DB41 T 2106-2021 地面电性源瞬变电磁法地球物理勘查技术规程.pdf
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1、 ICS 07.060 CCS D 12 41 河南省 地方 标准 DB41/T 2106 2021 地面电性源瞬变电磁法 地球物理勘查技术规程 2021-01-26 发布 2021-04-25 实施 河南省市场 监督管理 局 发 布 DB41/T 2106 2021 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 总则 . 2 5 技术设计 . 3 6 仪器装备的使用及维护 . 7 7 野外数据采集 . 8 8 资料处理与解释 . 13 9 报告编写与提交 . 14 附录 A(资料性)设计书编写内容与要求 . 16 附录 B(资料性)野外
2、施工班报 . 18 附录 C(资料性)野外工作验收要求 . 19 附录 D(资料性)成果报告编写内容与要求 . 21 参考文献 . 24 DB41/T 2106 2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由 河南省有色金属地质矿产局 提出 并 归口。 本文件起草单位: 河南省有色金属地质矿产局第七地质大队、中国科学院地质与地球物理研究所 。 本文件主要起草人: 丁云河、刘强、赵志成、吴家祥、王明明、刘文毅、马鹏远、薛国强、李
3、京、 李廷彬、张克川、李冰、卢希、余文丽、李新超、陈昊龙、曾强、王胜华、韩姗姗、马莉、张盛亚、郑 超勇、杨薇、秦力。 DB41/T 2106 2021 1 地面电性源瞬变电磁法 地球物理勘查技术规程 1 范围 本文件 规定了地面 电性 源瞬变电磁法勘 查 工作的技术设计、仪器 设备 的 使用 及维护、野外数据采集、 资料处理 与解释 、 报告编写与提交的基本要求和技术规则 。 本文件适用于 地质矿产勘查 、 水工环 及地质灾害 勘查的 地面 电 性源瞬变电磁勘查 工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件, 仅该日期对应的
4、版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文件。 GB/T 14499 地球物理勘查技术符号 GB/T 18314 全球定位系统( GPS)测量规范 DZ/T 0070 2016 时间域激发极化法技术规程 DZ/T 0153 物化探工程测量规范 DZ/T 0187 地面磁性源瞬变电磁法技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 地面 电性源瞬变电磁法 利用接地电极 , 通以脉冲电流而在地下 产生 一次脉冲 电 磁场,在断电间隙观测地下介质感应的瞬变 二次电磁场 ,经数据处理 和解释 获得地下电性结构 的 一种 时 间 域电磁 探测方 法
5、。 3.2 赤道观测方式 接收端位于发射源 AB垂直方向上,并沿平行于 AB方向的剖面,在一定范围内逐点移动测量的观测方 式。当收发距 r与发射源 AB长度 LAB的比值大于 等于 3( r/LAB 3)时,称为电偶源装置;当收发距 r与发 射源 AB长度 LAB的比值小于 3( r/LAB 3)时,称为线源装置。 3.3 轴向观测方式 接收端位于发射源 AB 的延长 线 方向上,在一定范围内沿剖面逐点移动测量的观测方式。 3.4 归一化感应电动势 将接收线圈测量所得感应电动势进行归一化处理,常用归一化方式有:电流归一化,单位为 mV/A; 电流 及 接收线圈等效面积归一化,单位为 mV/Am
