三分量定源瞬变电磁解释技术及其在金属矿区的实验

目前的瞬变电磁仪器已经为三分量瞬变电磁解释提供了硬件基础,但瞬变电磁的实用解释技术仍局限于对垂直分量的解释或一些简单近似技术。为充分利用三分量数据,进一步提高定源瞬变电磁方法的分辨率,针对定源瞬变电磁装置给出三分量全域视电阻率定义和三分量联合一维反演的方法。在进行全域视电阻率定义时,利用迭代求取反函数值的方法替代直接求取反函数的过程;引入三分量瞬变电磁数据的权重以构建联合三分量数据的目标函数,利用可行域法实现三分量联合一维瞬变电磁反演;最后将三分量解释算法分别应用在模型计算和金属矿的实际勘查资料上,以检验其有效性。模型试验和实际资料处理结果表明,三分量解释方法能够利用更多的瞬变电磁数据,获得更高分辨率的处理结果,且具有较快的计算速度。     

电性源地—井瞬变电磁异常场响应特征初步分析

地—井瞬变电磁法是在地面发射、井(钻孔)中接收的装置形式,能够利用已有钻孔使接收探头深入地下更加接近目标体,获得更加可靠的信息。该装置对于深部低阻体,尤其当存在低阻覆盖层、矿化等地质干扰情况下,对于规模不大的深部良导矿体的探测能力较强。相对于磁性发射源,电性发射源勘查范围更广,适合地形起伏矿区开展工作。本文旨在通过研究电性发射源条件下钻孔中地下电性界面的异常特征,为实际勘查工作的定性分析提供参考。文中通过一维模型正演模拟对三分量瞬变响应异常特征进行了初步分析,结果表明,由于瞬变响应总场中叠加了背景场和异常场的响应,曲线形态复杂,仅在中晚期道电界面反映明显;而异常场曲线形态相对简单,对电性界面反映明显;整体上水平分量的异常显示度高于垂直分量。通过数值模拟分析获得了对于电性源地—井TEM钻孔中三分量曲线形态的初步认识,验证了电性发射源条件下地—井TEM对于确定电性界面的有效性,能够为进一步研究提供参考。     

时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用

在介绍对瞬变电磁法原理、方法技术以及资料解释等的基础上,论述了该方法在金属矿产勘查中的深埋矿体的探测、划分构造格局以及利用井中TEM确定井旁盲矿等方面的应用实例.应用结果表明,瞬变电磁法在固体矿产找矿中,具有工作效率高、分辨率高且勘探深度较大和空间定位效果好等优点,它是固体矿产勘查的有效方法之一.     

时间域瞬变电磁法在地质勘查中的应用

在介绍对瞬变电磁法原理、方法技术以及资料解释等的基础上，论述了该方法在金属矿产勘查中的深埋矿体的探测、划分构造格局以及利用井中TEM确定井旁盲矿等方面的应用实例。应用结果表明，瞬变电磁法在固体矿产找矿中，具有工作效率高、分辨率高且勘探深度较大和空间定位效果好等优点，它是固体矿产勘查的有效方法之一。     

煤矿老窑采空区地—井TEM响应特征

瞬变电磁法在我国广泛应用于煤田水文地质勘探和采空区调查,但由于方法本身的特点,地面装置纵向分辨率低,无法实现采空区精细探测。在山西某煤矿采空区探查项目中,通过岩心、测井曲线,结合以往电法勘探经验,建立了简单的煤系地层采空区模型,数值模拟了均匀半空间采空区含水、不含水时的地面瞬变电磁响应和三维水平薄板的地—井瞬变电磁响应,并结合实际案例探讨了采空区的地面、地—井瞬变电磁特征,证实了地—井瞬变电磁法具有较高的纵向分辨率,为采空区精细探查提供了思路。     

煤矿老窑采空区地—井TEM响应特征

瞬变电磁法在我国广泛应用于煤田水文地质勘探和采空区调查,但由于方法本身的特点,地面装置纵向分辨率低,无法实现采空区精细探测。在山西某煤矿采空区探查项目中,通过岩心、测井曲线,结合以往电法勘探经验,建立了简单的煤系地层采空区模型,数值模拟了均匀半空间采空区含水、不含水时的地面瞬变电磁响应和三维水平薄板的地—井瞬变电磁响应,并结合实际案例探讨了采空区的地面、地—井瞬变电磁特征,证实了地—井瞬变电磁法具有较高的纵向分辨率,为采空区精细探查提供了思路。     

