矿山地质资源勘查中断层分析的基本方法

袁明杰

（甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃 天水 741000）

在矿山地质资源勘查中，主要工作内容是全面勘查矿山地质中的各种影响因素，其中断层分析是其中最重要的内容和要素，根据具体勘查结果获得断层信息。在矿山地质资源勘查中断层分析的过程中，若出现分析错动量概率高的问题，会严重影响矿山地质资源勘查的精准性，进而形成安全隐患。在我国，针对矿山地质资源勘查中断层分析的研究中，尽管研究起步较早，但提取矿山地质资源勘查中断层多源信息具有很高的难度系数，导致研究普遍存在局限性，很难在真正意义上实现断层精准分析。提高断层分析的精准度一直是矿山地质资源勘查中的重点，因此，矿山地质资源勘查中断层分基本方法应运而生。为解决传统矿山地质资源勘查中断层分析精度低的问题，本文通过设计矿山地质资源勘查中断层分析的基本方法，致力于降低断层分析错动量概率，提高断层分析精度[1]。并通过实例分析的方式，证明设计方法在实际应用中的有效性。

1 矿山地质资源勘查中断层分析的基本方法

1.1 标定矿山地质资源勘查中断层层位

本文以方差体属性作为联系断层反射波与矿山地质构造资料中的纽带，采用标定层位的方式，掌握层位基本情况，确定矿山地质资源勘查中断层标志[2]。设矿山地质资源勘查中断层方差体属性的方程式为σ2，可得公式（1）。

公式（1）中，j 指的是方差计算时间；i 指的是矿山地质资源勘查道个数，为实数；I 指的是计算方差时选用的层位、断层道数；L 指的是方差计算时间下时窗长度；w 指的是方差体的三角加权函数，其区间范围为【0,1】；x 指的是方差计算时间下的平均振幅值。通过公式（1），可以得出矿山地质资源勘查中断层方差体属性，将其代入到构造三维地质模型中，得到完整的三维地质构造数据体。并在三维地质构造数据体中国建立断层层序，为断层分析提供基础数据。以褶积子波为典型代表，优先选用PERTEL 软件获取矿山地质资源勘查断层层位数据，目的是将断层层位数值化，使矿山地质资源勘查结果更加贴近断层地层的实际情况。通过计算褶积子波的频率，提高断层层位标定的精度。设褶积子波频率为r，可得公式（2）。

公式（2）中，pe指的是声波测井的垂直反射系数；pw指的是声波测井平均速度；k 指的是矿山地质构造资料数据子波长度；μ 指的是矿山地质构造资料数据单峰值。以得出的褶积子波频率为依据，与断层数据的时窗范围相对比，确定断层范围。结合褶积模型分析褶积子波的频率，作为断层层位标定的基础。

1.2 提取矿山地质资源勘查中断层多源信息

在标定矿山地质资源勘查中断层层位的基础上，提取矿山地质资源勘查中断层多源信息。本文运用IDA 方法中的易损性分析断层多源信息峰值，修正矿山地质资源勘查中断层分析过程中存在的误差，利用修正系数使得矿山地质资源勘查中断层分析的权重比例总是向着峰值训练误差减小的方向进行修改。与传统分析方法相比，通过计算分析峰值修正系数，进而建立矿山地质资源勘查中断层分析矩阵，迭代求解，提取矿山地质资源勘查中断层多源信息。设此过程的目标函数为，可得公式（3）。

公式（3）中，V 指的是地质资源勘查中断层信息指标权重分配向量；I 指的是地质资源勘查中断层信息指标特征归一化赋值；R 指的是矿山地质资源勘查中断层多源信息之间的重要度；n 指的是矿山地质资源勘查中断层多源信息之间的关联度；T 指的是地质资源勘查中断层分析指标赋值指令。通过公式（3），在二维坐标系中标出相应的数值点，其中，以X 轴作为提取矿山地质资源勘查中断层多源信息指标；以Y 轴作为断层分析精度指标，通过点位支持，提取矿山地质资源勘查中断层多源信息。

1.3 分析矿山地质资源勘查中断层类型

在完成提取矿山地质资源勘查中断层多源信息后，基于层位、断层特征，确定解释层位，并对矿山地质资源勘查中断层现象较为明显的区域加以详细解释，进而分析矿山地质资源勘查中断层类型。本文首先通过矿山地质资源勘查中断层方差体属性，确定断层构造描述范围、平面网格及模拟层的划分、地质模型的建立。再通过建立精细的构造三维地质模型，是断层精准分析的关键，可以通过数值模拟对重点区域进行网格细致研究以提高分析精准度。最后，建立层位、断层平面网格，需要将每个网格块设定指定的叠前方位各向异性地质参数，设定参数的过程就是所谓的断层地质平面网格描述。矿山地质资源勘查中断层方差体属性是利用地质、测井和动态数据对层位、断层解释的新技术，从而获得矿山地质资源勘查中断层类型分析结果。矿山地质资源勘查中断层类型具体特征表，如表1 所示。

表1 矿山地质资源勘查中断层类型

结合表1 所示，为层位、断层分析类型特征。通过矿山地质资源勘查中断层分析，将特征数据体代入井校正，进行可视化扫描。判断目标层是否出现倾斜情况，一旦发现倾斜，需要利用可视化检测种子点，以自动追踪的方式雕刻层位、断层特征。在此基础上，通过时创建井，更新层位、断层解释特征，添加种子点信息，完成层位、断层分析。以此，实现矿山地质资源勘查中断层分析。

2 实例分析

2.1 实验准备

选取某矿山作为实验对象，根据矿山实际地质资源勘查情况，取采样点数为28600，背景噪声为30dB。设置更新的时间间隔为5min，本次实验在Matlab 软件平台上进行，针对本文提出的分析方法与传统分析方法均采用相同的网络环境以及设备参数，该实验平台在系统内存为IntelCore6-280 64GB，操作系统为Windows2020.VS2018CPU，内置X2500 中央处理器的实验环境下进行。在矿山中选取坐标不同的4 个勘查点位，按照上述实验环境，分析矿山地质资源勘查中断层。设置本文设计分析方法为实验组，传统分析方法为对照组。本次实例分析选取测试指标为断层分析错动量概率，断层分析错动量概率越低证明该分析方法的分析精准度越高。使用Matlab 软件获取两种分析方法下的断层分析错动量概率，记录实验结果，从而对比两种分析方法在实际应用中的性能。

2.2 实验结果与分析

通过两种分析方法的实践，整理实验数据，得到断层分析错动量概率对比结果，如下图1 所示。

图1 断层分析错动量概率对比图

通过图1 可得出如下的结论：本文设计的分析方法断层分析错动量概率明显高于对照组，可以实现对矿山地质资源勘查中断层的精准分析，具有现实推广价值。

3 结束语

通过矿山地质资源勘查中断层分析的基本方法研究，能够取得一定的研究成果，解决传统矿山地质资源勘查中断层分析中存在的问题。

由此可见，本文设计的方法是具有现实意义的，能够指导矿山地质资源勘查中断层分析优化。在后期的发展中，应加大本文设计方法在矿山地质资源勘查中断层分析中的应用力度。

截止目前，国内外针对矿山地质资源勘查中断层分析基本方法研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对基本方法的优化设计提出深入研究，为提高矿山地质资源勘查中断层分析的综合性能提供参考。