音频大地电磁法对隐伏溶洞识别效果的探讨

为研究音频大地电磁法对隐伏溶洞的识别效果,针对无充填、半充填、全充填三种溶洞模型,分别采用Bostick和Occam TE、TM、TE+TM三种模式进行一维反演,将一维反演结果作为初始模型进行正则化二维NLGG反演,将二维反演成果图与溶洞地质模型进行对比分析研究,在其基础上筛选出最能反映不同溶洞模型形态的优选反演组合方式。将研究成果应用于松桃县黔龙洞进行验证,结果反演剖面圈定的溶洞异常与溶洞实际位置、埋深、规模等特征具有较好对应关系,证明音频大地电磁法对隐伏溶洞的识别能力较强。研究成果对岩溶区隐伏溶洞的勘查具有借鉴意义。     

基于二次场二维起伏地形MT有限元数值模拟

通过计算二次场来进行二维大地电磁数值模拟;导出了二维大地电磁二次场的微分方程,利用有限单元法来解微分方程;对矩形网格进行对角线的二次剖分,更容易且真实地模拟起伏地形。对几个典型模型进行了试算,与前人总场法的计算结果做了比较,两者视电阻率曲线一致,证明本文算法是正确的;通过2个简单的算例说明复杂地表下2种极化模式的MT观测资料都有明显的异常,视电阻率在TM模式下比TE模式更易受地形影响,TE模式下视电阻率曲线形态与地形呈"正相关",TM模式下反之。     

三维地质体对AMT二维反演的影响研究

为探究三维地质体对二维反演结果地影响以及二维反演中极化模式的选择问题,设计了一系列二维、三维地电模型进行正演计算,并对正演结果进行二维反演计算。研究结果表明:相位受到三维畸变的影响较小,视电阻率较大;当三维异常体模型走向延伸较小时,TE模式的反演结果误差较大,TM模式的反演结果相对较好,但是反演得到了虚假的下覆构造,TE+TM联合反演结合了TE和TM模式反演的优点,可以较好地反映异常体的赋存位置及电阻率值;当三维异常体模型走向延伸长度增大时,三维数据的二维反演结果是可靠的,用TM和TE+TM模式反演都比较合理。     

无单元Galerkin法大地电磁三维正演模拟

无单元Galerkin法(EFGM)作为一种相对成熟的无网格方法,避免了网格剖分,其精度高,适用于复杂电导率分布和复杂边界形状的计算。本文将EFGM用于大地电磁三维正演,详述了三维EFGM形函数的构造过程,从大地电磁三维变分问题出发,利用Galerkin法结合高斯积分公式推导了相应的系统矩阵离散表达式,简述了边界条件的加载技术,研究了支持域尺寸对EFGM三维正演计算精度的影响,最后通过数值计算验证了EFGM三维算法的正确性。     

太康隆起东段地热资源远景区调查评价与研究

应用大地电磁测深法(MT)对太康隆起东段深部地层结构及隐伏断裂进行探测研究,共布设了4条MT剖面,获得了97个测深点,并对所获得的MT数据的二维偏离度、构造走向等进行计算和分析,采用非线性共轭梯度(NLCG)二维反演方法对TE和TM模式的数据进行联合反演,得到了可靠的地下介质二维地电模型。研究结果表明,商丘凸起电性结构纵向上具有典型的分层特征,从上到下可分为三层,即低阻层-中高阻层-高阻层。根据该电性结构模型,结合研究区域重力、航磁、地震及区域地质资料,绘制了商丘凸起基岩地质图,同时根据深部基底隆起形成的高阻异常与区域地温场高值区具有较好的对应关系,据此圈定了2处地热异常远景区。     

