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视电阻率平面图异常数理统计论文

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1视电阻率数理统计方法

1.1视电阻率正态分布特征一般情况下,同一地层岩性单一,视电阻率值相近,因此视电阻率平面图内顺层视电阻率值的分布应满足正态分布。正态分布由两个参数μ和σ2组成,μ表示服从正态分布的随机变量的均值,σ2表示此随机变量的方差,σ表示标准差,标准差反映了数据的离散程度。在正常地层中,岩石的视电阻率值应与背景电阻率值相近,即非常接近均值,当出现异常时,视电阻率值会偏离正常值,数值相差越大,则表示异常越大。数理统计的异常划分就是以此为基础的。在正态分布常用的范围中,μ-σ~μ+σ包含68.27%数据,反映了普遍特征,可代表常规地层背景电阻率值(图1)。超过这个范围则认为数值偏离正常值较大,可划分为异常区。故一般把数据划分为<μ-σ、μ-σ~μ+σ、>μ+σ三个级别。在有些地层,也可引入13σ以对异常划分进一步细化,在-13σ~13σ包含有30%的数据。

1.2富水性地层的电阻率阈值为了使电法划分的相对富水区与水文地质上的富水区相对应,使物探成果更好的应用于实际。依据不同地层的整体富水性,按视电阻率异常值划分强中弱富水区。在水文地质上,依据钻孔的单位涌水量,将含水层划分为四个等级:弱富水性:q≤0.1L(/s·m);中等富水性:0.1<q≤1L(/s·m);强富水性:1<q≤5L(/s·m);极强富水性:q>5L(/s·m)。(钻孔单位涌水量以孔径91mm,抽水水位降深10m为准)。电法勘探对低阻体反应灵敏的特性,强富水和极强富水在视电阻率平面图上的表现均为明显的低阻异常,故将其归为一类,将富水性划分为3个级别:强富水性、中等富水性、弱富水性。在进行富水性划分时,首先依据其电阻率背景值确定地层的富水性,对于富水性不同的地层以不同的阈值进行富水区域划分。对于整体富水性弱的地层,以视电阻率值>μ-13σ为弱富水区,μ-13σ~μ-σ为中等富水区,<μ-σ为强富水区。对于整体富水性中等的地层,以视电阻率值>μ+σ为弱富水区,μ-σ~μ+σ为中等富水区,<μ-σ为强富水区。对于整体富水性强的地层,以视电阻率值>μ+σ为弱富水区,μ+13σ~μ+σ为中等富水区,<μ+13σ为强富水区。视电阻率平面图富水性划分见表1。

2实例分析

2.1A1矿东部区强裂隙含水层富水性分区A1矿位于黑龙江省双鸭山市,地势平坦,地面标高+100m。主要地层由上到下为新生界新近系和第四系、白垩系穆棱组和城子河组、元古界麻山群。主要含水层有第四系孔隙含水层、白垩系强裂隙含水层和白垩系弱裂隙含水层,强弱裂隙含水层界限为深度160m。第四系孔隙含水层主要岩性为粗砂、细砂和砂质粘土,白垩系强裂隙和弱裂隙含水层主要岩性均为细砂岩和粉砂岩,强裂隙含水层的富水性较下层弱裂隙含水层强。因整体地层的岩性差异并不大,故视电阻率差异不明显,但随着深度的加深,地层的富水性逐渐减弱,视电阻率值相应升高。图2为A1矿东部区强裂隙含水层富水性分区图,左图为不采用数理统计法,只依据经验划分出的相对富水异常区,右图为依据本文提出的数理统计异常划分标准划分的富水区。A1矿东部区强裂隙含水层主要地层为白垩系穆棱组和城子河组,岩性变化不大,均以砂岩为主,视电阻率均值为189Ω·m,标准偏差值为92Ω·m,整体富水性弱。

在无异常划分标准的情况下,只能依据整体的视电阻率分布特征,凭借经验划分相对富水区,富水区的范围受人为影响较大(图2左图以60Ω·m作为划分阈值)。依据经验划分的相对富水区仅能表示相对富水区范围内的富水性较其他区域的富水性强,无法与水文地质上的强中弱富水区相对应,且划分阈值判断较为困难,准确度低。而采用本文异常划分标准划分富水区,既降低了划分的难度,也提高了划分的准确性,还能与水文地质划分的富水区相对应。依据本文异常划分标准,划分视电阻率值<92Ω·m为强富水区,92Ω·m~158Ω·m为中等富水区,>158Ω·m为弱富水区,分别以蓝、绿、红填充见图2。对比水文孔资料,SY13单位涌水量0.0724L(/s·m),SY14单位涌水量0.0346L(/s·m),SY15单位涌水量2.1669L/(s·m)。图中SY14位于弱富水区,SY15位于强富水区,均与水文孔资料相吻合。而SY13孔单位涌水量值接近于中等和弱富水临界值,富水性分区图中位于中等富水区和弱富水区边界处,这也反映出划分位置较为准确。

