电磁法在金属矿勘查中的研究进展

电磁法勘探是以地壳中各种类型的岩石矿体导电性、导磁性等电磁学的性质为基本依据,通过对各类电场及电磁场在空间上的分布规律及时间特征进行观测和研究,找到各种有用的矿体、探明区域地质构造以及解决具体地质问题的一种地球物理勘查方法.地球物理电磁法多年来已在世界各处的铜矿、钼矿、铅锌矿、铝土矿、深部铀矿、海底热液多金属硫化物矿等金属矿产资源勘查中起到了重要作用.为了在未来将该地球物理方法更好地应用于金属矿的勘探开发工作,有必要对各种电磁法在应用时表现出的优缺点及未来发展走势作出详细分析.本文主要针对电磁法在金属矿产资源勘查中的应用与发展,对电磁法勘探的原理、仪器、各种分支方法、数据处理技术、反演解释等方面做出比较全面的论述,同时介绍了电磁法在陆地、空中、海洋等不同环境中的找矿实例与应用效果.未来电磁法勘探仪器将朝着高精度高分辨率、集成化采集、实时处理能力强、便于携带的方向发展,数据处理方面将融合多种地球物理方法进行联合反演及开展多学科交叉研究,而且电磁法的应用领域不再局限于地面和井中,航空电磁法和海洋电磁法在未来金属矿勘查工作中有着广阔的应用前景.     

深部金属矿产资源地球物理勘查与应用

随着找矿勘探工作程度的不断深入,许多露天的和近地表的金属矿产资源已基本上被查明,在地表浅部(第一深度空间:0~500 m深度)找到大型或超大型金属矿床的难度将必越来越大,而金属矿产资源的短缺已在日益加剧.为了缓解当今的资源危机,必须进行深部找矿勘探(第二深度空间:500~2000 m深度).这是因为在地壳深部具有良好的成矿环境和找矿潜力,地球物理勘探技术的发展与成效已使得深部找矿成为可能.本文通过分析和讨论国内外典型金属矿产资源找矿过程的实践表明:地球物理勘探方法发挥着重要作用,因为它具有大探测深度、高精度和高分辨率的特点,可为深部金属矿勘查提供有效信息,是第二深度空间找矿勘探的有力手段.近年来,国内外的实践表明,深部矿产资源的地球物理勘探取得了尚在不断取得重要成效.     

深部地质资源地球物理探测技术研究发展

随着经济发展,人类经济社会对资源与能源的需求日益增加.我国在采资源正在枯竭,供需矛盾不断加大,对外依存度较高.国家对陆地盲区、深地和深海的资源勘探极为重视,同时未来勘探对象更为隐蔽、地质条件更为复杂,勘探与开采难度越来越大.地球物理方法作为勘查技术中最有效准确的预测方法之一,为满足勘探任务的需求,近年来地球物理勘探在研究新技术、新方法、仪器研发和数据处理解释等方面取得突破性进展.本文详细阐述我国的金属矿、煤矿、油气以及非常规油气资源的勘探开发现状,归纳了相应领域的地球物理技术新进展,对深地资源的勘探开发进行了展望,为资源与能源开发提供参考.     

地面电磁探测系统(SEP)研究

近年来,大地电磁法作为深部找矿与地球电性探测的感应类电法有了迅猛的发展,国内电磁法仪器基本上都是美、加、德三国地球物理公司所生产,中国已进口了几百套这些设备.随着中国国力的增强,地面电磁探测系统的自主研制被提到议事日程.从2010年开始,中国科学院地质与地球物理研究所牵头,联合中科院院内及高校等单位在国土资源部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)中承担了《地面电磁探测(SEP)系统研制》项目的研究,目前已取得阶段性成果.本文详尽地论述了大地电磁法仪器发展现状、系统研究目标和总体设计,SEP发射系统、感应式磁传感器、分布式电磁数据采集系统、3D EM数据正反演成像软件和可视化数据管理软件、SEP系统集成和野外测试结果,最后对地面电磁探测系统研究进行了讨论、总结和展望.     

