天然电场选频测深法在地下水勘探中的异常理论分析与实践应用

选频法是音频大地电场法的进一步应用与发展。本文通过实践应用说明选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并对选频法测深极距(MN)与地下水埋深之间的关系开展对比分析和初步理论研究。首先,采用水平交变电场、交变磁场共同作用下的均匀半空间中低阻导电球体简化地质地球物理模型,对选频法测深曲线开展正演计算;然后,对选频法在广西“十二五”农村饮水安全工程应用中的131口钻井出水量情况进行统计,并对其中98口钻井的钻探情况开展详细列表统计分析,对比研究测深曲线异常处MN极距大小与实际钻探出水深度之间的关系。理论分析与实践应用表明,选频法在浅层地下水勘探中效果明显,是一种确定浅层地下水井位的有效方法;同时,实践统计结果表明,选频法测深法异常曲线处MN极距的大小与实际钻探出水深度之间存在1∶1的近似关系,验证了理论模拟计算结果的正确性;另外,本文的研究成果表明,在浅层(<200 m)天然电磁法勘探中,天然电场观测值的大小除了与大地的电阻率、信号的频率有关外,还与电极距大小是相关的。     

物探方法在地下热水勘探中的应用

缺水地区需要寻找地下水,旅游开发有时需要寻找温泉,地球物理勘探也因此在这些方面发挥了重要的作用。通过阐述天然电场选频法在某地温泉勘探中的应用效果和异常成因的理论分析,结合作者多年的实践应用可知,地下含水构造体在地表会引起选频法明显的相对低电位异常和指针摆动信息,将该方法应用于湖南浏阳某地的温泉勘查中,当其它物探方法受场地环境限制的情况下,选频法在含水破碎带上方获得了明显的异常,钻孔验证结果也证明了天然电场选频法的有效性。在实践应用的基础上,作者进一步从麦克斯韦方程组出发,通过对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。     

天然电场选频法的响应特性分析与应用

静态效应是频率域电磁法应用中不可避免的一种物理现象,通常通过校正方法进行压制或消除。本文提出一种直接利用天然电磁法的静态效应进行浅部电性异常体勘探的新思路,利用天然电场选频法(FSM)能够测量天然交变电磁场在地表所产生的几个不同频率的水平电场分量来研究地下介质的电性变化。首先采用二维有限单元法对FSM开展正演模拟,模拟结果表明：当近地表存在低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量曲线与FSM实测曲线形态相同,在低阻体的上方出现十分明显的低电位异常;当计算的频率点增多时,电场分量剖面曲线及其拟断面图会出现静态偏移现象,发现FSM异常实质上主要是静态效应所致。FSM实践应用成果及钻井验证结果表明,当有地下水存在时,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与CSAMT的勘探成果一致。通过理论与实践可知,直接利用天然电磁场的电场分量开展浅部电性异常体的勘探具有可行性,今后也可利用频率域电磁法的静态效应现象开展浅层地质勘探。     

花岗岩地区浅部地下水井位的快速确定

文章探讨在花岗岩地区地下水井位的快速定位问题,结合工程实践,采用三极电阻率测深法和天然电场选频法开展综合探测研究。首先实施三极电阻率测深剖面工作,对采集结果进行二维有限元反演研究,获得二维测深断面上低阻导电体的分布规律;在测深剖面上进一步开展天然电场选频法剖面勘探工作,得到低阻含水构造的水平精确位置,并进一步开展选频测深法的实践。后期的成井结果表明:三极电测深勘探成果的剖面异常比较直观,选频法则在异常体的地表水平定位方面比较精确,施工非常方便,两种方法相结合对地下水进行综合勘探是一种行之有效的办法。     