大地电磁测深反演技术有效性对比试验

设计了一个简单的三维模型:三维低阻异常体和高阻异常体位于一维层状介质模型中,以"十"字型和"米"字型观测剖面方式作为模拟方式,开展模型一维、二维、三维反演技术有效性对比试验,其中一维反演计算采用自适应正则化(ARIA)反演,二维反演计算采用非线性共轭梯度(NLCG)反演,三维反演计算采用REBOCC三维反演,将剖面下方不同的反演结果与原始模型进行对比分析,发现:在该模型条件下,一维和二维反演都能得到反映模型真实信息的结果,REBOCC三维反演更偏向重建原始模型的宏观电性特征;在一维反演结果中,对于深部的电性结构特征,通常TE极化模式的反演结果好于TM极化模式,TE/TM几何平均值反演结果介于前两者之间;在二维反演结果中,通常TM极化模式的反演结果好于TE极化模式,TE/TM联合模式反演结果与TM极化模型相当,甚至更好;模型REBOCC三维反演相比一维、二维反演更易受反演结果多解性影响,REBOCC三维反演结果偏向重建原始模型的宏观电性特征。     

大地电磁测深不同极化模式测深曲线特征在探测断裂中的应用

大地电磁测深数据包含TE和TM极化模式信息。在二维地层结构条件下,这两种极化模式获得的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及相互关系与地下电性结构有关。当低阻体或断裂等地质构造存在时,两种曲线存在明显的组合规律。在探测深大断裂工作中,综合利用两种模式的视电阻率曲线及其组合规律信息,可以排除浅部低阻体的影响,确定隐伏断裂的位置。本文研究了浅部低阻体和断裂地层结构模型的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及变化规律,并将其用于深大断裂处的实测大地电磁测深资料的解释,地质效果较好。理论研究和实例验证说明利用ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线的特征可以为大地电磁测深资料解释提供有效的参考信息。     

新疆昭苏阿尔恰勒他乌铅锌矿床地球物理特征与深部找矿预测

阿尔恰勒他乌铅锌矿床是一个矿床分带清晰、控矿机理明显及矿化蚀变强烈的多金属矿床,铅锌矿体产于灰岩地层,产状与围岩基本一致,已知矿体上的实验表明矿体具有低阻高极化的特点.采用激电中梯扫面在矿区圈出了6个激电异常区,并在激电异常区内开展音频大地电磁测深工作,查明了激电异常区地下深部构造的电性情况,结合矿区矿体特征及成矿模式,建立了矿区地球物理音频大地电磁测深电性找矿模型,指出倾斜或层状的中低阻电性异常最有可能是含矿构造带存在的地球物理标志.综合物探激电扫面、音频大地电磁测深、地质等信息,圈出2个找矿靶区,经钻孔在Ⅱ号靶区19号线验证,在孔深331~349m见到厚度约18m的矿体.激电法与音频大地电磁测深的方法技术组合可以在该类型矿床深部找矿中推广使用.     

有效视电阻率在音频大地测量数据二维反演中的应用

用EH-4仪器进行音频大地电磁测量,目前已取得了广泛的应用.然而.进行资料的二维反演时,遇到了在大地电磁测深中同样的问题:TE极化模式和TM极化模式不容易辨别.文章介绍了3种有效视电阻率,研究表明,利用有效视电阻率进行二维反演能准确真实的反映地下的介质模型.经实际资料处理证明.此方法效果明显.     

利用可控源大地音频电磁测深(CSAMT)法和地面磁法寻找深部隐伏岩体的应用效果初探

通过对吉林省临江市上乱泥塘铁矿北侧1:5万地面磁测发现的磁异常进行综合研究,并利用可控源大地音频电磁测深(CSAMT)视电阻率反演结果进行磁异常正演拟合验证计算,初步确定了引起磁异常的磁性体产状,指导钻孔验证,发现了地下隐伏的次火山岩体,取得了较好的可控源大地音频电磁测深(CSAMT)法应用效果。     

有限单元法求解水中二维体问题正演研究

潜艇在现代海军中占有举足轻重的地位,所以反潜技术也越来越重要,相对于传统的声波、磁法等反潜技术,电磁法探测是近几年才开始起步的。这里研究了电磁法探测水下二维体的问题,基于天然电磁场的有限单元正演,同时考虑电阻率与磁导率,采用三角剖分,通过模型试算验证了天然电磁场的有限元算法在水下二维体探测中,具有较高的精度和适用性,模拟结果 TM模式优于TE模式,可以为电磁法探测水下潜艇打下坚实基础。     

大地电磁测深数据TE与TM极化模式的对比

在大地电磁测深工作中,由于实际地下介质的非均匀性,所得到实测资料的TE、TM极化模式视电阻率曲线有很大差异,给正确认识和判断实际地质结构带来困难。通过建立简单地堑、地垒及断层模型,并进行正反演,总结了这些模型条件下TE、TM极化模式的响应规律,为大地电磁测深数据的定性分析和解释提供了依据。     

综合电磁法在内蒙某铁锌矿床勘查中的应用

在内蒙古东乌旗某铁锌矿床的勘查中,先后采用了磁法、大功率激电法和可控源音频大地电磁测深法:即利用磁法异常圈定异常区,在此基础上应用大功率激电法推测矿区矿化范围及构造展布情况,最后利用可控源音频大地电磁测深法反演电阻率断面图解释地下构造产状及矿(化)体赋存空间。根据综合电磁法资料处理成果,解释矿区存在3个高磁异常,以及与其相对应的北东向致矿构造带,并以DJ1构造带为对象,确定了矿体位置及断层F1、F2的产状。85、95二条测线上布设的11个见矿钻孔表明,矿体赋存位置、产状及构造形态与综合电磁法勘查结果基本吻合。     

板状体MT倾子响应的二维有限元模拟与定性分析

在二维地电模型中,大地电磁测深倾子资料可以很好地反映地电构造的水平非均匀性,特别是在解释垂直或者倾斜板状体的空间分布情况时,可以起到十分重要的作用,在实际应用中可以用来寻找断裂,判断其走向、倾向、埋深和规模。应用有限单元法分别对水平、垂直和倾斜的板状模型进行正演模拟,该算法采用矩形网格内进一步三角形细化的方式剖分模型,通过三角形网格提高了对倾斜接触面的近似程度,同时增加计算量不明显,然后计算出倾子的实部、虚部和振幅的资料。研究结果表明:倾子响应对介质电性水平不均匀反映十分灵敏,特别是对横向低阻异常体,同时对异常体的位置和埋深也有清楚的显示。     

无网格局部Petrov-Galerkin法大地电磁二维正演

将无网格局部Petrov-Galerkin算法用于大地电磁二维正演。介绍了该方法的基本原理;从大地电磁二维边值问题出发,利用子域法详细推导了与之对应的局部Petrov-Galerkin弱式方程,并用高斯积分法将其离散化。论述了无网格局部Petrov-Galerkin法较无单元Galerkin法及有限元法的优缺点,最后通过二维模型的计算验证了算法的有效性。      

基于断层模型的AMT数值模拟及其应用

为研究音频大地电磁测深法(AMT)在识别断层模型方面的可行性,结合实际电性特征,建立了不同倾角、不同倾向和不同电性的地质模型,进行了AMT的正演数值模拟;通过ZONDMT2D软件的正演计算,得出关于正演模型的视电阻率和阻抗相位拟断面图,分析了在普通和某种特定地质模型下的AMT正演响应,为之后AMT实测资料的处理和解释提供了参考。数值模拟表明:1在二维介质中,TE模式视电阻率信息对目标体反映良好,但相位资料易产生虚假异常中心;TM模型视电阻率易受静态效应影响,对横向不均匀电性体的差异具有"放大作用",其阻抗相位资料质量好,可信度高。2当断层倾角分别为30°,60°,90°时,TE、TM模式的阻抗相位拟断面图都明显优于视电阻率图。3在TM模型中,对于正断层模型,AMT正演结果会在断层顶部对应地面的投影位置附近产生一个相对"凹陷"的曲线形态;逆断层模型则会在相应位置出现相对"凸起"的曲线形态。最后,通过对西藏扎西康铅锌多金属矿整装勘查区的实测资料的分析,圈定隐伏断层在剖面上的展布,经过实际钻孔的验证,证实该正演模拟结论对于实测资料的处理和解释具有参考价值。     

大地电磁阻抗张量旋转方法和曲线圆滑方法的比较

随着三维深部地质填图和含页岩气盆地潜力的评价项目展开,大地电磁方法的重要性越来越突显。大地电磁资料处理和解释中,至今还存在几个挑战性难题,例如阻抗张量旋转、TE和TM模式识别、静态矫正、TE和TM模式选择二维反演问题。从WinGlink软件大地电磁模块出发,使用5种阻抗旋转方法和3种数据圆滑方法处理在内蒙古扎鲁特旗采集的大地电磁数据。以数据质量不同的3个测点的处理结果为依据,对各种旋转方法和圆滑方法进行详细评价,数据极化图显示地下结构模型是复杂的三维结构。对这些方法的比较研究,对三维结构下大地电磁数据处理,特别是对使用WinGlink软件处理大地电磁数据具有重要现实意义。     

海洋可控源电磁法快速成像研究

海洋可控源电磁法在正反演算法上受到计算速度和精度的限制,需要大量的时间得到地下结构断面数据。为了海上快速识别海底高阻异常区域,提出一种通过计算视电阻率快速成像的算法,避开复杂的反演计算,在极短的时间内得到电性分布拟断面图,定性解释地下地质结构。算法通过一维和二维模型计算验证其可靠性和稳定性,代入海试数据计算拟断面图,与传统海洋电磁法反演结果对比各自优劣。结果表明,在一维和二维模型中,算法可靠且稳定,高阻异常体横向边界分辨率较高,拟断面图高阻异常分布与模型结构拟合度高,海试实测数据计算结果同样显示了与反演断面图有较高相似度的高阻异常分布,且运算时间远远小于反演计算。     

复杂异常体模型下的三维MT倾子正演模拟

倾子对地下构造的电性不均匀性反映较灵敏,在大地电磁资料解释中可作为复杂构造的表征。本文在三维大地电磁有限元正演模拟的基础上,根据倾子定义推导出三维倾子计算公式,构建复杂异常体模型进行三维倾子正演模拟。研究表明针对多个异常体模型,倾子的各个分量均能反映出异常体的空间位置,倾子不仅能准确地反映出单个异常体的边界,且对多个异常体的边界反映也较准确,其中对低阻异常体反映较高阻异常体敏感,由此进一步了解了三维倾子资料特征和规律,为倾子资料的应用提供了理论依据。     

AMT数据地形畸变影响与带地形反演效果研究

在山区进行音频大地电磁测深(AMT)时,电磁场易受地形起伏影响发生畸变。为研究起伏地形对AMT数据的影响,采用WinGlink软件基于有限差分算法的正演模块,建立二维起伏地形和平地地电模型,并对比分析了两个理论模型的正演响应。结果表明:TE模式的视电阻率曲线在高频段受干扰程度相对较大,在低频段影响减小甚至消失;TM模式的视电阻曲线变化正好相反;二者相位受地形影响则较小。对含异常体的带地形地电模型进行正演计算,在正演响应中加入2.5%的随机误差模拟实测数据,利用WinGlink软件基于非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演模块,分别进行带地形和不带地形的TE、TM和TE+TM模式的二维反演。各反演结果的对比表明,带地形的二维反演结果明显优于不带地形的反演结果,能够较好地反映出异常体的位置、形态及电阻率值。依据得到的认识,对青海祁连隧道工程的AMT实测数据进行带地形二维反演,取得了理想的应用效果。