电磁法在深部找矿中的应用现状及展望

地球物理勘探方法(尤其是电磁法)在发现金属矿产资源中取得了很大的成功.一般认为离地表500米以内的金属矿床已基本上被发现和勘探利用,并且正在迅速枯竭.由于在新的采矿区安装新的采矿设施非常昂贵,因此当前面临的挑战是在老矿区内及其周围寻找适合开采的深部矿体(0.5km～2km).寻找深部矿体需要大尺度的地球物理方法支撑,本文用有限篇幅介绍了电磁法在深部找矿中的应用现状、电磁法数据处理和解释研究进展及仪器设备研制进展,以典型案例说明了它们在深部找矿中的应用效果,对电磁法技术在深部找矿中的应用前景作出了展望.     

强化第二深度空间金属矿产资源探查,加速发展地球物理勘探新技术与仪器设备的研制及产业化

中国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜,必须有大量各类金属矿产资源的支撵,当今国内却供给不足.供需矛盾日益尖锐,导致了对外依存度的不断增长.本文从这一前提和解决的途径出发,分析了金属矿产资源形成与聚集的深层过程和动力学响应、地壳深处金属矿产资源探查的科学依据与例证、地球物理方法和技术支撑.据此提出:(1)当今国家所公布的资源量系指第一深度空间(0～500m)找矿、勘探和开发的资源量,尚不能完全表征全国金属矿产资源量的全部;(2)实施第二深度空间(500～2000m)金属矿产资源的找矿、勘探和开发已迫不及待;(3)在深部金属矿产资源的探查和开发中,必须依靠新的认识和新的理念,采用先进的、高精度的地球物理探测方法和技术,并建立起有自主特色的深部矿产资源探查理论、方法和技术体系.(4)引进技术不等于引进创新思维,更不等于引进创新能力;(5)加速发展和研究地球物理勘探新技术与仪器设备,并逐步产业化.     

我国煤矿井下钻孔物探技术发展与分析

利用钻孔空间进行孔中地球物理探测是矿井勘探技术研究的一个重要方向,钻孔物探技术可以有效延伸勘探的距离、范围,提升对孔周地质条件的勘探精度．文章结合国内常用矿井地球物理勘探方法及其优缺点,阐述了近年来矿井钻孔物探技术与装备的发展历程和现状．面对当前国内煤炭开采深部化、地质条件复杂化的发展形势,以及安全精准开采对地质探查的高精度要求,分析了矿井钻孔物探技术在基础理论、技术体系、仪器设备、工程应用等方面存在的不足,并从井下钻孔地质地球物理精细探查技术体系、孔中多地球物理场协同观测及耦合分析、井下钻孔随钻多场多参数采集技术与装备、综合提升煤矿井下探测信息智能化水平等几个方面提出未来发展思考,为矿井钻孔物探技术与装备持续研究与应用提供参考．     

我国深地资源电磁探测新技术研究进展

诸多研究表明我国深部资源潜力巨大,但目前的开发开采深度普遍停留在500 m以浅,开展"攻深探盲"是构建国家资源安全体系的有效途径.应用最先进的科学技术手段,提取深部地质信息,已成为我国当前地球物理科学研究的发展方向.作为地球物理学的重要分支,电磁法是矿产资源探查的主体手段之一.在分析我国现阶段航空、地面及海洋电磁探测技术进展的基础上,本文重点说明了极低频电磁法（简称WEM法）,多通道瞬变电磁法（简称MTEM）和电性源短偏移瞬变电磁法（简称SOTEM）等电磁探测新技术.WEM法建立一套包括岩石层、大气层和电离层在内的全空间电磁传播理论,通过新研制的观测系统,获取地下10 km的地电信息;MTEM方法是地下埋深4 km目标体精细勘查的有效手段;SOTEM实现地下1.5 km深度范围内目标体的精细探测.通过多种电磁探测技术组合,可实现地下10 km深度范围内多尺度探测,达到"望远镜+放大镜+显微镜"探测效果.同时,本文指出进一步研发与新方法配套的装备、资料处理技术和大数据人工智能识别等将是我国电磁法未来的发展方向.     