天然电场选频法在充水岩溶勘查中的试验与分析

探讨了天然电场选频法在岩溶水灾害勘查中的地质效果和异常成因。在四川古叙煤田观文煤矿选定4处试验点,共敷设选频法测线11条,通过对各测线上采集结果的处理和分析,结合现场地形地质条件,推测各点地下充水溶洞的分布情况。根据选频法的解释结果与矿山前期地勘成果及后期运输巷道实际开挖情况的对比来看,该方法的解释结果是准确的,可在今后进一步将该方法应用于地下水灾害勘查,以便为矿山排水巷道、排水措施设计和地下水的安全防治提供科学依据。在实践应用的基础上,进一步从麦克斯韦方程组出发,对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,通过感应二次电场水平分量的模拟计算结果与实测曲线的对比,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。      

北京杰科创业科技有限公司

<正>JK系列天然电场选频仪简单·轻便·用人少·快捷·有效本公司韩荣波副教授于上世纪八十年代初在国内提出并研究成功天然电场选频法,经过四十多年的野外工作实践,总结出一套天然电场选频法找水找矿的勘探模式,可快速解决地下水(矿)的位置、埋深等问题。本公司根据天然电场选频法原理自主研发的JK系列天然电场选频仪,广泛适用于城市、山区、丘陵、平原等地区,寻找各种类型的地下水及各种类型的矿床(特别是石英脉型     

岩溶体的天然电场选频法异常成因研究

在实地探测的基础上,主要是从理论模型的角度研究天然电场选频法异常的形成原因.首先在已知的充水岩溶上开展实地探测工作,获取实测异常曲线;从麦克斯韦方程组和边界条件出发,求取均匀垂直谐变一次磁场中良导球体和圆柱体内、外磁场矢量位,推导出球外和圆柱体外感应二次电场的解析计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上良导球体和圆柱体的感应二次电场异常曲线.通过实测曲线与理论模型上的模拟计算结果对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推知天然电场选频法在含水低阻体上方测得异常的起因之一可能是由天然感应二次电场所致.     

天然电场选频法推广应用及效果

天然电场选频法是以天然大地电磁场作为工作场源,测量天然电磁场在地面上产生的电场分量,研究地电断面的电性变化,进行找水或解决其它地质问题的交流电勘探方法。它具有抗工业游散电流强,轻便快捷的特点,深受广大物探人员的重视,特别有利于城市物探工作的开展,值得推广应用。     

自然电场法与高密度电法联作在西江中下游岩溶区找水中的应用

基于溶洼区浅层岩溶地下水的渗流特性,研究富水岩溶地质结构在地下水渗流作用下引起的自然极化及由此形成的自然电场的分布特征,通过自然电场法与高密度电法联作,利用科研和中国地质调查局地质调查项目中探采结合井位的综合物探结果,探讨以自然电场法为主导、辅以高密度电法等综合物探方法,在西江中下游岩溶石山地区不同水文地质环境中寻找岩溶地下水的成功应用效果与失败的经验教训。研究结果表明,感应类电法（如瞬变电磁法、音频大地电磁测深法、地面核磁共振法、激发极化法、声频大地电场法、甚低频电磁法等）受电网、通信网络等人为电磁场干扰较严重;高密度电法抗人为电磁场干扰的能力较强,信噪比较高,但勘探深度相对较浅,且易受炭泥质灰岩、岩溶矿产等良导电岩矿体的干扰。自然电场法利用岩溶地下水运移引起的富水岩溶地质结构自然极化特征,自然电场异常与动态地下水的补给与运移状态关系较密切,自然电场法与基于探测目的体导电特性的高密度电法联作寻找溶洼区浅层地下水可起到方法互补、相互印证、提高探测分辨率与精度的作用。      

基于实测积累电荷静电场消除静态效应的方法

频域电磁测深法存在的静态效应问题是由地表浅层电性不均匀体在一次天然电场作用下不均匀体界面积累电荷引起的。积累电荷引起的二次静电场与一次天然电场成线性关系,且二次电场与一次电场的比值K只和地下介质的电性有关,地下介质的电性不变,则K值不变。因此,利用人工源供电的方法,在供电时测量测点一次场和二次场的总场Et;断电后测量二次场E_2,然后求取K值,利用各测点的K值和大地电磁法实测电场计算一次电场,进行静态校正。本文采用有限元二维大地电磁正演模拟地下浅层电性不均匀体产生的静态效应,利用K值校正静态效应,获得了成功。结果显示这种方法能有效压制静态效应,达到静态校正的目的。     

