本发明涉及一种勘查地球物理领域的提高天然电场勘探效果的新的天然电场勘探方法。
背景技术
在电法勘探中有一种采用测量天然电场进行地质勘探的选频法。该方法采用两个接地的测量电极直接测量大地的天然电场不同频率的电场信号强度，而无需测量大地的天然磁场，也无需布置人工电场，故该方法的工作效率较高、勘探成本低、抗人文电磁干扰能力强，在地质勘探中具有比较明显的优势。但由于形成大地的天然电场信号的激励源并不是稳定的，不但不同频率的激励源的信号强度不同，即使是相同频率的激励源的信号强度也会随着时间发生变化，故不同时刻获取的相同频率的天然电场信号强度不同；另由于人文电场干扰也随着时间发生变化；若对不同时刻获取的天然电场数据进行直接解译，则会由于不同时刻的激励源信号强度和人文电场干扰不同，导致不同时刻获取的天然电场数据可比性降低，从而影响该方法的勘探效果。这也是选频法目前更多的作为前期定性勘探的主要原因。
基于目前天然电场所存在的上述问题，为提高该方法的勘探效果，故提出一种提高天然电场勘探效果的电法勘探方法。
技术实现要素：
本发明的目的是基于现有选频法所存在不同时刻的天然电场信号可比性低、勘探效果较差等问题，提出一种新的天然电场勘探方法，减少不同时刻由于天然电场的激励源信号和人文电场发生变化的影响，从而提高天然电场的勘探精度和效果。
一种新的天然电场勘探方法，其具体步骤如下：
a)在勘探区选择地质情况基本已知、人文电场干扰小的已知点布设一台测量天然电场的电法设备，按照固定的时间间隔测量已知点某个时间段的天然电场信号u0(t)和记录测量天然电场的采集时刻，形成已知点的天然电场信号时间序列数据；已知点的选择可以结合前期的地质等方面的成果进行选择，尽量选择地质情况简单、地层稳定、干扰小的地点布置已知点的电法设备；测量的时间间隔可以根据仪器的存储空间大小、野外测点多少、勘探精度要求等进行选择；记录电法设备的测量电极mn距离；为提高已知点的天然电场信号稳定性，采用不极化电极作为测量电极；已知点的测量天然电场的电法设备可以设置测量天然电场总场信号或天然电场频率域信号；已知点的测量天然电场的电法设备的工作参数与测点的测量天然电场的电法设备相同，但数据采集的时间间隔可以不同；已知点的测量天然电场的测量时间范围完全覆盖测点的测量天然电场的测量时间范围。
b)在勘探区内采用其他的测量天然电场的电法设备，测量勘探区内测点的天然电场数据un(t)和记录采集时刻，其中n为自然数，代表不同测点的编号；可以采用多台或一台测量天然电场的电法设备测量勘探区内所有测点的天然电场数据；为提高勘探效果，对所有测量天然电场的电法设备进行一致性测量，获取不同设备之间的系统差；测点上的测量天然电场的电法设备采用铜电极作为测量电极，以便减少野外工作难度，提高工作效率；测点的测量天然电场的电法设备的工作参数与已知点的天然电场的电法设备的工作参数完全相同；测点的测量天然电场的测量时间范围完全包含在已知点的测量天然电场的测量时间范围之内。
c)对步骤a)所采集的已知点的天然电场信号时间序列数据u0(t)，采用插值方法对时间序列数据进行插值，获得已知点的插值后的天然电场信号的时间序列数据uc(t)；数据插值方法可优选二次样条插值、拉格朗日插值等方法；插值后的结果以不改变原始曲线总体形态为准。
d)根据步骤b)中测点的天然电场数据采集时刻，从步骤c)获取的已知点的插值后的天然电场信号的时间序列数据uc(t)中选择出与步骤b)中相应测点的天然电场数据采集时刻tn相同时刻的已知点的插值后的天然电场信号uc(tn)，对步骤b)获取的采集时刻tn的测点的天然电场数据un(tn)采用fn＝un(tn)/uc(tn)公式进行计算，获得相应测点的fn数据；若不同测量天然电场的电法设备存在系统差，则对fn数据进行系统差校正，剔除不同仪器之间的系统误差，进一步提高勘探效果；通过以上方式处理的所有测点的fn数据剔除了由于不同时刻天然电场的激励源信号强度不同、人文电场干扰不同等引起的数据变化，而增加了整个测区内测点的天然电场数据的可比性，从而提高了勘探效果和勘探精度。
e)结合已知点的已知地质情况，对相应测点的fn数据进行成图分析和解译，判断相应测点的地质情况；获取已知点的地质分层、电性特征等，并结合其他方面的成果绘制地电断面；根据已知点的地电断面等地质信息，结合所有测点的fn数据划分所有测点的地质分层、地质异常体等。