我国海洋地球物理探测技术发展现状及展望

海洋地球物理场是一个四维的动态复杂变化系统,涉及多物理场、多界面和多尺度问题,受内外因素的共同制约.基于海洋地球物理场特征,海洋地球物理探测是揭示地球内部构造与性质的重要技术手段.通过回顾国内外海洋科学研究历史以及海洋地球物理探测技术的发展历程,对我国海洋地球物理探测技术发展进行了分析,现今的技术发展受科技进步驱动,反映国家与时代发展的需求.探讨了技术发展与需求之间的关系,依据各种地球物理探测手段及其探测平台的特点,提出了以下技术展望:优化传统的海洋地球物理勘探技术;加速并完善多样式探测平台的建设和科学载荷的研究;构建"空-天-海-潜"海洋地球物理立体探测体系;海洋地球物理探测技术与"大数据"和"人工智能"等技术深度融合.     

半航空电磁探测方法技术创新思考

最新的成矿理论研究和深部定位预测结果均表明我国大陆2000 m深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源,为在辽阔的国土面积上实现大深度、高精度、广覆盖地球物理探测,开展半航空电磁探测方法与技术研究显得十分必要.本文总结了国内外半航空电磁法的发展现状,重点围绕方法与装备技术等问题进行讨论,并对近年来的最新成果,如:时频协同探测、半航空短偏移距探测、无人机编队观测等新模式,深度学习去噪、多发射源视电阻率定义、拟地震成像等进行了系统分析.最后,对半航空电磁法的发展方向进行了展望,指出任意码形大功率发射和三维高分辨成像等方法技术是下一步的关键突破方向,有望在深部地质找矿、灾害预警和城市地下深部勘查等方面发挥重要作用.     

深部探测数据共享平台的设计与研究

深部探测是地球科学研究的重要手段,2008年我国启动了深部探测技术与实验研究(SinoProbe)专项,标着着我国深部探测计划的开始.在专项实施过程中,我们获得了中国大部分地区的深部地球物理探测、地球化学、地质等多种不同精度和方法的数据资料,由于探测方法不同导致了数据的异构性,数据获取始终是困扰研究人员的重要问题.在开展"Sinoprobe"研究专项的过程中,必须要解决数据的共享和交互问题.本课题通过对国内外著名的探测项目和地球科学数据平台的研究,探索数据共享和交互的解决方案,提出了基于SOA的深部探测数据共享框架,该框架的解决方案包括三部分:一是建立基于OGC标准统一的数据模型,将各类异构数据转换在一个地球框架中,实现互操作;二是利用Web Service技术构建分布式服务平台,实现从简单的客户端/服务器模型到复杂系统的扩展;三是利用Eclipse RCP的插件式开发技术,建立综合插件应用平台.最终解决了深部探测数据共享过程中存在的数据异构、系统异构及应用异构的问题.     

地球物理探测卫星数据分析处理技术与地震预测应用研究项目及研究进展

地震监测预警和预测预报是当前地球科学及相关学科所面临的最艰巨的问题之一,是关系到人类社会安全与国计民生的亟待攻克的科学难题.为进一步提高地震预测科学研究水平,推进地震监测预测能力建设,我国于世纪之交提出了建立地震立体观测体系的战略发展思路,并希望突破三维地球物理场获取能力瓶颈,发展地球多圈层耦合模型,通过卫星观测获取全...     

复杂地区油气地球物理勘探技术集成

随着我国油气勘探程度的不断提高,勘探难度不断加大.全国油气资源战略选区调查与评价项目历经六年,通过对深水海域、西部复杂山地、西藏高原、南方碳酸盐岩、火山岩覆盖区等几类典型地球物理勘探久攻不克的复杂地区开展地震、重磁电、综合地球物理勘探联合攻关,以及天然地震层析成像攻关实验,取得了长足进步,直接带动获得了一批有价值的油气...     