多种物探方法在湘潭城区活断层勘探中的应用

杨梅洲木鱼湖断裂位于湘潭城区,要查明其位置和性质,地球物理勘探干扰因素多,施工条件不好。调查中分别采用天然电场选频法、高密度电阻率法和地质雷达等方法进行勘探,并通过开挖等方式进行验证,3种物探方法各有特点:天然电场选频法仪器轻便、勘探线布置灵活,干扰因素较少,工作效率高,特别是利用其动态信息确定断层平面位置准确;高密度电阻率法勘探结果比较直观,特别是对断层性质的确定形象,但勘探布极的工作量较大,受地形等因素影响较大,在城区很多地方无法正常开展工作;地质雷达勘探成果形象直观,但设备成本高,勘探受地形等因素影响大,勘探深度有限,一般对表层效果较好。     

天然电场选频法在勘察地下水中的应用

天然电场选频法是勘察地下水赋存情况的一种物探方法，与常规物探方法相比，具有快速、信息丰富、独特的地质效果。     

天然电场法找水效果的再认识

当前国内生产天然电场选频仪的厂家在宣传天然电场法找水时有夸大效果和缺乏实事求是的倾向,作者在进行大量地野外应用试验的基础上进行总结。首先简要介绍天然电磁场的场源及特征,指出天然电场法的利弊。对选频法中的多频测深进行了分析,指出它在理论上存在的诸多问题。肯定三频剖面法的应用效果,也指出单纯应用该法找水存在的不确定性。首次提出三频测深的曲线绘制和分析方法,进一步提高天然电场法找水的成井率。     

天然低频电场法

天然低频电场法是利用雷电场和游散电流场作为场源,以岩矿石电阻率差异为基础,在地面沿特定的剖面测量大地电场的水平分量,并通过对其变化规律的研究,用来解决水文,工程地质和找矿勘探等地质任务。此法不需要人工供电,可省去笨重的供电设备,因此方法简单,轻便,经济,效率高、适合于快速普查和评价航磁和航电异常。 本方法类似于音频大地电流法,所不同的我们采用的工作频率几周至2K周,野外工作中只测量单方向的大地电场的水平分量,在场源上除了利用天然电磁场变化在大地中感应的大地电流之外,还利用了工业游散电流场,为了使方法名称更符合实际,故将     

天然源槽波勘探的可行性研究

常规炸药震源在高瓦斯矿井受到了十分严格的管制,迫切需要一种新型非炸药震源的槽波勘探方法作为替代。基于此,开展了矿井中天然源槽波勘探方法的可行性实验研究。通过理论分析和数值模拟实验,论证了煤层具备天然源槽波发育的地球物理基础。通过构建“三随机”天然源槽波模型,即震源的空间位置随机、震源初始激发时刻随机和震源的振幅随机,成功实现了天然源槽波的时间域数值模拟实验。采用相移法对天然源槽波数值模拟数据进行了频散谱计算,结果具有明显的频散特征。数值模拟实验结果证明了理论模型中天然源槽波的存在,且基阶和高阶形态均发育。在安徽淮南某煤矿工作面进行实测实验,成功采集到天然源槽波三分量数据,对实测数据进行频散谱计算,结果表明3个分量均具备频散特征,其中X分量频散曲线能量脊较为清晰,达到了验证天然源槽波存在的预期目标。总的来说,数值模拟结果表明天然源槽波的地球物理基础和形成机理是正确的,现场实验结果证明了天然源槽波在煤层中自然存在,该方法在矿井地质勘探中具有可行性和潜力。     

