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1、深部找矿的新方法频谱激电法SIP,我国激电法发展历史,时间域激电法试验研究结论“有矿就有异常” 因而成为金属矿勘查的最重要方法之一。 激电法的主要问题是： 1. 存在大量非矿异常； 2. 探测深度有限。 为加大探测深度，增大电极距 导致强烈 电磁耦合干扰。 为解决激电法两大问题 1. 电磁耦合； 2. 激电异常区分 发展了一种新的激电法,频谱激电法,频谱激电法SIP的基本原理,什么是频谱激电法SIP? 电极装置：与常规电阻率法相同 供电电流：超低频交流电（f = 10-2 - n 102 Hz ) 观测内容：交变供电电流强度 MN极间交变电位差 计算参数： 复电阻率,频谱,视复电阻率频谱的性质
2、,只存在激电效应（IP）时 复电阻率频谱(i)，满足Cole-Cole模型： 0零频电阻率（包含IP）， 电阻率（不包含IP），m充电率（极化率） 时间常数（单位 s），c频率相关系数。,Cole-Cole模型的振幅和相位频谱曲线,频谱曲线随充电率m的变化,充电率m是决定频谱变化幅度的强度参数,频谱曲线随频率相关系数c的变化,频率相关系数c是决定频谱变化陡度的形状参数,频谱曲线随时间常数的变化,时间常数是决定频谱变化频段的位置参数,1-200 s 2-20 s 3-2 s 4-0.2 s,同时存在IP和EM效应时,SIP法实测的视复电阻率频谱a(i) 可表示为两个Cole-Cole模型之和：
3、式中，a0频率为零时（包含IP效应）的视电阻率； m1, 1和c1分别为IP效应的充电率，时间常数和频率相关系数； m2, 2和c2分别为EM效应的充电率，时间常数和频率相关系数。,同时存在IP和EM效应时的频谱曲线,用两个Cole-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例,频谱参数的数值变化规律（1）,C1= 0.1-0.6 C2=0.9-1.0； 12。 据此，可区分和分离IP和EM。,频谱参数的数值变化规律（2）,1100 s, 极化体为高含量石墨或石墨化岩石， 10 s,极化体为高含量致密硫化物或石墨化岩石 1 s，极化体为密集浸染状金属矿化或石墨化 0.1 s，极化体为稀疏浸染状金属
4、矿化或石墨化 0.4，极化体内极化颗粒较均匀， 0.4，极化体内极化颗粒较不均匀。 据此，可按结构区分极化体。,频谱参数的数值变化规律（3）,1.s/1（视时间常数与真时间常数之比）随极化体深度增大衰减较慢； 2.不同岩矿石之间 的差别较大。 故利用s找深部矿较有利。,频谱参数的数值变化规律（4）,可利用分离出的EM频谱计算 剩余电磁效应（REM）参数m/m0 电磁视电阻率 它们比常规视电阻率s更灵敏地反应地下导电性异常。,实测复电阻率频谱的反演,在野外实测到一个复电阻率频谱后，用两个两个Cole-Cole模型之和: 去拟合实测频谱，获得最佳拟合模型的参数，称为“频谱的反演”。,用两个Cole
5、-Cole模型拟和实测视复电阻率频谱的实例,第一个Cole-Cole模型,第二个Cole-Cole模型,实测振幅频谱曲线,实测相位频谱曲线,通过反演视复电阻率频谱，可获得激电视谱参数： 零频视电阻率s0 激电视充电率ms，激电极化率s 视时间常数s 视频率相关系数cs 可为识别异常提供补充信息,研究分离出的电磁效应可获得两个新参数： 剩余电磁效应（REM）参数m/m0 电磁视电阻率 更灵敏地反应地下导电性异常,由此可见，反演每一条复电阻率频谱可获得六个参数：四个导电,激电参数 两个电磁参数。,SIP的工作方法,SIP通常采用多极距的偶极偶极装置。 以偶极距为点距， 沿测线作剖面观测。,频谱激电
