉增 ， 葛为 中２ ， 彭萍
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ２— ３ ０
（＋） 、 Ｂ（一） ， 且 供 电电极不 动 ， 测量 电极 ＭＮ在 Ａ Ｂ 的１ ／ ３中段 区 间内逐点 观测 。如果 在 包含供 电电极
Ａ （ ＋） 、 Ｂ （ 一） 在 内的整个 区域进行 网格剖分 ， 剖分 区域大 ， 网格单元数多 ， 计算量大。假设异常体仅存
基金项 目： 国家 自然科 学基金项 目（ ４ １ １ ６ ４ ０ ０ ４ ， ４ ０ ７ ７ ４ ０ ５ ７ ） ； 广西 自 然科学基金项 目（ 桂科 自０ ８ ３ ２ ２ ６ ３ ） ； 广西隐伏金属矿产勘查重点 实验室
建设项 目（ １ 】 一０ ３ １— ２ ０ ） ； 桂林理工大学科研启 动基金项 日
１ 期
吕玉增 等 ： 多极距 中梯 观测 与反演研究
・ ９ ３・
那么 ， 只需 知 道 供 电 电极 Ａ、 的坐 标 位 置 ， “ 。 、 ｒ Ａ和 ｒ 等 就 可 以计 算 ， 因此 仅 需要 在 观 测 区域 内进 行 有 效 网格 剖分 计算 ， 计 算 量将 大大 减少 。
导率 ； ＝ 一 。 ， 为 介 质 的 异常 电导 率 ； 为 电源 点 处 电导率 ； ｕ 为正 常 电位 。 有 限单元 法 求解 式 （ １ ） 的变 分 问题 ， 需 对 区域 进 行 网格 剖 分 、 单元分析 、 总体 合 成 和方 程 组 求
解 。中梯激 电 工 作 是 在 地 面 较 远 布 设 供 电 电极 Ａ
（ １ ／ ３—１ ／ ２ ） Ａ Ｂ范 围内平 移 观 测 。无 论是 剖 面 性 的
还是面积性 的中梯激电工作 ， 其数据解释程度不高 ，
只宜 作定性 或半 定量 解释 。中梯激 电成果 通常 以视 电阻、 视极 化率 的平 面剖 面 图和平 面等值 线 图表 示 ， 可用 于 圈定 异 常 的平 面分 布 ， 而异 常体 的埋深 、 产状 等往 往 只得 依 赖解 释人 员的经 验判 断 。 由于传 统 中 间梯度剖 面 观测 电场单 一 ， 且 观测 数据 信息量 少 ， 不
（ １ ．中国矿 业 大学 （ 北京 ）煤炭 资 源－ ９安 全开 采 国家重 点实验 室 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ．桂林 理工 大 学 广 西隐伏 金属 矿产勘 查 重点 实验 室 ， 广 西 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
摘 要： 针对传统 中梯激 电效率高 、 数 据量少等 特点 ， 提出多极距中梯观测技术 ， 配合现有 的多通道 发射 、 接 收机 ， 可 在不增加太多工作量的情 况下 ， 尽可能采集更多的视 电阻率和视极化率数据 ， 以获取更多 的地 电信息 ， 进行二维反 演， 实现 中梯断面成像 。模型正演合成和初步实测数据 的反演表 明 ， 多极 距 中梯 观测与 反演 的结 果可基 本等效 于 对称 四极测深效果 ， 但工作效率成倍提高 ， 可推广应用 。 关键词 ：中间梯 度 ； 激发极化法 ； 多极距 观测 ； 反演
极 距 以不对 称供 电以增 加 电场 的 变化 ， 而且 采 用 变
ＭＮ观 测方式 ， 增 加 了多个 测 量极 距 ， 从 而尽 可 能 多
ｏ ｏ ｓ （ ｒ ， ， ｚ ） ］ ＝ ０ ， ∈ 厂 。
式 中： 力 为研 究 区域 ； 为 的 地 面边 界 ； 厂 为 的地下边 界 ； ， ｌ 为边 界 的外法 向方 向 ； 为介 质 的电
按照 Ｓ ｅ ｉ ｇ ｅ ｌ 理论 ， 体 极 化 效应 等效 于 电 阻 率 的 增大 ， 所 以 时间域 激 发极 化 法 的 正 演 问题 可 转 化 为 电阻率法 正 演 问 题 。 中梯 梯 度 法 在 地 面 Ａ（＋） 、 曰
面法 布设 一 对 Ａ Ｂ极供 电， ＭＮ 极 在 Ａ Ｂ极 中 间 ， 即
机
， 则 不需 增加 太多 工作 量 ， 就 可实 现 多极距 中
梯的观测 。现有的多道激 电仪 比单道激电仪更适合 多极 距 中梯观 测 ， 如近 年 投 入 市场 的多 通 道 发射 机 （ 如 ３道分布式 ） 、 接收机（ 如２ ０道集 中式） ， 就较适
用 于多极 距 中梯 观 测 。研 究 表 明 ， 改进 后 的 “ 多极 距 中梯 断面成 像 ” 具 有 良好 的应用 前景 。
地 获得 观测 数据 信息 ， 更宜 于二 维反演 成像 ， 形成 更 新 的“ 多极 距 中梯 断 面成像 ” 技术 。 在野外 工作 中 ， 常 规 通 用激 电仪 器 、 线架装备 ， 可 以作多极 距 中梯 观测 ， 但 切换 电极 观 测要 成 倍 增
加 工作 量 。若采 用 电极多 通道遥 控器 发射 机及接 收
中图分类号 ： Ｐ ６ ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０— ８ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ９ ２— ０ ６
中梯激 电 由于其快 速 、 高效 的工作 特点 ， 已广 泛
应 用 于金属 矿等 普查 中 。常规 的 中问梯 度 电剖
ｌ 中梯激 电的正演
宜 作二 维反 演解释 。
（ 一） 双 电源 点 供 电， 其异 常 电位 满 足边 值 问
题 圳
７・ （ ７ ｕ ） ＝一 ７ ・ （ ７ Ｍ ０ ），∈ ；
＝
０ ，∈
＋
＂ Ａ ，
ｓ ｃ
一
２ ０ ０ ８ 年， 笔者 曾提 出 中梯断 面成像方法 Ｊ ， 此 次研 究进 一步 改进 了观 测 技 术 ， 不但 用 多对 供 电
第３ ７卷 第 ｌ 期
２ ０ １ ３年 ２月
物
探
与
化
探
Ｖｏ １ ． ３ ７． Ｎｏ ． １ Ｆ ｅ ｂ ．， ２ ０１ ３
Ｇ ＥＯ Ｐ ＨＹ Ｓ Ｉ Ｃ ＡＬ ＆ ＧＥ ＯＣＨＥ ＭＩ Ｃ ＡＬ Ｅ ＸＰ Ｌ ＯＲ ＡＴ Ｉ ＯＮ
多极 距 中梯 观 测 与 反 演研 究
吕玉增 ， 葛为 中２ ， 彭萍
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２—０ ２— ３ ０
（＋） 、 Ｂ（一） ， 且 供 电电极不 动 ， 测量 电极 ＭＮ在 Ａ Ｂ 的１ ／ ３中段 区 间内逐点 观测 。如果 在 包含供 电电极
Ａ （ ＋） 、 Ｂ （ 一） 在 内的整个 区域进行 网格剖分 ， 剖分 区域大 ， 网格单元数多 ， 计算量大。假设异常体仅存