ORION 3D真三维IPDC和MT联合观测网络.docx

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ORION3D真三维IPDC和MT联合观测网络

ORION3D真三维IP，DC和MT联合观测网络

一、简述

真三维系统是指野外观测是三维的。

数据处理和反演是三维的，综合是指激发极化（IP），直流电阻率和大地电磁在同一测网上进行三维观测。

只有真三维系统才能给出最全面的、最精确的从地表到1.5km深的地质图像。

图1ORION3D三维数据采集系统

在TITAN24二维观测系统的基础上Quantec公司在2010年研发出真三维综合数据采集和反演软件系统ORION3D。

该系统是在地面布设三维勘探网格，在划分网格的勘探线上布置X方向和Y方向的接收偶极，在每个网格内部布置发射极，在每个发射极发射时，所有接收偶极同时接收（图1）。

应用USB3D反演程序对直流电阻率和IP相位进行反演，应用Wsinv3DMT反演程序对MT数据进行3D反演。

在大多数情况下，三维反演给出的模型与钻孔验证结果高度一致。

图2是在内华达SunriseHiddenHill矿区Orion3D的调查结果。

电阻率等值面与金矿分布非常一致。

图22kmX2km勘探区内电阻率等值面与金矿分布（红色）

图3是在赞比亚BlackthomResources矿Orion3D的调查结果，它与两个垂直方向构造和矿化带分布非常一致。

图32kmX2km勘探区内含铜0.5%的页岩电阻率模型（橘红色）以及Kamkamu断层（绿色）和Mumbwa断层（兰色）分布

为什么Orion3D观测系统的三维反演结果会如此好呢？

这是因为：

•它采集了海量的观测数据，

•它采集的数据来自于所有方向，是无定向的，

•X方向和Y方向接收偶极同时采集数据

现分述如下：

1.海量观测数据

ORION3D装置要布署在整个观测网格上，对于每一个注射电流在所有的接收偶极上都要记录。

根据观测系统的分布特征，改变偶极的布局和数量。

然而，2kmX2km的典型测网至少要布设300个接收偶极。

注射电极的数量和布局依赖于路径，地形条件和探测目的，在典型情况下至少要有300-400个电流注射点。

由于每一个注射电流都要在所有接收偶极上记录，所以观测数据超过100000个。

如果与2维观测数据量做对比，在2km长和2km宽的二维观测网上，布置11条测线，测线间隔200m，接收偶极距100m，每条测线上布置8个电流注射点，则总的观测数据量少于2000个（图4）。

图42D观测（左图）和ORION3D观测（右图）数据量示意图

2.无定向记录

ORION3D应用单极—偶极装置，无穷远极位于数公里外。

当在一个网格内注射电流时，测网内的所有接收偶极都在同时记录，所以记录的电流是来自于不同方向。

例如图5所示，是“概念性的电流线”示意图，表示当在两个网格内注射电流时电流线的分布情况。

图5在两个网格内注射电流时（红五星），概念性电流线和x、y接收偶极（黑色箭头）分布，

如果其他注射电流点也注射电流时，那么注射电流到每个接收偶极的方位便可以绘成玫瑰图（图6），可见注射电流覆盖了所有的方位，因此对地下的地质构造和探测目标体具有极好的分辨能力。

图6ORION3D注射电流方位分布玫瑰图

3.X方向和Y方向接收偶极同时采集数据可以获得地下更全面的信息。

二、.ORION3D观测技术与其他观测技术的对比（以2kmX2km勘探面积为例）

1．传统的IP技术

•1500个数据点

•IP勘探深度300m

•2维采样

图7传统IP采集数据空间图8传统IP观测结果示意

2．TITAN24技术：

•6500个数据点

•双方向采集数据

•IP和直流电法勘探深度750m

•结合MT资料勘探深度达1500m以上

图9TITAN24采集数据空间图10TITAN24观测结果示意

3）ORION3D观测技术

•200000个数据点，因此大大提高了对勘探目标的分辨精度和可靠性

•无定向、全方向采集数据

•IP和直流电法勘探深度1000m

•结合MT资料勘探深度大于2000m以上

图11ORION3D数据采集空间图12ORION3D观测结果示意

图13示意ORION3D对地下每个小三维体所采集的数据：

红箭头表示在地面上的电流注射点，蓝色小圆点表示接收单元，黄色直线表示数据路径。

图13ORION3D数据采集示意图

3.ORION3D应用实例

1）KitumbaIDCG铜矿项目

Kitumba铜矿是IOCG型铜矿，位于赞比亚中部，距卢萨卡以西200km。

推断Kitumba铜矿的资源量超过200万吨。

该矿与块状赤铁矿角砾岩与花岗侵入岩交代作用有关。

广泛发育风化层，在700m深可见浅成蚀变带，也存在黄铜矿和黄铁矿型深成矿化带。

高品位的铜矿带是铜矿二次浅成富集型。

选择ORION3D勘探目的是：

•应用ORION3D的IP,直流电法和MT法三维联合勘探技术，有效确定钻孔位置，

•确定潜在的深成矿化带，

•寻找可能的伴生矿化带，

ORION3D的主要勘探结果是：

•Kitumba主矿体作为异常带被清晰的圈定了，

•对硫化物矿化带，包括深成黄铜矿矿化带做了精确的三维填图，

•详细构制了钻孔钻遇的矿化带的三维结构，

•在ORION3D勘探结果基础上，进行的钻探结果扩大了矿化带范围。

图14是ORION3D给出的三维直流电阻率图，红色为低阻区。

图15是穿过Kitumba铜矿床的南北向断面和三个钻孔位置，钻孔中的绿色段是矿化带，红色是低阻区。

图14ORION3D三维直流电阻率三维图示

图15沿南北向穿过Kitumba铜矿电阻断面，三个钻孔中的绿色地段是含铜矿化带

2）Junior湖镍-铜-钴-PGE多金属矿勘探项目

加拿大Junior湖位于Thunder湾北东235km。

B4-7矿床是1969年根据航空物探异常发现的，它是东西走向的多金属矿，含镍-铜-钴-PGE，块状硫化带厚5-15m，围岩是辉长岩，该矿在构造上与Junior湖剪切带有关。