6、法法野外观测示意图,SIP观测数据的处理、反演和成图,SIP数据处理、反演和 成图和流程图,中国地质大学研制了全球唯一的SIP数据处理和反演商业软件,软件的多文档用户界面,软件的 5 组主要功能菜单展开图,BD-1,线频谱激电法拟断面图,低阻,高极化,大时间常数,小C,低阻,高极化,观测结果用六个参数的拟断面图表示，反映地电构造沿剖面和随深度的变化 SIP法在空间域和频率域的高密度测量，使之具有较常规方法丰富得多的信息量,SIP(CR)的发展历史1,Pelton,W.H, Ward.S.H, Hallof,P.G. et al, 1978, Mineral discrimination and
7、 remval of inductive coupling with multi-frequency IP: Geophysics, 43, 588-609. SIP开创之作，首次提出用Cole-Cole模型描述激电和电磁效应频谱； 获Geophysics 1978年度最佳论文； Pelton,W.H加盟凤凰公司。,SIP(CR)的发展历史2,Zonge K.L., Hughes L.J. and Carlson N.R., 1981, Hydrocarbon exploration using IP, apparent resistivity and electromagnetic scat
8、tering: Presented at the 51st Ann. Internat. Mtg., SEG. 首次将复电阻率法用于油气勘查； 提出利用“剩余电磁效应REM”效果优于常规视电阻率； Zonge的CR法将观测频谱绘成 Nyquist图（复频谱），做定性解释。,SIP法在我国的发展,我国从1983年开始引进SIP法。 中国地质大学（武汉）和地矿部第一物探大队进行十多年研究和开发，达到国际领先水平。,国际领先水平的标志之一,发表了两部重要著作： 频率域激电法原理， 地质出版社，1988 Theory and Application of SIP，SEG，1998,国际领先水平的标志之
9、二,研制了SIP法的数据处理和解释软件系统SFIPX-SW 这是国际上唯一的实用系统，广泛用于国内外SIP法生产和科研实践（国内已超过80套）。,SIP的观测仪器,凤凰公司的V系列仪器IPV-3，V4，V6和V8。 ZONGE公司的GDP系列仪器GDP12，GDP16和GDP32。 重庆地质仪器厂研制了SIP仪 目前正与地大合作编制软件。,SIP法在金属矿勘查中的应用实例,已知区的试验结果； 实际找矿效果。,四川拉拉厂铜矿外围找矿,拉拉厂铜矿是伴有钼、钴和金等矿产的大型铜矿。开展SIP法试验找矿工作的任务是： 在已知矿上进行试验，研究利用激电谱参数s、ms、s和cs解决下述问题的可能性： 在铜
10、矿化地层中划分铜矿化富集带； 区分和剔除与铜矿化无关的干扰异常。 在矿区外围有找矿远景地段找矿，要求探测深度达到150200米。,横穿已知矿的号测线综合剖面图,试验观测剖面表明,在富而浅的主矿体上，呈现为典型的低阻（smin = 50 m），高极化（msmax =50），中偏大的时间常数（s =0.52 s）和小频率相关系数（cs=0.2）异常。 在埋藏较深的矿尾和规模较小的单矿层上，具有中等电阻率（smin = 100 m），中等极化率（ms =2030），中等时间常数（s =0.51 s）和中等频率相关系数（cs=0.250.3）。 剖面左端异常具有中等偏高的视电阻率（n100 m）和极化