地—井TEM典型特征分析与异常解释——以新疆白石泉铜镍矿zk506孔为例

地-井TEM法（瞬变电磁法）是一种寻找深部隐伏良导体的有效方法。以新疆白石泉铜镍矿区zk506孔三分量井中瞬变电磁测量为例,结合钻孔已知信息,通过分析曲线特征,从上至下共划定了3个异常,并推测第2个异常为主要异常,确定其方位为东南,同时根据z分量响应在晚期还有较强的幅值,判断异常在东南方向上具有相对长的延展,最后通过与zk506孔以及后期施工的zk507、zk508孔的地质编录对比,验证了地-井TEM解译推断,修正了之前zk506孔单孔编录的地质认识,证明了井中瞬变电磁法在良导硫化物矿勘探中的有效性和重要性。      

瞬变电磁法在新疆东天山天宇铜镍矿区的应用效果

为认识新疆东天山地区与基性-超基性岩体有关的岩浆型硫化物铜镍矿床的电性特征,在天宇铜镍矿区开展了TEM方法试验研究。通过TEM试验,获取了地面及地-井装置瞬变电磁法TEM响应、时间常数、电阻率等参数,并分析了它们与矿体、断裂、岩体等地质特征的关系。试验结果表明,瞬变电磁法在硫化物铜镍矿床应用效果良好,能为该种类型矿床的勘查提供一定的参考。     

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。     

组合薄板状导体的地-井瞬变电磁异常理论计算

地-井瞬变电磁法(SHTEM)是指场源在地面激发, 接收线圈在钻井中观测瞬变响应, 用以勘查深部矿产资源的勘探方法. 从等效涡流环方法原理出发, 计算了等效涡流环与Rx之间的互感系数以及感应电压. 通过建立组合薄板导体的数学模型, 计算模拟地下存在多个薄板状良导体组合情况下的起响应叠加场, 以研究组合导体的地-井瞬变电磁异常响应, 并分析这些异常响应的特征及规律. 认为钻孔在距离多个组合薄板状矿体较近的情况下, 通过地-井瞬变电磁测量能够进行分辨.     

地-井TEM向量交会技术的实现和应用效果

这里介绍的地-井TEM向量交会法是一种地-井TEM资料半定量解释方法,通过采用异常分离技术从实测资料中提取出纯异常场,运用地-井TEM的纯异常响应进行向量交会,从而达到快速、有效地确定井旁盲矿体的深度、方位及矿体距钻孔距离。     

基于瞬变冲激时刻的地?井TEM快速定量解释方法

地?井瞬变电磁法响应规律复杂,现有解释方法以定性分析和半定量解释应用最为广泛,不能直接获取大地电阻率参数。针对这一问题,提出一种基于瞬变冲激时刻的快速定量解释方法。首先给出均匀半空间地?井瞬变电磁响应的表达式,分析地?井瞬变电磁响应的冲激时刻特征。结果表明,接收点深度越大、大地电导率越高,则瞬变冲激时刻越晚。结合已有的研究成果,推导冲激时刻与大地电导率和深度的函数关系,依据反函数理论进行大地视电阻率定义。以获取真实大地电阻率为目标,研究基于地下电磁场扩散速度的改进大地电阻率恢复算法。采用所提出的算法,根据实际常用工作方式,分别设计均匀半空间、二层模型和三层模型进行模拟计算。模型算例和实测数据试算结果表明:基于冲激时刻的视电阻率定义方法能够较好地反映大地电阻率的变化趋势,但具有较强的体积效应;基于电磁场扩散速度的改进算法能够有效地削弱体积效应的影响,更加准确地恢复大地电阻率值和反映电性界面。该算法无需进行复杂模型的迭代正演计算,具有较高的计算效率,能够定量恢复大地电阻率值,适用于地?井瞬变电磁法的快速初步定量解释。但在实际资料解释应用中,还需考虑视电阻率的“overshoot”和“undershoot”现象,避免造成错误解释。      

地一井瞬变电磁三维交错网格有限差分正演及响应特性

为了研究地-井瞬变电磁响应特征,获得不同井位低阻薄板异常体的响应规律:首先采用交错网格有限差分技术离散二次场满足的频率域赫姆霍兹方程;然后结合虚框叠加等效和虚拟界面法将发射源和接收位置扩展到任意层位,解决了全空间背景格林函数的计算问题;之后利用MUMPS求解器求解频率域二次场,再经过余弦变换,获得井中任意位置的瞬变电磁响应;最后采用三维模型对本文算法的正确性进行验证,设计了均匀半空间和嵌入低阻薄板的三维模型,获得垂直磁场的三维分布,分析均匀导电半空间中低阻薄板对地-井瞬变电磁三维响应的影响特点.结果表明:本文三维地-井瞬变电磁计算方案的计算精度与前人基本相同;水平导电薄板的存在主要影响板体附近及穿过薄板的井中瞬变响应,最大的特点是在异常体位置附近的中期时间道响应出现变号现象.本文的研究为定性解释地-井瞬变电磁法异常提供一个技术手段,也为地-井瞬变电磁三维反演奠定基础.     

