礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的基本方法

袁明杰

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741000）

在礦山地質(zhì)資源勘查中，主要工作內(nèi)容是全面勘查礦山地質(zhì)中的各種影響因素，其中斷層分析是其中最重要的內(nèi)容和要素，根據(jù)具體勘查結(jié)果獲得斷層信息。在礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的過程中，若出現(xiàn)分析錯(cuò)動量概率高的問題，會嚴(yán)重影響礦山地質(zhì)資源勘查的精準(zhǔn)性，進(jìn)而形成安全隱患。在我國，針對礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的研究中，盡管研究起步較早，但提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息具有很高的難度系數(shù)，導(dǎo)致研究普遍存在局限性，很難在真正意義上實(shí)現(xiàn)斷層精準(zhǔn)分析。提高斷層分析的精準(zhǔn)度一直是礦山地質(zhì)資源勘查中的重點(diǎn)，因此，礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分基本方法應(yīng)運(yùn)而生。為解決傳統(tǒng)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析精度低的問題，本文通過設(shè)計(jì)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的基本方法，致力于降低斷層分析錯(cuò)動量概率，提高斷層分析精度[1]。并通過實(shí)例分析的方式，證明設(shè)計(jì)方法在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。

1 礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的基本方法

1.1 標(biāo)定礦山地質(zhì)資源勘查中斷層層位

本文以方差體屬性作為聯(lián)系斷層反射波與礦山地質(zhì)構(gòu)造資料中的紐帶，采用標(biāo)定層位的方式，掌握層位基本情況，確定礦山地質(zhì)資源勘查中斷層標(biāo)志[2]。設(shè)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層方差體屬性的方程式為σ2，可得公式（1）。

公式（1）中，j 指的是方差計(jì)算時(shí)間；i 指的是礦山地質(zhì)資源勘查道個(gè)數(shù)，為實(shí)數(shù)；I 指的是計(jì)算方差時(shí)選用的層位、斷層道數(shù)；L 指的是方差計(jì)算時(shí)間下時(shí)窗長度；w 指的是方差體的三角加權(quán)函數(shù)，其區(qū)間范圍為【0,1】；x 指的是方差計(jì)算時(shí)間下的平均振幅值。通過公式（1），可以得出礦山地質(zhì)資源勘查中斷層方差體屬性，將其代入到構(gòu)造三維地質(zhì)模型中，得到完整的三維地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)體。并在三維地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)體中國建立斷層層序，為斷層分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以褶積子波為典型代表，優(yōu)先選用PERTEL 軟件獲取礦山地質(zhì)資源勘查斷層層位數(shù)據(jù)，目的是將斷層層位數(shù)值化，使礦山地質(zhì)資源勘查結(jié)果更加貼近斷層地層的實(shí)際情況。通過計(jì)算褶積子波的頻率，提高斷層層位標(biāo)定的精度。設(shè)褶積子波頻率為r，可得公式（2）。

公式（2）中，pe指的是聲波測井的垂直反射系數(shù)；pw指的是聲波測井平均速度；k 指的是礦山地質(zhì)構(gòu)造資料數(shù)據(jù)子波長度；μ 指的是礦山地質(zhì)構(gòu)造資料數(shù)據(jù)單峰值。以得出的褶積子波頻率為依據(jù)，與斷層數(shù)據(jù)的時(shí)窗范圍相對比，確定斷層范圍。結(jié)合褶積模型分析褶積子波的頻率，作為斷層層位標(biāo)定的基礎(chǔ)。

1.2 提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息

在標(biāo)定礦山地質(zhì)資源勘查中斷層層位的基礎(chǔ)上，提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息。本文運(yùn)用IDA 方法中的易損性分析斷層多源信息峰值，修正礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析過程中存在的誤差，利用修正系數(shù)使得礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的權(quán)重比例總是向著峰值訓(xùn)練誤差減小的方向進(jìn)行修改。與傳統(tǒng)分析方法相比，通過計(jì)算分析峰值修正系數(shù)，進(jìn)而建立礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析矩陣，迭代求解，提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息。設(shè)此過程的目標(biāo)函數(shù)為，可得公式（3）。

公式（3）中，V 指的是地質(zhì)資源勘查中斷層信息指標(biāo)權(quán)重分配向量；I 指的是地質(zhì)資源勘查中斷層信息指標(biāo)特征歸一化賦值；R 指的是礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息之間的重要度；n 指的是礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息之間的關(guān)聯(lián)度；T 指的是地質(zhì)資源勘查中斷層分析指標(biāo)賦值指令。通過公式（3），在二維坐標(biāo)系中標(biāo)出相應(yīng)的數(shù)值點(diǎn)，其中，以X 軸作為提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息指標(biāo)；以Y 軸作為斷層分析精度指標(biāo)，通過點(diǎn)位支持，提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息。

