基于Matlab平台实现电法数据的三维可视化

电法三维数据采集和三维正反演获得的信息是三维分布的。对这些三维数据体进行快速有效的立体显示是展示电法成果的最好方式。结合电法数据的特点,以Matlab2010b为平台实现了电法数据的三维可视化。该程序可方便地用于研究电法成果的三维展布特征,也可为其他地球物理数据的三维可视化所参考。     

标量拟解析近似方法模拟立方体的异常电场

拟解析近似方法是一种求解积分方程的一种近似方法,它可以处理强散射或者大扰动的电磁散射问题,在计算过程中避免了传统微分数值方法解决问题时所遇到的大型矩阵或大型代数方程组的求解。孙建国[5]将其引入直流电场的积分方程中,并给出了求解异常电场积分方程的标量拟解析近似公式。在以前的研究中,已经验证了均匀场中异常球体的拟解析近似解的精度,这里对均匀场中的立方体异常体进行数值模拟,得到了直流电场中异常立方体模型的标量拟解析近似解。由于复杂地电模型可以用立方体的组合进行模拟,因此对立方体异常电场拟解析近似解的研究,为三维直流电场中复杂地电模型的快速正反演模拟打下了基础。     

电磁探测正反演软件设计与开发

从电磁探测软件的需求、设计和技术实现等方面,介绍软件的开发过程和功能。在软件设计与开发中应用软件工程技术流程,分别对时间域激电法(TDIP)、大地电磁法(MT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)和频谱激电法(SIP)四种电磁方法正反演模块的软件集成进行需求分析和系统设计,形成一套完整的开发文档。针对SIP二维正反演计算、CSAMT二维正演计算和MT三维正反演模块应用并行计算技术,达到提高软件计算效率的目的,同时在软件中集成可视化技术与人机交互建模技术,提升软件的实用性。     

一种基于物性数据的深部三维地质建模方法

地质采样信息不足是制约深部三维地质建模的重要因素, 深部物性探测数据由于其易于获取而能够有效形成可视化模型.结合这一特点, 在地质调查项目工作中探索出了一种基于物性探测数据的三维地质建模方法.它首先利用岩石样品物性测量实验数据提取出物性参数及其对应地质属性的映射关系, 然后将不同地球物理方法所获取到的物性数据进行综合建模并解释, 最后将解释后的可视化模型转换为地质三维模型.实践证明, 该方法能够针对性地解决项目中的一些深部地质三维建模问题.      

一种基于钻孔地质数据的快速递进三维地质建模方法

三维地质建模是地质数据可视化和空间分析的关键技术之一。针对传统建模方法建模速度慢、建模效率和精度较低的问题,提出了一种直接基于钻孔的点→线→面→体快速递进三维地质建模方法。该方法先对钻孔地层信息进行人机交互对比构成地质剖面,再按钻孔实际坐标在三维空间中还原地质剖面的实际位置,接着通过对剖面间的地层连线进行Kriging插值,形成一系列地层面模型,然后以此为基础构建三维地质框架模型,最后利用BSP矢量剪切技术来裁剪模型边界,形成研究区三维地质模型。该方法在福州市上街镇三维城市地质模型构建的实际应用中得到了验证。实践结果表明,该方法不仅可以实现三维地质模型的快速构建,还可以显著提高三维地质模型的精度。     

三维直流电场标量拟解析近似法数值模拟精度分析与评价

拟解析近似方法是一种可以处理强散射或大扰动问题的求解积分方程的近似方法,该方法可以避免用传统数值方法解决问题时,所遇到的大型矩阵或大型代数方程组问题。根据孙建国在文章[14]中的求解异常电场积分方程的标量拟解析近似理论公式,对标量拟解析近似进行研究。对均匀场中的异常球体标量拟解析近似解进行计算,并与理论解进行了对比,验证了其精度,证明拟解析近似方法求解直流电场积分方程是可行的。通过对标量拟解析近似方法在直流电场数值模拟的研究,为三维直流电场快速正反演模拟打下了基础。     

任意密度分布复杂地质体重力异常快速三维正演方法

解决任意密度分布复杂地质体重力异常三维正演快速、高精度计算问题,是实现重力三维反演、人机交互解释建模的关键。针对该问题,从积分方程出发,提出一种波数域重力异常三维正演方法,其关键环节包括三个方面:(1)将研究区域剖分成许多规则小棱柱体,每个小棱柱体密度值可以任意给定,以此刻画任意密度分布和起伏地形条件下的复杂地质体;(2)给出一种新的高精度均匀棱柱体重力异常二维波数域的计算公式,用于计算组合棱柱体模型的重力异常;(3)采用Gauss-FFT法将重力异常从波数域转换到空间域,保证计算效率的同时,有效克服了传统FFT法引起的边界效应问题。模型算例检验结果表明,该算法计算速度快、精度高,对于剖分为百万个棱柱体的模型,耗时只需几秒。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

