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地-井激发极化法是指在地面供电井中测量的井中激发极化法,是勘查多金属矿床和金属硫化物矿床时优先选用的井中物探方法。该方法可以充分利用已有的钻孔信息,在发现井旁盲矿、确定其埋藏深度、方位,追踪和圈定矿化带,查证地面激电异常等方面发挥重要作用。在新、老矿山或危机矿山的勘查中,若能利用已有的钻孔资源,开展地-井激发极化法勘探和解释工作,探查井附近盲矿体或矿体空间延伸情况,必定会大大提高找矿效果,减少勘探成本。然而,目前对地-井激发极化法探测技术和数据解释的研究相对较少,限制了该方法的实际应用。基于此,本文应用数值模拟手段来研究地-井激发极化法的探测技术、异常特征规律和数据解释方法,以促进地-井激发极化法在实际工作中的应用。
对于三维复杂的地-井环境,若要研究地-井激发极化法探测效果和异常特征规律需借助正演模拟手段,有限元法可以解决上述问题。论文的第二章从点源三维电场异常电位的边值问题出发,推导了三维复杂条件下的有限元和边界积分计算公式;采用六面体单元对区域进行剖分,并结合地-井模型的实际特点,对于区域边界采用变网格剖分以减少整个区域网格剖分总数;通过选取合适的边界距离来简化边界条件,实现了地-井激发极化法的三维数值模拟。
论文第三章首先介绍了地-井激发极化法的两种工作方式:地-井方位方式和地-井断面方式。其次,通过对复杂的三维地-井地电模型合理简化并根据模拟准则,应用数值模拟方法分析讨论了地-井方位激发极化法的异常特征、层状介质对异常体异常特征的影响规律及表层为相对低阻的情况下异常体位置、参数变化、方位距离变化等对地-井方位激发极化法异常的影响规律。最后,分析了地-井断面方式的异常特征,指出拟断面图不能准确确定异常体的中心位置,有必要对数据进行反演解释。
在第四章中,主要介绍了地-井激发极化法数据解释方法,简单地说明了地-井方位方式观测数据的一维解释流程;重点介绍了最小二乘约束反演方法,并把该方法应用到地-井断面方式的数据解释,通过几个算例,说明了对地-井断面观测方式的数据进行二维反演解释的效果和可行性。