考虑激电效应的二维大地电磁测深正演

通常情况下地下岩矿石在通电的情况下,不仅表现出电磁效应,还表现出激电效应,在激电效应强烈的地区两者难以分离。笔者通过对均匀半空间中两种极化体的正演模拟,分析Cole--Cole模型参数对极化体的影响规律。模型正演结果表明:激电效应的存在会使视电阻率值增大,不同激电参数对视电阻率产生的影响不同,其中极化率对视电阻率的影响最大;极化率越大,视电阻率越大。     

差分技术在自动地电阻率法资料解释中的应用

自动地电阻率法在探测地下老窑巷道等地质异常体中,当异常体的埋深增加时,其相对视电阻率曲线的异常会逐渐变得平缓而且模糊。为此,对视电阻率曲线求差分,以突出深部异常,将实测数据中的地质信息充分提取出来。有限元仿真和应用结果表明,一般电阻率勘探方法资料解释中的差分技术,在同样属于电阻率方法的自动地电阻率探测中仍然是适用的。      

CSAMT视电阻率曲线对水平层状大地的识别与分辨

在三层和五层介质模型上,通过改变各电性层层参数并进行相应的数值计算,比较并分析了可控源音频大地电磁法卡尼亚视电阻率曲线对各层信息的识别与分辨能力。上部覆盖层厚度的增大和电阻率的减小使视电阻率曲线对下部信息的分辨能力下降,而下部地层层参数变化的影响则相对较小;低阻薄夹层对曲线的影响主要由其纵向电导所决定,纵向电导越大异常值越明显;高阻夹层对曲线的影响则取决于其厚度埋深比,比值越大高阻层越易于分辨,而曲线对高阻层电阻率值变化反应不敏感;在10%的分辨标准下,当低阻夹层纵向电导大于覆盖层的0.2倍、高阻夹层电阻率大于围岩5倍以上并且厚度埋深比大于0.2时,各有可分辨异常。相邻高低阻层差异的增大将使曲线的震荡假异常更加明显,导致分辨能力下降。     

高密度电法在水电站选址覆盖层厚度探测中的应用

高密度电阻率法是以人工向地下施加外电场,然后通过探测场的参数变化获得电性局部差异,从而认识被测目标的一种勘探手段.该方法可利用覆盖层与下部基岩存在的电性差异来测定覆盖层的厚度.由于其效率高、探测深和精确的地电剖面成像,已成为在水文和工程地质勘察中最有效的方法之一.这里简要阐述了高密度电阻率法发展过程、勘探原理、野外工作方法,并将该方法应用到水电站选址覆盖层厚度探测中,获得了测区部位的视电阻率二维成像图.结合测区地形地质条件、地球物理特征,通过对视电阻率二维成像图异常形态,高低阻等特征的分析,推断出了地下覆盖层厚度,为水电站选址建设提供了依据.     

基于COMSOL的起伏地形三维大地电磁数值模拟北大核心CSCD

COMSOL是一个多物理场仿真软件,笔者尝试将其应用于大地电磁法的数值模拟,研究起伏地形对大地电磁响应的影响及解决方案。本文由麦克斯韦方程组出发,施加第一类边界条件,将地形起伏数字化为参数化曲面,导入COMSOL进行计算。在对COMSOL的精度进行了验证的基础上,分析不同频点所需内存以及自由度,然后选择合适的频点进行研究。将三维起伏地形的模拟结果与无地形起伏时的结果进行对比,总结出山谷、山峰地形对三维大地电磁响应的影响,发现在XY模式下,地形对视电阻率的影响大于相位,在视电阻率等值线图中能够清晰地看出起伏地形的轮廓,而在YX模式下,地形对相位的影响大于对视电阻率的影响。最后,利用“比值法”进行地形校正,校正前由于起伏地形影响,在异常体附近会出现部分视电阻率数值跳跃现象,通过校正有效抑制了起伏地形对异常体附近视电阻率的影响,校正后的视电阻率曲线整体上移,并且异常体周围的视电阻率值也趋于背景场值,获得了较好的效果。     

点电源下复杂角域地形影响及校正

角域是描绘起伏地形的基本单元,通过角域叠加可以获得复杂纯地形产生的视电阻率异常,进而可以进行地形校正。将简单角域视电阻率畸变进行组合叠加得到复杂角域地形的视电阻率畸变,分析了组合叠加误差,并与ANSYS软件数值模拟结果进行了对比。结果表明,在地形起伏不大的情况下,可以通过组合叠加获得复杂角域地形的视电阻率异常。最后给出了利用组合叠加法获得纯地形影响后应用比较法进行地形改正的模型算例;与水平地形时的结果对比表明,比较法可以削弱地形影响,突出局部地质体的异常。     

