Question

-D高密度电法勘探采集技术

Answer 1

5.2.1 3-D滚动采集技术

多数3-D电法生产勘探可能涉及的测网覆盖面积至少为16×16，一个16×16的测网将需要256根电极，比许多已有的多通道电法仪提供的电极数都要多，解决这种电极数有限的大测网的一种方法是拓展2-D滚动采集技术为3-D滚动采集技术（Dahlin et al.，1997）。图5.14为一个有50根电极的多通道电法仪勘探的例子，勘探测网为10×10，首先在长测线的x方向上布设10×5的测网（图5.14a）；接下来，整个测网移向y方向，其目的是10×5的网格覆盖10×10测网的另一半，10×5的电极网格指向y方向（图5.14b）。

出于实际原因，在一些勘探的实地观测数量可能比对角交叉技术少，另一种常见的做法是仅在x和y方向做观测，而无对角观测，如果勘探是由一套独立电极数有限的系统进行，而又需要一个相对比较大的测网，这种做法就比较适用。

在某些情况下，只在一个方向进行观测，3-D数据由一系列平行的2-D测线组成，每条原始的2-D测线数据单独反演，最后得到一系列的2-D交叉剖面，所有观测的视电阻率数据也可以组合成一套3-D数据，然后通过反演程序得到3-D图。虽然预计的3-D模型质量比完全3-D勘探获得的模型差，但是这样存在欠缺的3-D数据可以揭示穿过所有测线下方的主要电阻率变化情况。除非多通道电法仪广泛使用，否则，通过2-D勘探获取3-D信息可能是最符合经济和效率的解决方案，后文的考古实例就是一个采用此方案进行勘探的例子，这种布设方式采用偶极-偶极（dipole-dipole）装进行勘探可能特别有用，因为该装置可以容忍线距较大的情况。

图5.12 温纳（Wenner）γ装置3-D灵敏度图

图5.13 赤道偶极-偶极（Equatorial dipole-dipole）或矩形装置的电极布设和几何因子“k”

图5.14 由50根电极的多通道电法仪采用滚动法探测10×10的测网

5.2.2 不均匀勘探测网

在一些地区，可能无法布设距离完全相等的测线，一种可能的情况如图5.15所示，测网内为0.5m，而在测网边缘为1.0 m，为了处理这种情况，必须指定每条测线的x和y坐标。当读入数据文件时，必须检查数据点的x和y坐标是否落在网格线上，如果误差较明显（大于0.1％）时，需要修正该模型块的排列，进而增加测网边缘带的模型块，如果测网边缘附近有很强的异常，可通过对实际测网边缘增加虚拟电极的方式来解决。

5.2.3 水下3-D勘探

部分或所有水下电极布设勘探勘探时，反演过程中，水层的效应是一个很重要的影响因素，需要精确了解。所有电极高程和水面必须进行测量，此外，水层电阻率也必须精确测量，通常采用手持式电导率仪进行测量，包括水温度和水的pH等物理参数也需要采集。

图5.15 不均匀测网布设

图5.16 有地形的3-D水下勘探模型

首先请注意，数据文件的必须包含视电阻率的测量和地形信息，格式一般与常规地面勘探所采用的格式相同，唯一的附加部分是在文件中需加入水层参数，而最重要的参数是水的电阻率和水面高程。在许多勘探中，所有的电极是在水下，也存在部分电极布设在陆地上的情况。通过分析该技术，水面高程和地形情况下的电极位置，数据格式还需要包含水段的最小和最大的x和y坐标。如果数据文件有一个“固定” 地区部分，在水下探测信息前和在固定区域信息后，应给提供地形信息部分，因为河流/湖泊/海底通常有一些高程的变化。图5.16是一个有地形的3-D水下勘探模型。

5.2.4 非矩形（梯形）勘探网格

在地势崎岖和森林覆盖地区，通常不可能不布设成一个完美的矩形网格测线，图5.17给出了一个可能的电极排列偏离矩形网格，形成一个有效的梯形网形式，沿每条测线，电极数量仍然相同。该例子的测网为7×7，因此，每行仍然必须是7根电极，该勘探采用正交线是没必要的，但大于30°的偏差可能是不可取的。

图5.17 一种电极排列偏离矩形网格模式勘探示意图

在数据文件中，x，y和z轴的网格中必须考虑每根电极的坐标，在x，y坐标必须是横坐标，不是沿地面的距离，而z坐标为高程。当地面不平整，可能出现歧义的几何因子，即无论是水平坐标还是直线距离，均采用z坐标计算两电极之间的距离，该类型的几何因子可能并不重要，但必须使用相同的几何因子与电位和电流值来计算视电阻率值，在数据格式中，使用的几何因子必须指定类型。大多数勘探可能仅利用（x，y）坐标来计算电极之间的距离，通常可以从GPS读数计算出；另一种可能性是使用每根电极的（x，y，z）坐标来获得两电极间的直线距离。

在一些勘探中，几何因子可能是沿地面计算出来的，或其他标准的距离，为了适应这种可能性，可在视电阻率值后（或IP值后，如果存在IP值），为每一个数据点，将几何因子值输入到数据文件中处理。

5.2.5 针对矿产勘探的特殊地形信息

在近地表工程与环境勘探中，电极布设采用相邻电极距沿地面为一常数，并通过一根多芯电缆沿连接，在进行电法勘探前，这样可以节省时间和详细地形测量的费用。但是，对于矿产勘探（更大的预算），在进行电阻率和IP勘探前，需要详细的地形测量，并且两电极布置的真实水平距离（而不是地面的距离）为一常数，在地形陡峭的地区，两相邻电极之间的垂直距离超过水平距离，对于那些真正的水平距离采用x和y坐标的电极，给定x和y坐标的地形数据部分必须采用地面距离。在非常崎岖的地区，测网可能是不完整的长方形，对于这样的情况，必须使用非矩形或梯形测网数据格式，在这种数据格式中，必须给出所有电极的x，y和z坐标。