层状地质体的三维模拟与可视化

文中探讨了层状地质体的三维模拟与可视化方法和技术。地质数据通常是有限的、空间上分布不均匀的点数据 ,需要大量使用插值技术来形成合理的模型。简单层状实体可在二维插值的基础上 ,按照这些面的空间位置叠加 ,形成三维体模型。复杂的层状体包括沉积相以及一些物性参数的空间变化 ,断层等形成的不连续以及复杂的褶皱等。这些实体的模拟与可视化 ,需要进行三维插值 ,并根据不同现象的特点选择合适的方法。合理的专家知识或地质解释的交互加入 ,是形成合理的三维模型的关键。     

基于电偶源的体积分方程法三维电磁反演

利用体积分方程对电偶源激发时均匀导电半空间频率域三维电磁场进行正反演计算。计算中参考Eaton等提出的方法将雅可比矩阵分为线性和非线性偏微分项求解,然后利用阻尼最小二乘技术进行最优化迭代拟合。这种反演方法具有更广的适用范围和更高的计算精度,能够准确、稳定地得到较高分辨率的地下三维异常体电阻率分布图像。     

综合物探技术在北京山前平原隐伏断层探测中的应用

复杂地质隐伏断层探测是地球物理勘测难点之一。本文介绍了高密度电法、浅层地震反射波法、可控源音频大地电磁测深法在北京山前平原隐伏断层综合探测的应用。在北京山前平原复杂地形条件下,综合物探技术方法对隐伏断层的探测具有可靠和成果直观的特点。     

勘查油气田化探新方法——土壤相态烃测量法

烃气测量是油气化探最主要的方法。目前应用的烃气测量方法有两类:一类是测量土壤中游离烃气如K—V指纹法、吸附丝法、物上气法及直接取土壤气测量法等。此类方法由于需特殊设备及壤气测量方法本身固有的缺陷,目前还未得到普遍应用,另一类为土壤吸附烃气法即国内外目前普遍使用的酸解烃气法、此法在多数油气田上取得好效果,但也有相当多的地区如黄土、荒漠及水网发育等特殊景观区效果不好或不显著。本文介绍一种新的烃气测量法──土壤相态烃测量法。这是用一种特殊的技术,只选择性提取由油气藏渗漏过程中保存在运移通道围岩及近地表土壤各种次生矿物结构中以"穴居"态存在的轻烃组分。"穴居"态烃为累积性的指标,不受外界温度、修水等的影响,保存较牢固,测定结果稳定。相态烃法避免了酸解烃法存在的生物成因烃、矿物同生烃及碳酸盐的干扰影响,提高了测量指标的信噪比,突出了应有的异常。本方法已在黄土厚覆盖区两个已知油气田和一个风成沙覆盖的断裂发育油田上试验获得成功,结果表明相态烃法优于酸解烃法。     

物探找隐伏矿的几个技术问题

本文就物探”直接“找矿和”间接“找矿建立了相应的概念;论述了建立地质-地球物理模型的必要性,指出模型与模式是不同的概念,并提出了建立模型的步骤及流程;根据矿床的物性特点及埋深的不同,提出四种物探找矿方案、具体任务和可采用的方法,为找深部矿提出用物探立体填图加井中物探的方案.     

Usefulness of electrical and magnetic methods in finding buried structure of the Alabanda Ancient Cistern in Çine Town,Aydın City,Turkey

In this paper, the Electrical Resistivity Tomography and magnetic methods, including Tilt Angle and Euler Deconvolution, have been used in a comperative manner to determine the lineaments and depths of buried archeological structures. The zero contours of the tilt angle correspond to the boundaries of buried structures and the half distance between ±π/4 rad corresponds to the depth to the top of the structures. Also, in order to estimate the positions and depths of buried structures in the study area, the Euler Deconvolution method was applied to the total magnetic field data. All of the methods have a good correlation about determination of the horizontal locations and depths of the buried structures. The archeological excavations based on the geophysical investigations have demonstrated that the buried structure is an ancient cistern building because of the unearthed pools. Therefore, the interpretations of the geophysical methods and fiction of the paper were made according to the ancient cistern building. With this study, a buried ancient cistern structure was modeled and revealed by the geophysical methods for the first time. Additionally, using of these geophysical techniques in a comparative manner for the archaeogeophysical work will greatly contribute to future studies.     