1.3 分析礦山地質(zhì)資源勘查中斷層類型

在完成提取礦山地質(zhì)資源勘查中斷層多源信息后，基于層位、斷層特征，確定解釋層位，并對礦山地質(zhì)資源勘查中斷層現(xiàn)象較為明顯的區(qū)域加以詳細(xì)解釋，進(jìn)而分析礦山地質(zhì)資源勘查中斷層類型。本文首先通過礦山地質(zhì)資源勘查中斷層方差體屬性，確定斷層構(gòu)造描述范圍、平面網(wǎng)格及模擬層的劃分、地質(zhì)模型的建立。再通過建立精細(xì)的構(gòu)造三維地質(zhì)模型，是斷層精準(zhǔn)分析的關(guān)鍵，可以通過數(shù)值模擬對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)致研究以提高分析精準(zhǔn)度。最后，建立層位、斷層平面網(wǎng)格，需要將每個(gè)網(wǎng)格塊設(shè)定指定的疊前方位各向異性地質(zhì)參數(shù)，設(shè)定參數(shù)的過程就是所謂的斷層地質(zhì)平面網(wǎng)格描述。礦山地質(zhì)資源勘查中斷層方差體屬性是利用地質(zhì)、測井和動態(tài)數(shù)據(jù)對層位、斷層解釋的新技術(shù)，從而獲得礦山地質(zhì)資源勘查中斷層類型分析結(jié)果。礦山地質(zhì)資源勘查中斷層類型具體特征表，如表1 所示。

表1 礦山地質(zhì)資源勘查中斷層類型

結(jié)合表1 所示，為層位、斷層分析類型特征。通過礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析，將特征數(shù)據(jù)體代入井校正，進(jìn)行可視化掃描。判斷目標(biāo)層是否出現(xiàn)傾斜情況，一旦發(fā)現(xiàn)傾斜，需要利用可視化檢測種子點(diǎn)，以自動追蹤的方式雕刻層位、斷層特征。在此基礎(chǔ)上，通過時(shí)創(chuàng)建井，更新層位、斷層解釋特征，添加種子點(diǎn)信息，完成層位、斷層分析。以此，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選取某礦山作為實(shí)驗(yàn)對象，根據(jù)礦山實(shí)際地質(zhì)資源勘查情況，取采樣點(diǎn)數(shù)為28600，背景噪聲為30dB。設(shè)置更新的時(shí)間間隔為5min，本次實(shí)驗(yàn)在Matlab 軟件平臺上進(jìn)行，針對本文提出的分析方法與傳統(tǒng)分析方法均采用相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及設(shè)備參數(shù)，該實(shí)驗(yàn)平臺在系統(tǒng)內(nèi)存為IntelCore6-280 64GB，操作系統(tǒng)為Windows2020.VS2018CPU，內(nèi)置X2500 中央處理器的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行。在礦山中選取坐標(biāo)不同的4 個(gè)勘查點(diǎn)位，按照上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境，分析礦山地質(zhì)資源勘查中斷層。設(shè)置本文設(shè)計(jì)分析方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)分析方法為對照組。本次實(shí)例分析選取測試指標(biāo)為斷層分析錯(cuò)動量概率，斷層分析錯(cuò)動量概率越低證明該分析方法的分析精準(zhǔn)度越高。使用Matlab 軟件獲取兩種分析方法下的斷層分析錯(cuò)動量概率，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而對比兩種分析方法在實(shí)際應(yīng)用中的性能。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過兩種分析方法的實(shí)踐，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到斷層分析錯(cuò)動量概率對比結(jié)果，如下圖1 所示。

圖1 斷層分析錯(cuò)動量概率對比圖

通過圖1 可得出如下的結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的分析方法斷層分析錯(cuò)動量概率明顯高于對照組，可以實(shí)現(xiàn)對礦山地質(zhì)資源勘查中斷層的精準(zhǔn)分析，具有現(xiàn)實(shí)推廣價(jià)值。

3 結(jié)束語

通過礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的基本方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析中存在的問題。

由此可見，本文設(shè)計(jì)的方法是具有現(xiàn)實(shí)意義的，能夠指導(dǎo)礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析優(yōu)化。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大本文設(shè)計(jì)方法在礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析中的應(yīng)用力度。

截止目前，國內(nèi)外針對礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析基本方法研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進(jìn)一步對基本方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，為提高礦山地質(zhì)資源勘查中斷層分析的綜合性能提供參考。