2.2B1矿I区穆棱组裂隙含水层富水性分区B1矿位于黑龙江省鸡西市,地表在海拔+190m~+300m之间。主要地层由上到下为新生界第四系冲积层、白垩系穆棱组和城子河组、元古界麻山群。第四系冲积层较薄,全区厚约20m,主要岩性为砂砾石。白垩系穆棱组和城子河组主要岩性均为砂岩。主要含水层有第四系孔隙含水层、穆棱组砂岩裂隙含水层、城子河组砂岩裂隙含水层。第四系孔隙含水层、白垩系穆棱组砂岩裂隙含水层和城子河组砂岩裂隙含水层主要岩性均为砂岩。因整体地层的岩性差异不大,故视电阻率差异不明显。图3为B1矿I区K1m含水层富水性分区图,上图为不采用数理统计异常划分法,只依据经验划分出的相对富水异常区,下图为依据本文提出的数理统计异常划分标准划分的富水区。在无异常划分标准的情况下,只能依据整体的视电阻率分布特征,凭借经验划分相对富水区,富水区的范围受人为影响大(图3上图以50Ω·m作为划分阈值)。依据经验划分的相对富水区仅能表示相对富水区范围内的富水性较其他区域的富水性强,无法与水文地质上的强中弱富水区相对应(如图中无法区分出中等富水区和弱富水区,导致划分的富水区和钻孔抽水单位涌水量无法对应),而且较难确定划分阈值,增加了解释难度。B1矿I区穆棱组含水层主要岩性为砂岩,视电阻率均值为78Ω·m,标准偏差值为22Ω·m,整体富水性弱,依据本文异常划分标准,划分视电阻率值<56Ω·m为强富水区,56Ω·m~70Ω·m为中等富水区,>70Ω·m为弱富水区划分富水区见图3。由水文孔资料知,补1孔单位涌水量0.1484L(/s·m),补7单位涌水量0.0616L(/s·m)。图中补1孔位于中等富水区,补7孔位于弱富水区,与水文孔资料相吻合。补1和补7单位涌水量均在中等富水和弱富水划分界限0.1L(/s·m)附近,视电阻率平面图中亦在中等富水区和弱富水区划分界限两侧且相近,表明按本文划分标准划分的弱富水区和中等富水区较为准确。

3数理统计分析

为了验证数理统计方法的有效性,收集了7个矿11个物探区内27个水文孔共34个层位抽水资料,根据不同层位不同电阻率阈值划分富水区,共有32个层位与水文划分的富水区相吻合,吻合度94.1%。分析2个不吻合孔,B1矿III区补水3孔位置人文干扰较为严重,数据质量差,致使出现异常。去除补水3孔,按照本文异常划分划分的富水区与水文划分的富水区吻合度可达到97%,一致性较高。可见,采用数理统计的异常划分原则划分的物探富水区与水文孔资料的富水性吻合度高,表明在没有已知水文资料的情况下,按照本文的异常划分标准划分的富水区基本准确。在有已知水文地质资料的情况下,适当的调整标准差系数,可提高富水性划分的准确性。合的俯冲带铅范围内,并且呈良好的线性关系;B区有三个点靠近于地幔源铅,C区有一个点靠近于上地壳源铅,且从图中可以发现,铅同位素以B区-索拉吉尔矿区-C区的顺序,从地幔源铅向上地壳源铅进行演化。将铅同位素图解和铅同位素分类图解结果对比可发现,二者得到的结果一致,卡尔却卡矿石铅来源具有壳幔混合的特点,与造山运动有关。通过对A区的流体包裹体激光拉曼分析结果表明,流体包裹体气相成分和富K、Na高盐度流体来源应以岩浆来源为主。索拉吉尔铜钼矿床辉钼矿Re含量为(73791~98454)×10-9,与壳幔混合源岩浆矿床的辉钼矿Re含量相近,也具有壳幔混合源的特征。

4结论

通过对卡尔却卡矿石矿物的S、Pb同位素研究表明,卡尔却卡B区和索拉吉尔矿区δ34S峰值集中在3‰~6‰,C区δ34S集中在8‰~10‰,反映了矿石中的硫总体具有岩浆硫的特征,即硫主要来源于深源岩浆,少量可能来自于滩间山群地层中。206Pb/204Pb为18.333~18.728,207Pb/204Pb为15.523~15.718,208Pb/204Pb为38.040~38.815,主要为造山带地质背景下。结合前人研究成果与成矿的岩石地球化学特征,认为成矿物质来源于深源岩浆,同时也有壳源物质的混染,成矿物质具有壳幔混合的特点。

作者:朱学臣 韩沙沙 秦辆 郭凯 高建 单位:黑龙江龙煤矿业控股集团有限责任公司 中煤地质工程总公司上海分公司

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