AMT静态效应和对导电薄层分辨能力的正演模拟

静态效应是AMT法在山区找水中不可回避的问题,第四系地下水勘查中人们有时更多关注隔水层黏土层的空间分布。针对这两个问题,利用二维有限单元数值模拟方法来讨论静态效应对TE、TM极化方式视电阻率曲线的影响以及对导电薄层的垂向分辨能力。研究表明：TM模式视电阻率受静态影响严重,TE模式视电阻率对深部地质体的反映优于TM模式;TM极化模式放大了横向上不同电性体的电性差别,在山区找水中对断层反映敏感;AMT对导电薄层的垂向分辨力与围岩的电阻率比值有关,加密点距,并不能提高垂向分辨率。     

MT数据处理中静校正方法对比

在大地电磁测深数据处理中,静态效应会影响解释结果.这里主要采用有限单元法进行正演计算,采用阻抗相位校正法、空间滤波法以及视电阻率导数解释法,对存在静态效应的理论模型进行数据处理.对比结果表明,前二种方法对静态效应起到了一定的压制和改善作用,且阻抗相位校正法效果相对较好,而通过视电阻率导数解释法,可以准确地反映地下真实异常形态.     

地形起伏对高密度电法探测地下岩溶管道的影响试验研究

高密度电阻率法在岩溶区找水具有较好的效果,但岩溶区地形复杂,高密度电法受地形起伏影响较大。为了提高岩溶区高密度电法找水的勘探效果,掌握地形起伏对高密度电法影响的规律,本文采用高密度电阻率法微测系统,利用铜柱体模拟地下岩溶管道,研究地形起伏对高密度电法探测岩溶管道的影响。研究结果表明:高密度联合剖面法及高密度α₂装置受谷地地形影响较大,容易在谷地中间产生虚假的低阻异常,矩形AMN和滚动MNB装置受地形影响较小;受谷地地形影响,高密度电法能勘探的有效异常体深度减小;同一电极距下,平地模型及谷地模型反演异常体顶部埋深均小于真实异常,横向宽度均大于真实异常,平地模型反演异常体的顶部埋深大于谷地模型反演异常体,横向宽度小于谷地模型反演异常体。     

均匀大地CSAMT静态效应模拟及其特征研究

静态效应是深部探测噪声之一。为深入认识静态效应,以均匀大地为背景,卡尼亚视电阻率为解释参数,分别模拟旁侧和轴侧两种观测方式中含有静态效应的地表响应,得到以下结论:(1)两种观测方式中的静态效应特征表现一致。(2)异常体正上方的测点受干扰程度最大,测点离异常体越远,受干扰程度越小。(3)低阻异常体引起干扰区域的等值线下凹,电阻率越低下凹越明显,高阻异常体引起干扰区域的等值线上凸,但增大异常体的电阻率,等值线上凸的变化并不明显;无论是低阻异常还是高阻异常都会引起干扰区域的中高频段等值线近乎直立。(4)低阻体的静态效应使低频段的标准曲线平行下移,但在中高频段标准曲线平行下移程度与低阻体的电阻率有关,电阻率越低,标准曲线平行下移程度越差,这是由于电阻率较低的异常体在中高频段有较强的电磁感应异常,这种异常被叠加到了静态效应中;而高阻体的静态效应使标准曲线在整个频段上平行上移。研究结果可为静态效应的识别及校正算法的改进提供参考,具有一定的理论和应用价值。     

大陆岩石圈有效弹性厚度与有关地球物理参数的关系--以泉州-黑水地学断面为例

大陆岩石圈有效弹性厚度(Te)是反映岩石圈综合强度的参数,它反映了岩石圈的整体特征。分析岩石圈有效样性厚度与反映深部地质特征的有关地球物理参数之间的关系,对研究控制Te的因素、各因素之间的关系以及探索大陆构造与大陆动力学等具有重要意义。泉州一黑水地学断面Te与地壳厚度、热岩石圈厚度、均衡重力异常、磁性构造层底面深度、上地幔低速层顶界面深度、上地幔低阻层顶面深度之间的关系研究表明：Te与大地热流关系密切的“热”地球物理参数磁性构造层底面深度、热岩石圈厚度相关性好;与地壳厚度有一定的相关性;上地幔低速层顶界面深度和上地幔低阻层顶面深度与大陆岩石圈Te相关性均较差。     

高密度电阻率勘测方法分辨率研究与探讨

随着高密度电阻率法在工程中的应用日益广泛,对分辨率的影响因素分析研究也受到重视。论文以均匀半空间局部直立异常体为探测目标,建立多个基于温纳高密度电法装置的地电模型,采用有限元等方法进行正反演数值模拟分析,对高密度电阻率法探测分辨率的影响规律进行探讨。分析表明,地形起伏会引起异常体的位置与形态发生畸变和位移,分辨率降低; 电阻率差异增大,分辨率提高; 深径比增大,分辨率降低; 当异常体的水平范围一定时,探测分辨率随纵深的增大而提高。     

Effects of galvanic distortions on magnetotelluric data: Interpretation and its correction using deep electrical data