11、率（ms =30），及小的时间常数（s =0.050.2 s）和频率相关系数（cs40），大时间常数（s 2 s）和中等偏大的频率相关系数（cs0.3），这是石墨化炭质板岩的反映,矿区外围34线 找矿效果,该测线位于辉长岩覆盖区，从周围出露岩性看，本区含矿层位（中火山变质岩段）应延伸至辉长岩下，属成矿有利部位。 403地质队于1988年曾在该处设计了三个钻孔，但因缺乏深部证据，一直未下决心施工。 34线的SIP测量正是在这种情况下，应403地质队要求布置的。,在445470点范围内获得1号异常，其特点是： 中等偏高的s（n100 m） 中等偏弱的ms（约10） 中等s（0.51 s） 中等偏小
12、的cs（0.25）。 这与试验剖面上3、4、6、7和8号异常的特征相近。 异常出现在较深部位(a=60米，n=5-8），且向下未封闭，估计极化体埋藏较深（大于200米）。推断在200米以下可能有铜矿化体 从反映深度能力较强的s异常在深部向西扩展，故推断此矿化体是向西倾斜的。 ZK1502和ZK1503钻探结果，在100-249米以下普遍黄铁矿化，并见到三层铜矿体，累计厚度8米 。,找矿实例 2安徽庐枞某隐伏铁矿的SIP 异常特征： 低阻、高极化、大时间常数和小频率相关系数 异常圈出了深达600800米的似层状铁矿,低阻,高极化,大时间常数,小频率相关系数,找矿实例 3 安徽庐枞找铁 SIP法低
13、阻、高极化、大时间常数和小频率相关系数异常 在矿化背景围岩中反映出局部富集铁矿体。,低阻,高极化,大时间常数,小频率相关系数,找矿实例 4 山东某隐伏铜矿的SIP应用效果。 视电阻率a主要反映层状围岩； 视充电率ma高值主要反映上部矿体； 大视时间常数a和小视频率相关系数Ca能反映深部矿体。,找矿实例5SIP勘查山东某矿石英脉型和破碎蚀变岩型金矿 矿体产于蚀变破碎带中。 低阻异常指示了破碎蚀变带的位置； 高ma、大a、小Ca异常指示在蚀变带中或其两侧有细脉状、网脉状、星点状浸染分布的含金硫化矿物存在。 SIP异常验证孔ZK1在标高+15-5m间见到品位为2.15-7.26克/吨的金矿体，伴生有
14、较多的硫化矿物；矿脉呈陡倾斜的似板状，与蚀变带的产状基本一致。SIP异常指示深部还有矿脉存在。,SIP（CR）找油气藏的机理,1、传统的提法寻找油气藏上方的油气渗逸通道（地球化学烟囱） 2、我们近年的成果探测油气水生成、运移、聚集和逸散所形成的复杂综合体,图1 云南景谷第三系陆相沉积盆地油气藏的地质-电性模式断面图 （引自地质矿产部第一综合物探大队，1993年） 1、 生油岩 2、圈闭下部运移通道 3、无油藏圈闭 4、有油藏圈闭 5、圈闭上部逸散通 6、 极化扩散层 7、断层 8、视充电充等值线 9、盆地基底 10、电磁电阻率等值线,新疆吉南地区SIP法找油气,油气藏埋深达3000 m； 围岩
15、电阻率仅几个m； 测量电极距 a =MN=500 m； 最大隔离系数n=14； 探测深度达3000 m； 供电电流超过100 A。,吉南地区SIP法工作布置,吉南2井,吉南1井,吉南 1-1井,待钻井,SY1线,SY2线,试验剖面成果,1、探测到已知油藏的油气电性异常（SIP1-2和SIP2-1），并大致划定了已知油气藏范围； 2、新发现有3处类似吉南1井区的油气电性异常（SIP1-1，1-3，2-2）； 3、位于SY1线203号点 南约400米处的待钻井位于异常SIP1-2的西边外测。不在异常区内，推测该井所处部位油气藏量不及吉南1井甚至会是干井；建议移位或放弃施工该待钻井。油田按原设计施工，果然打到干井；后提钻杆向东打斜井，在CR法异常范围内，打到了油气藏。,结 论 SIP或CR目前存在的主要问题是：生产效率低、成本高和勘探深度有限,生产效率：每天完成2-5个排列， 1-2公里剖面； 生产成本：每公里剖面约1万元； 探测深度有限：一般3000m。 SIP或CR主要只作剖面性工作： 对于固体矿产勘探用于评价激电异常；对于油气勘探用于评价圈闭的含油气性,希望加强合作！ 谢谢！,