6、2。 DB41/T 2106 2021 2 3.5 归一化感应电场强度 将接收电极 MN 测量的电压除以 MN 电极距 得到电场强度 ,再进行电流归一化处理,单位为 mV/Am。 4 总则 4.1 应用条件 4.1.1 宜开展电性源瞬变电磁法工作的条件主要有: a) 探测目标体与围岩有较明显的电阻率差异,能引起在地表可分辨的异常; b) 人文干扰及自然噪声特征较为明显且强度不大,经仪器滤波叠加后能得到有效压制; c) 工作区通行便利,在进行电场测量时,接地条件良好。 4.1.2 不宜开展电性源瞬变电磁法工作的条件主要有: a) 探测目标体与围岩无明显电阻率差异,或者规模较小,或者埋深较大,现有
7、仪器设备无法测量 到可分辨异常。 b) 工作区接地条件较差,地形起伏切割严重; c) 人文干扰及自然噪声强度较大,无法有效压制; d) 地表水系较发育地区; e) 测区浅表层存在较大规模的强磁性地质体。 此类地区可视需求开展试验或研究。 4.2 工作装置及其工作方式 4.2.1 赤道装置 可用线圈观测 垂直方向磁场分量 Hz, 也可用接地不极化电极观测 水平方向电场分量 Ex,见图 1。 a) 线源装置 (r/LAB 3) b) 电偶源装置 (r/LAB 3) 图 1 赤道装置示意图 4.2.2 轴向装置 用接地不极化电极观测 水平方向电场分量 Ex,见图 2。 DB41/T 2106 202
8、1 3 图 2 轴向 装置示意图 (r/LAB 3) 4.2.3 观测 范围 赤道装置观测范围为供电电极 AB 连线赤道方向两侧 120张角扇形区域内,轴向装置观测范围为 供电电极 AB 连线轴向两端 60张角扇形区域内 ,见图 3。 图 3 电性源瞬变电磁观测范围 示意图 5 技术设计 5.1 资料收集 根据任务要求,应收集以下资料: a) 测区的人文、气象、交通等资料; b) 测区的地形、水系、土壤、植被等资料; c) 测区及邻区的地质、物化探、遥感及测绘等资料 。 5.2 踏勘 新区或地电条件不明的地区应组织现场踏勘, 主要踏勘目的如下: a) 核对已收集的地质、物化探及测绘等资料; b
9、) 了解可布工程的测区范围、测线方向和长度; c) 了解工区地形、水系分布、通视和交通运输等工作条件; d) 测试主要岩矿石的电阻率参数,初步了解探测目标体与围岩的电性参数的关系; e) 了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况。 5.3 方法可行性分析 应从以下几方面对方法的可行性进行分析: DB41/T 2106 2021 4 a) 分析探测目标体与围岩之间是否存在可分辨的电性差异,探测方法是否具备应用前提条件; b) 利用滤波、叠加等降噪技术是否能使勘查成果满足设计精度要求; c) 探测目标体埋深和预测规模大小是否在现行仪器有效探测范围内 。 5.4 方法有效性分析 应从以下几个方
10、面对方法的有效性进行分析: a) 依据邻区或其他条件类似地区的实际工作效果; b) 依据正演运算或模拟试验结果; c) 根据野外现场踏勘试验结果。 5.5 方法试验 凡属下列情况之一者,应进行方法试验,以确定方法的可行性及有效性: a) 地区或探测目标体电性特征不明确,未开展过电法类工作 ; b) 人文 干扰较严重, 不能确定现有设备方法是否可以有效压制 干扰 ; c) 探测地质目标体与围岩之间的电性差异较小,或探测地质目标体的规模相对于其埋深较小,不 能确定测出地质目标体异常响应的地区。 试验剖面应选在地质情况比较清楚 、 具有 典型地电特征 的地段,并尽可能使其通过天然露头和探矿 工程,使
11、技术试 验剖面具备代表性,且便于资料对比 。 5.6 工作装置与工作参数选择 5.6.1 工作装置选择 工作装置选择应考虑探测目标体的特性、地质环境和电磁噪声干扰程度等,要求如下: a) 当探测目标体二维特征明显,埋深较大时,宜采用赤道观测方式的电偶源装置; b) 当探测目标体三维特征复杂且埋深小 于 2000 m 时,宜采用赤道观测方式的线源装置; c) 当符合 b)款,工作区电磁强干扰主要来自空中且地下工业散流较弱时,宜采用轴向观测方式。 5.6.2 工作参数选择 工作参数的选择 应 包括 下列 四 个方面 。 a) 发射电极距 AB长度 LAB与发射电流:发射电极距 AB长度 LAB和发