The non-inductive galvanic disturbances due to surficial bodies, lying smaller than high frequency skin depth, cause serious interpretational errors in magnetotelluric data. These frequency independent distortions result in a quasi-static shift between the apparent resistivity curves known as static shift. Two-dimensional modelling studies, for the effects of surficial bodies on magnetotelluric interpretation, show that the transverse electric (TE) mode apparent resistivity curves are hardly affected compared to the transverse magnetic (TM) mode curves, facilitating the correction by using a curve shifting method to match low frequency asymptotes. But in the case of field data the problem is rather complicated because of the random distribution of geometry and conductivity of near surface inhomogeneities. Here we present the use of deep resistivity sounding (DRS) data to constrain MT static shift. Direct current sensitivity studies show that the behaviour of MT static shift can be estimated using DC resistivity measurements close to the MT sounding station to appreciable depths. The distorted data set is corrected using the MT response for DRS model and further subject to joint inversion with DRS data. Joint inversion leads to better estimation of MT parameters compared to the separate inversion of data sets.     

Vertical electrical sounding as an exploration technique to improve on the certainty of groundwater yield in the fractured crystalline basement aquifers of eastern Uganda

Groundwater in eastern Uganda mostly occurs in fractures in the crystalline basement rocks and at the interface between the overburden and bedrock. The study was aimed at improving the success rate of boreholes through the use of complimentary geophysical siting procedures in 16 locations in Kamuli District, eastern Uganda. Boreholes that were sited after applying appropriate geophysical techniques yielded adequate quantities of water, whereas those sited where such procedures were not applied were out of service sooner than expected. Techniques to determine the precise location of resistivity anomaly and vertical electrical sounding (VES) models were used to locate water-bearing zones. VESs were undertaken to provide an overview of the geology. The apparent resistivities of the water-bearing zones both from VES and resistivity profiling data, had a relationship with the success rates of the boreholes. Electrical resistivities were correlated with hydrogeological parameters. The majority of successful boreholes had, within water-bearing zones, minimum apparent resistivity values less than 200 and 100 Ohmm, from the resistivity profiling anomalies and VES, respectively. The depth to bedrock was generally greater than 20 m below ground level, which indicates potential for medium yielding boreholes.     

关于频率电磁测深几个问题的探讨(三)——频率电磁测深相位问题分析

频率电磁测深复电阻率含有振幅视电阻率和相位,相位既可由复电阻率的虚部和实部表示,也可通过振幅视电阻率转换得出。阐述了振幅视电阻率转换为相位的原理和计算公式。根据典型地电模型计算的振幅视电阻率曲线和相位曲线,分析了相位曲线与振幅视电阻率曲线的关系及特点。分析结果表明,相位曲线变化幅度更大,相应频率更高,可提高对地层的分辨率,加大探测地层深度。将振幅视电阻率和相位资料结合解释,可提高解释的地质效果。      

瞬变电磁异常图示方法探讨及其应用效果

论述了由瞬变电磁法(TEM)测得的异常绘制深度视电阻率断面图和等标高视电阻率平面图并建立地下三维地电空间的TEM图示新方法。通过实例证明这种方法应用于寻找具有一定深度的盲矿体及解决隐伏工程地质问题效果较好。     

覆盖层影响下圆锥型瞬变电磁Occam约束反演

在地表浅层瞬变电磁勘探中,覆盖层是影响瞬变电磁探测效果的重要因素之一。为了进一步验证覆盖层影响下圆锥型场源装置的探测效果,在瞬变电磁全区视电阻率理论基础上,引入地层信息约束的Occam反演方法,研究了覆盖层不同参数影响下下伏地层的电磁响应特征。研究结果表明:目标层电磁响应强度与覆盖层和目标层电阻率比值有关;当覆盖层电阻率逐渐增大时,目标层反演电阻率与实际电阻率拟合度呈现先提升后降低的趋势,临界点出现在覆盖层与下伏高阻层电阻率相等时;当覆盖层厚度增大时,下伏地层的电磁响应相应减弱,异常区电磁响应峰值出现时间提前,反演后电阻率峰值深度加深。通过加入地层信息约束,下伏地层电阻率与实际电阻率拟合度及层界面分辨率均得到有效提升。研究成果为圆锥型场源野外数据处理与解释提供理论参考。      

人工源超低频电磁波技术及在首都圈地区的测量研究

超低频 (SLF)电磁波技术利用地球物理和无线电物理相结合的原理 ,由人工产生大功率电磁波信号。在地面很大范围的许多测点同时测量该信号 ,可研究空间电磁场和地下电阻率结构 ,研究地震等引起的电磁场异常变化 ,探测地壳结构和地下资源。在首都圈地区的观测表明 ,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上 ,所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法 ,并有长时间的稳定性。在测量期间距测点约 12 0km发生的迁安 4 .2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性 ,并对产生这些变化的可能的成因机制进行了探讨 ,推测它们是区域应力场和震源区局部构造综合作用的结果。