矿化带是块状磁黄铁矿，含有镍黄铁矿，黄铜矿和黄铁矿。

块状硫化带在东部出露地表，向西倾伏，沿东西走向方向加深。

在2004年发现的Scorpion东西向航磁异常带与东部的B4-7矿化带走向方向一致。

采用ORION3D进行勘探的目的是：

•应用ORION3D技术确定已知矿体B4-7外延情况，

•寻找可能的潜伏矿化带，

•调查和研究Scorpion航磁异常带的意义。

ORION3D的主要勘探结果表明：

•B4-7块状硫化物矿化带被清晰的确定了，并且探明了矿化带沿走向向西的延伸情况（图16），

•在B4-7矿化带以北发现了埋深约200m的新的矿化带（图17），

•Scorpion航磁异常带也是IP异常带，它可能是矿化带（图18）。

图16沿东西向剖面的三维直流电阻率断面以及B4-7矿化带及其西侧延伸

图17在B4-7矿化带以北新发现的深部矿化带

图18沿Scorpion航磁异常带探测到的高IP异常带

3）SantanCecilia铜-金-银矿勘探项目

SantanCecilia铜-金-银矿位于智利第三区，Maricunga造山带之内，遭遇强烈的热水蚀变作用，与矿化带有关的包括网状岩脉侵入体，斑岩侵入体和硅化岩结构。

蚀变带3km宽，中心位于CerroDeMidio，沿ESE山脉延展。

StantaCecilia瘦4600m高的CerroDeMidio主峰控制。

选择ORION3D勘探的目的是：

•对整个SantanCecilia矿权所有区进行定义和描绘，

•寻找近地表的铜-金矿化带，

•确认新的潜在勘探目标体，

•对深部蚀变带进行描述和填图，

•对勘探区进行总体评价以降低钻探成本，提高钻探效果。

ORION3D主要勘探成果是：

•有效地构制和描绘了CerroDelMedio地区已知的蚀变带，

•根据ORION3D的直流电阻率和IP结果精确地确定了蚀变带和网状侵入体的位置，

•在勘探区东部和北东部的高强度三维IP异常是新发现的高硫化物蚀变带，

•3维MT结果表明矿化带可能延伸至2.5km。

ORION3D的三维反演结果非常详细地构绘出了勘探区内的三维电阻率分布（图19）和三维IP分布（图20）。

两者之间有较好的相关性。

三维MT结果表明，低阻带延深至2.5km，它是深部供矿带（图21）。

图19勘探区三维直流电阻率分布图

图20勘探区三维IP充电率分布图

图21三维MT电阻率分布图

三、石油燃气勘探中的ORION3D技术

三维地震数据也往往给出模棱两可的结果，并且在某些激发条件或接收条件不好的地区，特别是大山岩覆盖区和永久冻土层地区很难获得有效的地震勘探数据。

ORION3D勘探技术在不依赖地震数据的情况下能够清楚了解地下的地质情况，在不能开展地震勘探的地区以及探测源之间的密度差小不能有效地震成像的地区，ORION3D技术也可对地下地顶情况进行很好的成像。

当地震勘探成果不充分或勘探成本太高时，例如在Neuquin盆地的石油地震勘探，ORION3D技术可以在低成本花费条件下成功地确定钻探目标。

作为石油地震勘探的互补手段，ORION3D勘探结果再结合其他资料（例如地质和测井资料等）能够给出地下地质情况完善的和精确的图像。

以电性探测为基础的ORION3D技术容易实现：

1）在永久冻土和火山区覆盖地区取得有效的勘探成果，

2）当探测源之间的密度很小、地震方法不能有效成像时，可以获得探测源之间的变化

3）当采用ORION3D的最高分辨率成像时，可以识别油水界面，最优化的恢复重油界面，降低对采油蒸汽的需求，

4）在对页岩建造的电阻率详细测定的基础上，准确定位探测页岩气地层的钻孔位置。

3D和4D的不同模型可以帮助石油公司了解应该在什么地点设置钻井以及钻井能够打穿油储的深度，并可帮助了解油储中的油漏失带以及油储随时间的变化（图22）

图22三维直流电法反演结果，可显示油储内部的漏失带（绿色）

页岩气勘探中的ORION3D技术：

地震勘探可以识别页岩建造，但不可能识别是否是含烃类的页岩地层。

但ORION3D技术可以识别含有开采价值的页岩气地层，并给出精确的钻井位置。

这是因为含烃类页岩电阻率与不含烃类页岩电阻率是不同的，烃类瓦斯和岩石之间的电阻率是不同的。

阿根廷CentralTrap是世界上最大的烃类气田之一，但这里的多孔隙岩石妨碍了地震方法取得可信结果（图23），打了一些无效的钻孔。

用户采用并根据Quantec技术的勘探结果制定了钻孔计划，可靠的穿透了页岩气储层。

在图C所示的地震剖面上，Quantec技术所采集的直流电法、IP和MT数据及其反演结果详细的勾绘了页岩气层的延伸。

埋深、体积及其变化。

图23阿根廷CentralTrap气田的地震勘探剖面