12、射电流 应根据发射装备的功率合 理确定,以获得合理的发射磁矩,确保探测深度。对于近区观测,即线源装置和轴向装置: LAB 应大于收发距 r的 1/3,且大于等于最大探测深度的 0.79倍。对于远区观测,即电偶源装置: LAB 应小于等于收发距 r的 1/3,且小于最大探测深度的 0.79倍。 b) 最大探测深度估算: 在实际工作中,估算探测深度, 应考虑接收信号强度、仪器噪声水平、外 部干扰噪音、地电参数等, 定义探测深度为信号衰减至最小可分辨 信号 时的扩散深度, 通常 最 小可分辨 信号 Nm取 10-8V/m2 10-9V/m2。 线源装置和轴向装置 最大探测深度 的 计算 见 式 (
13、1): = 0.48 ( 1) 式中: 线源装置和轴向装置的 最大探测深度,单位为米( m); 发射电流 ,单位为安( A); 收发距,单位为米( m); DB41/T 2106 2021 5 发射电极距,单位为米( m); 最小可分辨信号,单位为伏每平方米( V/m2) 。 电偶源装置 最大探测深度的计算见式( 2): = 0.28 ( 2) 式中: 电偶源装置的 最大探测深度,单位为米( m); 发射 电流 ,单位为安( A); 收发距,单位为米( m); 发射电极距 ,单位为米( m); 最小可分辨信号,单位为伏每平方米( V/m2) 。 c) 最晚可观测时间 : 各装置的 最晚可观测时
14、间 的计算 见式( 3) 、 式( 4)、式( 5) 。 = (/)2144 1/3 ( 3) = 60 2/3 ( 4) = 22 ( 5) 式中: 轴向装置的 最晚可观测时间,单位为秒( s); 线源装置的 最晚可观测时间,单位为秒( s); 电偶源装置的 最晚可观测时间,单位为秒( s); 地层磁导率 ,单位为亨每米( H/m); 发射 电流 ,单位为安( A); 发射电极距,单位为米( m); 最小可分辨信号,单位为伏每平方米( V/m2); 地层电阻率,单位为欧姆米( m); 收发距,单位为米( m); 最大探测深度,单位为米( m)。 d) 发 射基频 : 发射基频应根据最 晚可
15、观测时间依据设备“频率时窗对应表格”适当选 择。 5.7 测区与比例尺 5.7.1 确定测区范围时,应遵循下述要求: a) 测区范围应包括整个被勘查对象可能赋存的地段,并应向外扩延至能使所反映的异常有足够的 背景场相衬托; b) 追索性工作的测区范围应包括全部或部分已知地质体,在前人工作的基础上扩大测区范围时, 测区边缘应重复部分测线或测点; c) 在其他物化探成果基础上布置更大比例尺工作时,应充分利用已知资料来考虑测区的实际范围, 并应尽可能包括与勘查对象有关的岩(矿)露头和探矿工程。 5.7.2 工作比例尺应根据任务确定,常 用 测网比例尺见表 1。 比例尺按照既能满足地质任务所要求的 D
16、B41/T 2106 2021 6 详细程度和精确程度,又经济合理的原则进行设计。 表 1 常用测网比例尺 单位为米 比例尺 测线间距 点距 1:10000 100 20 50 1:5000 50 10 20 1:2000 20 5 10 5.7.3 确定测线方向时,应遵循下述要求: a) 测线方向应垂直于勘查对象的走向; b) 根据需要,测线方向应与工作区中的地质勘探线、典型地质剖面或其他物化探剖面等方向一致, 并与其重合或靠近。 5.8 工作精度 5.8.1 工作精度要求 确定工作精度时 应遵循下述 要求 : a) 根据工作地区、工作任务及工作装置的特点,以取得较好的地质效果为原则确定工作
17、精度 ; b) 根据仪器的技术性能和测区人文干扰情况合理设计 ,其总精度 不能 超过现有仪器设备所能达到 的精度 ; c) 以能够观测与 分辨勘查 对象所产生的最弱异常为原则,使最大误差的绝对值小于 任 何有意义异 常的 三分之一。 5.8.2 工作精度分级 地面 电性源 瞬变电磁法工作的精度以 归一化感应电动势或 归一化感应电 场强度的 均方相对误差衡 量。弱干扰地区,工作精度要求达到 级标准,强干扰地区工作精度要求达到 级标准。 工作精度 分级 见表 2。 表 2 工作精度分级表 级别 均方相对误差 /% 有位误差 无位误差 10 5 15 10 注 1: 表中无位误差是指检查工作中观测点