地～井方位激电(IP)人机交互解释软件开发及应用

基于MSR(Modified Sparse Row)非零元素存储和SSOR-PCG方程求解技术,编制了三维IP的有限元法快速正演程序,在此基础上,利用Delphi等开发了可视化地～井方位IP人机交互解释软件。在地～井方位IP的数据解释中,遵循"先井口,后其他方位"的分析方法,先通过井口方位观测曲线初步断定异常体的电性特征、大致埋深和倾向;然后对比分析其它方位曲线的异常特征,推断出异常的赋存方位。对于异常复杂情况,该软件可利用测井数据、钻孔柱状图等,形成分层背景,通过差值法和比值法数据预处理技术以突出井旁异常,提高异常分辨能力。实测数据的解释结果表明,针对地～井方位IP观测数据量少,充分利用测井、钻孔等信息,用人机交互正演拟合反演方式解释是可行的。     

瞬变电磁法与直流激发极化法在寻找铅锌矿中的应用

某地区地表出露有铅锌矿化和水晶,由于铅锌矿存在高极化率低电阻率,而水晶一般是低电阻率且无极化率或者低极化率的特点,在该地区最初开展了瞬变电磁法,确定出该地区地下存在一个低电阻率的地质体;但无法确定该低电阻率异常体究竟是什么,由于多次钻探工程都以失败结束,后来在该地区进行了直流激发极化法,获得了该低电阻率异常同时是高极化率异常体的反映,结合物性测定结果以及地面地质情况,推断该异常体是由铅锌矿引起。经过工程验证,获得了满意的结果。     

物探方法在寻找苍山县王埝沟隐伏铁矿床中的应用

根据矿体、围岩及盖层的磁性、电性差异特征,选用磁法测量和激电测量,在苍山县王埝沟铁矿区寻找隐伏铁矿体,取得了良好的效果,求得铁矿石资源量14601．7万t,平均品位TFe31．48％,mFe18．77％,说明磁法测量效果明显。     

瞬变电磁法对地下不同位置多个三维薄板探测能力的研究

以层状地层中多个位于不同位置和不同埋深的三维导电薄板为例,对瞬变电磁(TEM)法分辨地下多个三维异常体的能力进行了详细的分析和讨论.模型计算的结果表明,无论异常体与源的距离远近,TEM法对近地表的多个异常体分辨能力总是很好.当多个异常体在垂直方向排列时,TEM法对它们的探测能力最差;当它们以不同埋深沿测线方向排列时,埋深最浅和最近源的异常体最容易探测到;当夹在中间的异常体规模较小、埋深较大时,它的异常场容易被其它异常体所掩盖.总体上讲,无论在源下方还是在接收器下方,TEM法对水平方向多个异常体分辨能力优于垂向上的.     

井地瞬变电磁联合探测在2 000 m深部找矿中的应用

深部矿产探测是一个难题,井中瞬变电磁方法(Transient Electromagnetic Method, TEM)通过传感器沿钻孔深入地下,更接近于深部目标体,从而提高见矿率和找矿效果。在国外井中瞬变电磁被广泛地应用于深部找矿勘查中,并取得了许多重要的找矿成果,而在国内受限于仪器、理论研究以及解释技术发展较慢等诸多原因,在实际深部找矿应用方面较少。以辽宁青城子白云金矿区2 000 m深部找矿作为典型案例,开展井中TEM和地面TEM的探测,尝试将地面和井中TEM资料进行综合解释,以期更合理地解释钻孔周围的有利成矿部位。实测结果表明:井中TEM原始剖面曲线在1 400~1 650 m深度段出现典型负异常特征,显示钻孔外局部低阻异常体的存在;此外,井中TEM原始曲线晚期道中出现极化现象,是由于断裂和破碎带中富集的与金密切相关的黄铁矿化引起;地面TEM反演结果清楚显示了测线下方典型分布情况,发现了隐伏断裂深部延伸较大,成矿条件良好;综合分析解释,TEM L52线所推测的隐伏断裂深部仍有良好的金富集条件;经钻孔资料证实,地面和井中TEM综合解释结果正确可靠。研究成果表明,井?地瞬变电磁法联合探测在深部找矿中具有较好应用前景。      

综合物探法在个旧高松矿区深部找矿中的应用

个旧高松矿区锡矿体埋藏深度较大,一般大于500米,单一的常规物探方法难以满足找矿要求。地表应用TEM,坑内、井中应用激电等综合物探方法进行找矿。在深部找矿中能取得较好效果。