以上步骤中的已知点和测点上获取的天然电场信号和数据均按照相应点的测量电极mn距离进行距离归一化处理，从而减小由于不同测点的测量电极长度不同引起的信号差别，也能为野外工作中根据不同测点的实际情况布置更符合野外现场的测量电极，减小野外工作难度，增强该方法的野外适应性和灵活度。
附图说明：
图1为本发明的一种新的天然电场勘探方法流程图；
图2为现有天然电场常规勘探方法流程图；
图3为本发明的一种新的天然电场勘探方法野外布置示意图。
图3中a为地质情况已知的已知点，1～36为36个测点的编号，实心十字形符号表示已知点的位置，实心点符号表示测点的位置。
具体实施方式：
以下参照图1、图2、图3结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图3所示，需要对图3中的勘探区内36个测点开展本发明所提出的新方法开展天然电场勘探，其具体步骤如下：
1)选择两台测量天然电场的电法设备，先进行两台电法设备的一致性测试，把两台仪器的系统差控制在误差范围内或获取两台仪器的系统差，以其中一台电法仪器为基准，对另一台的测量结果进行系统校正。
2)在勘探区选择地质情况基本已知、人文电场干扰小的已知点a布设一台通过两个测量电极测量天然电场总场的电法设备；为提高已知点的天然电场信号稳定性，已知点a上使用的测量电极采用不极化电极，且测量电极mn距离为20米；按照每分钟测量一次的时间间隔，测量已知点a的天然电场信号u0(t)和并记录每次测量天然电场的采集时刻，形成已知点a的天然电场信号时间序列数据。
3)在勘探区内布置编号1～36的36个测点，当已知点a上的电法设备开始采集天然电场数据后，再采用另一台测量天然电场总场的电法设备，通过每个测点布置的测量电极mn采集每个测点的天然电场数据采集，其中设置每个测点的mn距离均为20米；记录下36个测点的天然电场数据ui(ti)(i＝1,2,3...,36)，其中ti(i＝1,2,3...,36))为每个测点采集天然电场数据时的时刻；每个测点上的测量天然电场的电法设备采用铜电极作为测量电极，可以减少野外工作难度，提高工作效率；测点的测量天然电场的电法设备的仪器参数与已知点a的天然电场的电法设备的仪器参数相同，但两台电法设备采集数据的时间间隔可以不同；当本勘探区的36个测点的天然电场数据采集完毕后，再停止已知点a的天然电场数据采集工作。
4)对步骤2)所采集的已知点a的天然电场信号时间序列数据u0(t)，采用二次样条插值方法对时间序列数据进行插值，获得已知点a的插值后的天然电场信号的时间序列数据uc(t)。
5)根据步骤3)中36个测点的天然电场数据采集时刻ti(i＝1,2,3...,36))，从步骤4)获取的已知点a的插值后的天然电场信号的时间序列数据uc(t)选择出与步骤3)中相应测点的天然电场数据采集时刻ti(i＝1,2,3...,36))相同时刻的已知点a的插值后的天然电场信号uc(ti)，对步骤3)获取的采集时刻ti(i＝1,2,3...,36))所对应的测点的天然电场数据ui(ti)(i＝1,2,3...,36)采用fi＝ui(ti)/uc(ti)公式进行计算，获得相应测点的fi数据；若不同测量天然电场的电法设备存在系统差，则对fi数据进行系统差校正，剔除不同仪器之间的系统误差，进一步提高勘探效果；；通过以上方式处理的所有测点的fn数据剔除了由于不同时刻天然电场的激励源信号强度不同、人文电场干扰不同等引起的数据变化，而增加了整个测区内测点的天然电场数据的可比性，从而提高了勘探效果和勘探精度。
6)结合已知点的已知地质情况，对相应测点的fi数据进行成图分析和解译，判断相应测点的地质情况；获取已知点的地质分层、电性特征等，并结合其他方面的成果绘制地电断面；根据已知点的地电断面等地质信息，结合所有测点的fi数据划分所有测点的地质分层、地质异常体等。
以上步骤中的已知点a和1～36个测点上获取的天然电场信号和数据均按照相应点的测量电极mn距离进行距离归一化处理，由于本实施方式中已知点a和36个测点上的测量电极mn距离相同，故仅从本勘探区考虑，则可以不对电场数据进行距离归一化处理；若需要与其他测区的数据进行对比分析，则要么保证每个点的测量电极mn距离相同，要么均按照测量电极mn距离进行距离归一化处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。