18、、布极点与原始点位置相同,由发射场误差、仪器噪声、环境噪声 等叠加引起的误差。 注 2: 表中 有位误差是指重新布极后进行检查工作时由发射、接收布极测地误差与无位差叠加后的综合误差。 5.8.3 测地工作精度要求 测地工作的质量指标应包括 平面点位中误差、相邻点距中误差、方向偏差及高程中误差, 工作精度 列于表 3。 测地 工作方法技术要求 依据 GB/T 18314、 DZ/T 0153 执行 。 DB41/T 2106 2021 7 表 3 测地工作精度 级别 平面点位中误差 mm(图上) 相邻点距中误差 % 方向偏差 高程中误差 mm(图上) A 1.0 3.0 5 B 1.25 5.0
19、 10 1.0 注: “图上”指按照不同比例尺的成图精度要求,选择相应的点位及高程限差。 5.9 设计编写与审查 设计应在 收集分析资料的基础上 , 进行 工作区踏勘 、方法有效性和可行性分析之后, 以勘 查 合同或 任务书的要求为依据进行编写。 设计编写内容与要求见附录 A。 设计 书 由编制单位 组织 初审,工作任务下达单位组织评审 并下达 审批 文件 。设计执行中,如有重大 变更 ( 如工作方法、测线方向、测区范围、工作量) ,应根据勘查合同约定或相关项目管理办法的要求, 及时完成变更方案的备案或审批。 6 仪器装备的使用及维护 6.1 基本要求 6.1.1 所使用的主要仪器设备的名称、
20、型号及数量应在设计书中予以明确,并按设计书中的要求配备 相应的仪器设备以及常用的检测校验仪表和工具。 6.1.2 野外生产期间仪器设备应由操作员按照操作规程进行使用及管理,并建立仪器运行档案。操作 员除必须掌握仪器操作规程、熟悉仪器设备性能,还应具备日常保养知识和安全操作知识。 6.1.3 仪器设备发生故障时应报告项目负责人,并由项 目负责人根据故障严重程度组织相应维修。 6.1.4 完工后须对仪器进行全面检查,将检查结果填入仪器档案,由项目负责人确认仪器完好后将仪 器设备和仪器档案一并入库存放。 6.1.5 仪器存放场所应避开阳光直射,保持通风、干燥、清洁 ,仪器使用、运输过程中应注意防尘、
21、防 震、防水。 6.2 发射系统 6.2.1 发电机、发射机布置场所应平整且通风良好,发电机附近无易燃物。供电前应首先检查发电机 油路、电路是否正常,发射机及相关部件连线是否正确,电缆绝缘是否良好,测量发射电极 A、 B 接地 电阻 是否 正常,在确保无误的情况下,方可通知所有工作人员,再通电工作。 6.2.2 发射机开机 后首先应待机使发射机充分预热,发射供电应先置于低电流 挡 位进行小功率供电, 然后逐步增加至工作电流,供电电压 挡 位应逐挡升高,不能跳 挡 。关机时先将电压 挡 位调至低压 挡 再关 断电源。 6.2.3 发电机、发射机长时间连续工作时,总功率不宜大于额定功率的 80%,
22、推荐采用低压大电流的 供电方式。 6.2.4 发电机使用要注意工作环境温度,必要时增加外置辅助降温风扇。 6.3 接收系统 6.3.1 接收机 应根据噪声调查结果,设置陷波滤波器参数及动态响应设置,使仪器接收信号在正常的 动态响应范围之内。 DB41/T 2106 2021 8 6.3.2 接收线圈电量、电阻及电偶极接地电阻应正常 ,具体要求见 7.10.3。 6.4 导线 及电极 6.4.1 供电导线应选用多股铜芯绝缘软导线,导线耐压值及可持续载流量不低于实际工作的电压与电 流,导线电阻应小于 10 /km, 导线绝缘电阻应大于 2 /km。 6.4.2 供电电极应采用铜板、铝板、铝箔、带状
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