知识创新工程重大项目在大庆油田的技术成果要览

在国家自然科学基金委员合和大庆油田的长期支持与资助下,我国陆相油储地球物理历经十余年的广泛探索,在理论认识上取得长足进步。据此,中国科学院第一批知识创新工程重大项目启动时,就以“油气勘探二次创业的前导研究”为题,列项研究。本文着重介绍在该重大项目推动下,近三年来参于大庆油气储量探到实践过程中,所摧熟的若干地球物理关键技术及软件系统功能。     

我国金属与非金属矿物探的回顾与展望

概要回顾了我国金属与非金属矿物探的历史及47年来所经历的四个发展阶段．物探方法由4种增加至40余种，一些已达国际先进水平．47年来，航空物探和区域重力调查基本覆盖了我国陆地面积，提出一大批基础地质和深部地质问题的新认识．物探发现了数以千计的金属与非金属矿的矿床．在技术方面，建立起了第二代航空物探系列、地面高精度重力和磁勘查系列、综合电法系列、综合核物探系列以及地下物探和测井系列．针对固体矿产的勘查任务，提出了物探的发展方向和一些建议．     

油气地球物理勘探技术进展

文章回顾了中国油气测井、物探的发展历程，分析了中国油气地球物理勘探方法研究、装备、处理解释技术的现状及在世界油气勘探中的地位，分别从测井技术的方法、井下仪器、地面系统及资料处理解释评价方面和地震勘探的方法、震源、检波器、地面系统及资料处理解释方面介绍了中国油气地球物理勘探技术的发展及方向.     

New methods of controlled-source electromagnetic detection in China

As an important branch of geophysical exploration method, the electromagnetic method with artificial source has advanced rapidly in the past decade. These methods are classified as airborne electromagnetic method, ground-air electromagnetic method, ground electromagnetic method, and marine electromagnetic method. Over the years, researchers in China have made significant improvement to the fundamental theory, forward modeling and inverse for series of electromagnetic detection methods. Conversely, significant progress was made in the development of corresponding equipment. The researched techniques and their developed equipment have been successfully utilized to detect underground targets as deep as 10 km.However, there is increasing need for deep resources exploration, urban subsurface study, and prediction, monitoring and detection of geological hazards. To meet the increasing need and catch up with the advanced international level of exploration technologies and developed equipment, there is urgent necessity and requirement to continue developing geophysical methods and the corresponding equipment.     

大型地震勘探仪器中可靠传输协议和算法的研究

地震勘探是地球物理和油气勘探的重要手段之一,近年来逐渐向更深地层更精细化的方向发展,传感器节点数和数据量也变得更加庞大,同时数据分析端对数据质量的要求却更高,这要求海量节点上的数据要快速准确地上传到数据储存服务器,其中实现实验数据的高速可靠传输成为系统设计的一个关键难点.针对地球物理勘探和油气勘探的特点,本文提出了一种应用于大规模地震勘探仪器数据传输系统的高可靠传输协议,既能提高整个数据获取系统的稳定性同时又能提高数据的可靠性.该协议通过对数据传输过程中产生的错误采取充分的检测和处理算法,使得传输错误不会影响到系统的正常运行而且有效数据能正确地上传,并结合DAQ（Data Acquisition,数据获取系统）实现数据存储的容错机制,有效提高了系统稳定性和物理实验数据的可靠性,极大提升了地球物理勘探的工作效率.     

高精度组合式轻便小型可控震源的研究

由于自动控制、信号叠加等技术的不断发展,使得可控震源不断完善,成为我国地震勘探的重要手段之一.高精度组合式轻便小型可控震源是地震勘探中用于浅层地震勘探的一种高精度的激振设备,其组合安装模式适合于特殊复杂的野外环境,可以实现流动野外地震观测,能够产生高重复性,高精度的叠加信号,弥补了炸药震源在地表条件差及城市环保区无法施工的缺陷,在中浅层勘探中取得了较好的效果.发展适用于中浅层地震勘测的高精度轻便小型可控震源应用于地震野外勘探,也适应了当前技术及市场的需求.本文从工作原理、系统构成和结构特点等角度对高精度组合式轻便小型可控震源进行了初步的研究,并针对野外的数据验证其可靠性和实用性.