D函数规律在油气综合化探中的应用

本文主要研究了D函数规律应用于油气化探可能性。并从天然水系中D函数的分布特征出发,运用作为油气化探的基础理论——垂直运移假说,探讨了油气化探中D函数规律的形成机理。本文作者还运用了泌阳凹陷油气化探资料,在双河油田以及下二门油田上方建立了浅层地下水的D函数异常模式。并依据双河油田和下二门油田上方浅层地下水的D函数异常模式,对泌阳凹陷古城地区进行了预测,圈定了一个D函数综合异常。该异常现经钻探已发现工业油气流。最后,对浅层地下水中D函数环状地球化学晕的形成机理进行了讨论。并论述了D函数规律在油气化探中的作用与地位。     

桂南陇瑞洼地浅层岩溶自然电场特征剖析

岩溶洼地地下水渗透流在一定的渗透压力作用下,通过洼地土层过滤后沿碳酸盐岩溶蚀裂隙网络或孔隙下渗补给岩溶管道或地下河等深层岩溶水,便会产生离子导电岩土层的自然极化现象和自然电场,这种自然电场的研究方法可用于洼地浅层岩溶水的探测。研究结果表明,陇瑞洼地浅层岩溶发育带产生的自然电场实测值的平面等值线在洼地中心部位上出现了场幅值-60～-80 mV、带宽约40 m的带状异常,异常带由北至南呈似“S”状分布;自然电位梯度实测值的平面等值线在岩溶发育带顶部在地面投影中心线附近出现由负值向正值过度的“零值”异常带,“零值”异常带平面分布位置的变化指示了洼地浅层岩溶发育的平面差异与变化。以第18测线为例,陇瑞洼地浅层岩溶自然电位在剖面上分布满足位函数分布特征,即自然电位在浅层岩溶带顶部（615/18测点附近）取得极小值,在极小值的两侧由于逐渐远离岩溶发育带自然电位幅值逐渐减弱,直至趋近于零;自然电场梯度在浅层岩溶带顶部（615/18测点）附近出现由负值向正值过度的“零点”异常,呈似中心对称曲线。水文地质监测钻孔在不同深度揭露了浅层溶洞、溶隙和断层破碎带,从而验证了自然电场法探测岩溶洼地浅层岩溶水资源的有效性。      

基于等值反磁通瞬变电磁法的岩溶探测分析

瞬变电磁法早期二次场是浅层地质信息的反应,一次场关断产生的自感电场会与早期二次场进行叠加形成一个浅层盲区,造成探测结果不能真实反映浅层地层信息。对早期纯二次场的探测能够从根本上消除浅层盲区。文中首先介绍了等值反磁通瞬变电磁法的线圈装置,通过零磁通面积感应电压规律的分析,对该方法如何实现早期二次场采集进行了说明。以某水电站公路边坡岩溶探测为研究背景,通过对测试数据的反演结果进行分析,得到了不同深度地层电阻率信息,圈定了岩溶的空间位置分布。事实证明等值反磁通瞬变电磁法能有效避免一次场关断对二次场的影响,基本消除了浅层盲区,实现了浅层地层的准确探测。     

瞬态瑞雷波勘探中一些问题的讨论

本文摘要地论述了瞬态瑞雷波勘探的原理,分析了影响瞬态瑞雷波勘探的各种因素以及应采取的数据采集技术.结合实例初步探讨了几种数据处理对频散曲线计算的影响,以及互谱法求取相移对面波频散曲线计算精度的影响问题,最后讨论了频散曲线中出现的三种异常特征及其产生的原因.     

基于系统迭代法的线源瞬变电磁近区正演模拟

积分方程法求解大型稀疏矩阵制约线源近区三维瞬变电磁正演模拟的速度,采用系统迭代法,把整个异常体区域看成一个系统,每个块状异常体在各自区域内形成子系统,单独处理各个异常体,并建立子系统间的关系,从而得到整个系统的值,这样不仅节省了内存和计算时间,而且降低了离散矩阵的条件数,提高计算速度和精度。通过与解析解的对比证明了该方法的正确性,简单和复杂三维体的二次水平电场和垂直磁场瞬态响应计算结果表明:①二次水平电场值反映了三维异常体的电性特征,同时其极值对应异常体的左右边界;②垂直磁场响应反映了异常体的纵向分辨率,曲线随偏移距增加而变缓。