基于GPRMax2D的地下管线精细化探测方法

探地雷达是探测地下结构及其分布规律的一种重要的浅层地球物理探测方法,具有分辨率高、无损、抗干扰能力强、结果直观等优点,在工程物探领域被广泛应用。为提高对地下管线雷达图像特征的认识,确定管线异常体的位置,提高地质雷达的解释精度,利用时域有限差分法(FDTD)对地下管线进行精细化探测,包括对管线埋深、材质、管线内充填物、管线病害等影响因素的数值模拟,以此建立地下管线正演模拟合成图库,进而指导探地雷达实际探测图像的解释工作。现场管线探测结果表明:探地雷达可准确探测出地下管线的埋设位置及运行状态,为今后的维修养护提供了依据。     

Seismic tomography: Application for archaeological purposes

Work on the excavations at the ancient Etruscan settlement of Marzabotto (Bologna) restarted in 1988. These excavations, as they were worked, brought to light a complete urban layout represented primarily by foundations, courtyards, roads and wells. The site has been the focus of intensive experimentation to assess the feasibility of geophysical remote sensing in exploration archaeology. Different geophysical techniques have been tested at this site: geoelectric, electromagnetic, magnetic, and seismic methods. One of the methods tested was geophysical seismic tomography. This method utilizes straightray algorithms to map subsurface properties by analyzing the first signal arrival time. Seismic tomography treats the problem of identifying a buried structure as a wave propagation process by inverting the linearized wave equation to compute the spatial distribution of the slowness of the velocity. The purpose of our tomographic study is to further test the method and to guide archaeologists in their future excavations by locating and identifying buried structures. In particular, analyses are performed on the geometries, signal characteristics, discretization of the area, and constraints of the inversion algorithm in order to enhance the effectiveness of the tomographic reconstruction process and to reduce costs. A controlled experiment is presented for a typical Marzabotto buried structure with which it is possible to verify the effectiveness of the applied technique. It is demonstrated how proper field measures and an inversion test can provide reliable information that can be used to guide excavation work. © 1994 John Wiley & Sons, Inc.     

点状不良地质体钻孔雷达响应特征 ——围岩及充填效应正演分析

钻孔地质雷达探测是一种有效获取高分辨率深部岩体信息的井中地球物理方法。针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体,利用时域有限差分数值模拟方法,对岩土体内点状不良地质体围岩介质和充填状况进行了雷达响应正演研究,分析了这些点状不良地质体围岩介质和充填状况对钻孔地质雷达反射信号的影响。研究结果表明,围岩与空洞内充填物的相对介电常数相对值,决定着雷达反射剖面信号的强弱对比,介电常数相对值较大时,更易确定目标地质体的前、后部界面位置,而低阻围岩的雷达波信号大部分被围岩介质吸收,通过单孔反射方法几乎不可能探测到空洞的存在。通过反射信号强度和正负相反射特性及其强弱变化,可以定性地判断空洞内填充物质的性质。     

综合物探技术在山西某整合矿井的应用

山西某整合矿井地表条件复杂,目的层埋深变化大,部分区段煤层埋藏较浅,且有采空区存在,为解决该矿地质构造、采空区范围及其富水性以及影响煤层开采的其它水文地质问题,采用三维地震勘探与瞬变电磁法、直流电测深法相结合的综合物探技术。利用三维地震勘探解决目的层赋存形态及其地质构造问题;再利用瞬变电磁法进行平面控制,以使平面及深度解释误差达到勘探要求;应用直流电测深法及瞬变电磁进行勘探,在正反演解释的基础上对其资料综合分析、对比,并结合三维地震资料,确定地质构造的富水及导水性,取得了较好勘探效果。     

隐伏矿体三维综合信息成矿预测方法

开展三维综合信息成矿预测,是当前隐伏矿体找矿勘探的实际需要,但目前尚缺乏系统的研究,工作方法体系仍有待深入探讨。本文提出了一套较为完善的隐伏矿体三维综合信息定量预测流程和方法。方法包括数据收集及地质数据库管理、三维地质建模及地球物理数据融合、地质特征空间分析及控矿因素提取、多维多元控矿信息融合及预测信息集构建、隐伏矿体三维定位定量预测等多方面内容。由于方法综合了地质体三维建模、多维空间分析技术、地球物理方法以及预测方法,因此可有效提高三维成矿预测的有效性和可靠程度。为验证方法的有效性,本文在宁芜盆地分别针对矿田和矿区尺度,开展了中、大比例尺的三维成矿预测实例研究,取得了较好效果。研究显示该方法体系可有效地对深部隐伏矿体进行定位定量预测,能够服务于今后的新老矿区隐伏矿体找矿勘探工作。     

地球物理CT技术在煤炭地下气化中的应用

地球物理ＣＴ技术在煤炭地下气化中的应用孙洪星中国矿业大学，徐州，２２１００８关键词：地球物理，计算机断层扫描，煤炭地下气化，ＡＲＴ方法，江苏ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙＴｅｃｈｎｉｑｕｅ...