高密度电阻率法在勘察黄土洞穴及岩溶中的装置适用性研究

为了探究高密度电阻率法各种装置的适用性,基于有限差分法进行高密度电阻率法二级排列、三级排列、温纳装置、偶极装置、微分装置、偶极—偶极装置、斯伦贝谢装置等7种装置高、低阻异常体正演模拟。通过模拟结果可以看出,偶极装置对于低阻异常体和高阻异常体的探测效果均比较好,温纳装置仅适用于高阻异常体的探测以及高低阻异常体分界面的划分,其他装置模拟得到的高、低阻异常体的形态或位置与实际情况有一定偏差。将模拟结果运用于黄土洞穴、岩溶勘察中,取得了较好的探测效果,可供类似工区参考使用。     

三维高密度电阻率法偶极装置分辨率研究

为分析二极和偶极装置的分辨率,首先建立数值模型,并定义了均匀度、数据密度、层间分辨率、盲区的计算方式,从数据结构的角度定量讨论三维高密度电阻率法中偶极、二极装置的分辨能力。通过不同埋深、不同规模的高、低阻异常体的正演计算,对获取的数据反演后分析结果与初始模型的契合程度,定量分析两种装置对异常体的分辨能力,结果显示,在浅部异常勘探中偶极装置比二极装置整体分辨率高、细节信息丰富,尤其是异常体为低阻特征时更为明显。为了验证偶极法的有效性,选取吉林大学朝阳校区内某处地下管道为探测场地,利用E60DN高密度电法工作站进行三维高密度电法数据采集,经反演计算,精细的探测出地下管道的空间展布规律,效果较好。     

基于高密度电法的煤炭采空区数值模拟及应用

为进一步了解高密度电法不同装置的探测效果,有效选择高密度电法在探测煤炭采空区时的采集装置,建立典型煤炭采空区地电模型进行多种装置的正反演数模计算并进行工程应用。结果表明,高密度电法中各种装置能有效反映采空区异常,但采空区的形态易受地层不均匀影响发生畸变。其中,偶极装置在查明煤炭采空区的位置和形态应用中效果最好,温纳α装置能详细确定采空区围岩电性特征和地层分层情况,结合数值模拟计算分析结果在实际铁路工程勘察中进行煤矿采空区的勘察,取得良好的效果。     

高密度电阻率法在基岩勘察中的应用

从三电位电极系基本理论出发,对高密度电阻率法常用温纳、偶极及微分装置的分辨率、信号强度等进行了比较研究。实例分析表明,温纳装置测量获得的数据纵向分辨率较高,采集信号的强度大,信噪比高,采用该装置探测基岩面的起伏状况效果明显;偶极装置采集的数据横向分辨率较高,在探测基岩内部构造方面有较好的灵敏度,但该装置采集的信号强度小,抗干扰能力差。在实际应用时,建议运用多种装置形式进行综合测量和对比解释,以进一步提高勘探效果和精度。      

相位激电测深在有色金属矿产勘查中的应用

激发极化方法一直是有色金属矿产勘查的主要手段,国内大多使用时间域激发极化方法,相位激发极化法应用较少。相位激电法采用选频测量,抗干扰能力相对较强,近些年在有色金属矿产勘查中一直使用相位激电测深方法,取得了较好的实际应用效果。在使用中,根据实际情况选用偶极-偶极或单极-偶极测量装置,其中偶极-偶极测量装置主要用于普查阶段,单极-偶极装置采用常规高密度电法的布极方式,主要用于详查阶段。这里以具有代表性的高阻高极化、低阻高极化矿体上的应用结果为例,说明偶极-偶极和单极-偶极装置相位激发极化测深的应用效果,以及在实际找矿工作中的作用。     

高密度电法不同装置在第四系沉积盆地找水有效性对比研究

为分析不同装置高密度电法在第四系潜水含水层圈定工作中的适宜性,本文采用温纳、偶极和施伦贝谢尔3种装置对地下岩土体结构清晰的地区开展高密度电法剖面测量.数据采集、处理和反演解译成果表明,各类高密度电法装置都能够比较有效的识别第四系潜水含水层,但不同装置之间具有较为显著的差异.温纳装置数据采集效率高、纵向分辨率好,并具有较...     

在金矿勘探中应用STING-SWIFT高密度电法

STING-SWIFT高密度电法系统可以应用于多金属、金属硫化物矿,地下水、浅部煤矿等资源勘探,也可以从事工程质量、无损检测,隐患勘探等.在金矿勘探中主要采用偶极-偶极装置,电极数42个,可以探测150 m以内的电阻率和充电率的精细结构,以推断精细的地质和电子性导电矿物结构.通过对黑龙江金厂、河北峪耳崖、青海门源多拉隆洼等金矿区的工作表明,该系统不同的参数设置往往会给结果带来很大差异;尤其是对于不同的矿区,灵活调整工作参数、极距、最大偶极距、测量时间、误差限等,将能收到事半功倍的效果.     

高密度电法对复杂地质条件下堤防隐患探测的数值模拟研究

为解决复杂地质条件下堤防潜在隐患区识别难度大的问题。采用温纳、偶极和梯度电极装置对位于复杂地质体的导水通道进行高密度电法层析成像的数值模拟研究,并将三种电极装置数据融合进行模拟,同时计算各个装置的模型分辨率。模拟结果表明,梯度装置具有良好的横向分辨率,偶极装置有较好的垂向分辨率,数据融合的装置结合了三种装置的优点,对复杂地质条件下的堤防隐患区定位精度高。     

高密度电阻率法在探测不同充填类型溶洞中的正反演研究

岩溶在我国分布很广泛,溶洞作为岩溶地区最大的危害通常存在不同的充填类型。高密度电阻率法勘探作为溶洞探测的重要方法,在岩溶地区被广泛使用,实际工作中通常需要采取相应的装置类型。本文对比了不同装置类型下不同充填类型溶洞的地电学特征,分析其正反演结果。结果表明：不同充填类型的溶洞,应当采用不同的高密度电法探测装置。当溶洞的充填类型不确定时,可采用偶极-偶极(Dipole-Dipole)装置进行探测,该装置对三种不同充填类型的溶洞均有较好的效果。     

徐州地区全新世古河道地电特征研究

古河道调查对于防震减灾、城市规划和地下水资源合理开发利用具有重要意义,本文针对徐州地区岩、土层具有显著电性差异的特点,采用高密度电阻率法对全新世古河道进行探测。首先通过地电模型数值模拟和钻孔附近现场试验探讨高密度电阻率法探测全新世古河道的有效性及装置形式选择;然后对高密度电阻率法断面、平面及三维成果图进行分析;最后通过钻孔资料对高密度电阻率法探测结果进行验证。理论研究及工程实践结果表明,徐州地区全新世古河道在电阻率图件上表现出典型的电场响应特征,通过响应特征分析可以获得古河道形态及地层结构等信息;高密度电阻率法偶极-偶极装置对覆盖层结构变化极为敏感,异常强度大,并且在地层分层方面具有明显优势,可作为古河道调查的首选装置;通过在调查区内布置多条测线,并借助三维可视化软件平台可以实现目标体三维空间解释,解释结果直观地展现出全新世古河道三维形态及空间展布特征。     

岩溶区页岩气勘探中的近地表地球物理探测技术应用研究

岩溶区页岩气钻井在近地表常揭露溶洞、地下河、强裂隙带等不良地质体,严重制约了页岩气资源勘探开发的进程。在岩溶页岩气靶区利用地球物理技术探测对钻探不利的近地表地质结构构造,可有效规避钻井钻遇近地表强岩溶发育带、断层破碎带的风险。综合运用高密度电阻率成像法、音频大地电磁法和测氡法对贵州都匀和广西融安碳酸盐岩区的2个油气靶区进行了地下构造识别,结果表明：高密度电阻率成像法和音频大地电磁法能有效确定浅地表地下低阻构造的位置、宽度和产状,高密度电阻率成像法在50 m以浅深度拥有更高的分辨率,音频大地电磁法探测深度更深,但对地下介质的分辨率不高,氡气测量能很好地识别地下低阻构造的属性。高密度电阻率成像法、音频大地电磁法与测氡法三者可优势互补,组成有效识别岩溶区近地表地质结构构造的技术方法体系,可为南方岩溶区页岩气钻井避开近地表强岩溶发育带、断层破碎带以及最终位置的确定提供可靠的技术支撑。     

Influence of shallow infiltration on time-lapse ERT: Experience of advanced interpretation

Previous time-lapse Electrical Resistivity Tomography (ERT) studies have experienced difficulties in reconstructing reliable calculated resistivity changes in the subsurface. Increases or decreases of resistivity appear in the calculated ERT image where no changes were noted in the subsurface, leading to erroneous hydrological interpretations of the geophysical results. In this article, we investigate how a variation of actual resistivity with time and at shallow depth can influence time-lapse ERT results and produce resistivity artefacts at depth. We use 1 and 2-D numerical modelling to simulate infiltration scenarios. Using a standard time-lapse inversion, we demonstrate the resistivity artefact production according to the electrode spacing parameter. We used an advanced inversion methodology with a decoupling line at shallow depth to attenuate or remove resistivity artefacts. We also applied this methodology to a field data set obtained in a semi-arid environment in Burkina Faso, West Africa. Here, time-lapse ERT shows several resistivity artefacts of calculated resistivity if a standard inversion is used. We demonstrate the importance of a dense sampling of shallow resistivity variations at shallow depth. Advanced interpretation allows us to significantly attenuate or remove the resistivity artefact production at intermediate depth and produce reliable interpretation of hydrological processes.     

高密度电法的进展与展望

高密度电法是浅层地球物理勘查的主要方法之一。文章从以下几方面分析、总结了高密度电法近十几年来的进展及未来的发展趋势：①对目前主流高密度电法仪器的性能进行了对比,认为高密度电法仪正朝着多通道、多参数、多功能、大功率的趋势发展;②高密度电法工作环境已从地表测量发展到水上、水下和跨孔测量,并对后三种测量方式特点进行了分析,认为高密度电法将实现全天候环境下的测量;③在对高密度电法数据处理方法和反演发展现状分析的基础上,对四维反演的理论和应用实例进行了阐述,认为四维反演将在各类监测项目中发挥重要作用;④分类总结了高密度电阻率法的应用领域。结果表明：随着探测深度、观测精度的提高和观测形式的多样化,高密度电法应用领域将更加宽广,具有广阔的发展前景。     

Simulation of marine controlled source electromagnetic measurements using a parallel fourier <Emphasis Type="Italic">hp</Emphasis>-finite element method

We introduce a new numerical method to simulate geophysical marine controlled source electromagnetic (CSEM) measurements for the case of 2D structures and finite 3D sources of electromagnetic (EM) excitation. The method of solution is based on a spatial discretization that combines a 1D Fourier transform with a 2D self-adaptive, goal-oriented, hp-Finite element method. It enables fast and accurate simulations for a variety of important, challenging and practical cases of marine CSEM acquisition. Numerical results confirm the high accuracy of the method as well as some of the main physical properties of marine CSEM measurements such as high measurement sensitivity to oil-bearing layers in the subsurface. In our model, numerical results indicate that measurements could be affected by the finite oil-bearing layer by as much as 10⁴% (relative difference). While the emphasis of this paper is on EM simulations, the method can be used to simulate different physical phenomena such as seismic measurements.     

全拖曳式深海直流电阻率法三维任意各向异性正演模拟

高精度、高效率的深海勘探是当前国家海洋资源勘探开发的研究热点之一,设计观测效率高、勘探成本低的探测方式,开发可精确计算海底复杂电性环境的正演模拟算法有助于推进该研究的进展。本文基于前人的研究经验,引入了全拖曳式深海直流电阻率观测方式,同时考虑到海底沉积环境的电各向异性,开发了基于非结构有限元方法的三维任意各向异性深海直流电阻率正演算法,实现了对海底任意电各向异性情况的仿真模拟。本文算法与层状一维模型半解析解的对比验证了算法的精度。对典型各向异性电性模型的仿真模拟和分析,证明了全拖曳式深海探测方式对海底沉积层和矿产资源电各向异性的高分辨率。在此基础上,总结了电导率各向异性主轴沿笛卡尔坐标旋转时视电阻率分布也发生同方向旋转的视电阻率分布特征,并根据海底地形对各向异性探测的影响进行了简单探讨。     

Resistivity imaging survey to delineate subsurface seepage of hydrocarbon contaminated water at Karbala Governorate,Iraq

This research is an attempt to accomplish a 3-D resistivity imaging survey, which was carried out near a water well contaminated with hydrocarbon materials in Karbala governorate. Two-dimensional resistivity imaging measurements were collected along four parallel profiles, using a Wenner array with electrode spacing of 1 m. The RES3DINV program was used to invert the apparent resistivity data. The results displayed a resistivity distribution of the subsurface in a three-dimensional volume. Thus, both the horizontal and vertical extents of the contaminated zone were displayed. This technique revealed a low resistivity zone at depth ranges from 3 to 6 m in the investigation area, but the seepage starts at depth ranges between 2 and 3 m and continues down depth (may be to the groundwater level). This low resistivity zone is the most likely location for a subsurface seepage of contaminated water. It is clear that the sufficient measurement points along 2-D lines in a small area can increase the 3-D imaging resolution, and nearly real 3-D imaging can be achieved, when the size of subsurface anomaly compared with the electrode spacing (a) of the Wenner array is taken into consideration.     

Assessment of seawater mixing in a coastal aquifer by high resolution electrical resistivity tomography

Seawater intrusion is a major problem in urbanized coastal regions of India which is due to over exploitation of groundwater for various purposes. This study was carried out with the objective of assessing the zone of mixing between seawater and groundwater in the coastal aquifer in south of Chennai, Tamil Nadu, India using high resolution electrical resistivity tomography. High resolution electrical resistivity tomography was carried out in five profiles perpendicular to the sea using IRIS make SYSCAL Pro-96 system with 2.5 m or 5 m inter-electrode separation. The maximum length of the profile was 170 m which resulted in a depth of investigation of 28.7 m. The apparent resistivity measured in this area varies from 0.3 ohm-m to 30,000 ohm-m. The apparent resistivity of saturated zone decreases towards the sea, indicating the influence of seawater. This was also confirmed by measuring the electrical conductivity of groundwater, which gradually increases from 156 μS/cm to 3430 μS/cm towards the sea. Further, the concentration profiles of electrical conductivity, sodium, chloride and chloride / bicarbonate ratio are compared with the high resolution electrical resistivity tomography profile. The distance of influence of seawater is comparatively high in northern part than in southern part of the area. The high resolution electrical resistivity tomography was effectively used to determine the effect of seawater mixing with groundwater.     

山东烟台大季家地区海水入侵界面划分的意义

在沿海地区划分海水入侵界线具有重大意义,在海水入侵范围内,地下水由于含盐量高,虽然工业生产、人畜生活不能利（饮）用,但深部海水可为海产品养殖业带来较高的利用价值。利用高密度电法和可控源音频大地电磁2种方法准确划分了浅、深部海水入侵界线,并根据电性特征分析探讨了海水入侵区域的由浅至深的侵入特点,推测了不同深度上岩石破碎及富水规律,为探讨沿海养殖业利用温度相对稳定或较高的深部入侵海水进行了积极、有益的探讨。     

南海北部神狐海域地质环境综合调查及科学意义

在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1 000~4 000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征.      

利用ERT数据推求非均质多孔介质渗透系数初探

高密度电阻率成像法（ERT）能通过改变间距来对不同尺度上的地质体特征进行描述，近年来广泛地应用于地质、工程等领域。本文从电流场和渗流场的相似性出发来研究电阻率和渗透系数之间的关系，简要介绍了利用ERT技术所得的电阻率数据推求渗透系数的基本原理，并利用张家港大新和塘桥两处的ERT测量数据推求出渗透系数。与两地抽水试验结果和岩性取样分析的结果分别进行对比，结果较为吻合。