大定源瞬变电磁均匀层状介质正演计算

大定源回线瞬变电磁法以其高效的工作方式,一直备受野外工作者青睐。这里从基本理论出发,给出了大定源回线发射源在均匀层状介质的电磁响应计算公式,利用Quadrature With Extrapolation(QWE)算法计算了线框内、外的垂向磁场响应,并将其与传统的Fast Hankel Transform(FHT)算法进行了对比分析,两者对于虚部的计算都比较准确。当发射线框位于地表以上一定高度时,两者的计算结果吻合的较好。在发射线圈位于地表的时候,QWE算法的计算结果比较稳定,适用性优于FHT。     

Simulink在瞬变电磁场暂态过程分析中的应用

为了研究瞬变电磁场分布变化规律，在理论上推导了不同阻尼状态下的瞬变电磁暂态响应方程，并采用Simulink对瞬变电磁场暂态过程进行模拟仿真，设计开发了激励电流、发射回线、地质异常体、接收回线等效电路模块和互感关系模块；系统研究了电感、分布电容和电阻对发射和接收回线等效电路的影响。结果表明:发射回线的阻尼状态决定了瞬变电磁场激励波形特点，接收回线的阻尼状态则直接影响瞬变电磁场的衰减特征和观测质量。电路仿真结果对于抑制非地质因素的影响和指导瞬变电磁观测系统设计具有重要意义。      

不同类型低阻异常航电时间常数的特征分析

时间域航空电磁系统工作原理是机载发射线圈向地下发射脉冲电磁波,接收线圈观测断电后来自地下低阻体的二次感应电磁场,通过对观测数据进行处理解释达到探测地下低阻体的目的。结合近年来从事时间域航空电磁法探矿数据和资料解释的实践,分别对电力干扰、表层强低阻体、表层弱低阻体和地下低阻体航电异常响应的时间常数τ的特征进行了综合分析,总结出以下规律:电力干扰在τ图上一般显示为不连续的线性异常,电磁响应呈跳跃状的无规律衰减;低阻异常在τ图上一般显示为高值区,电磁响应呈指数衰减,导电性越好规模越大的低阻体衰减越慢。     

矿井孔中瞬变电磁探测异常响应特征模拟

为了解决常规矿井瞬变电磁超前探测方法受矿井外界干扰影响较大,异常体探测定位不精确的问题,提出一种在井下钻孔中测量瞬变电磁场三分量信号的超前探测方法,对接收线圈所处水平面不同位置、异常体不同方位的异常响应特征进行数值模拟。分析钻孔瞬变电磁探测原理,进行钻孔发射线圈与接收线圈的试验设计以及施工设计,对均匀全空间模型、均匀全空间异常体模型、异常体位于钻孔不同方位的三分量异常场响应特征进行系统分析。在低阻异常体与线圈垂直时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最大,随着低阻异常体逐渐平行于接收线圈法向,异常响应逐渐减小,当低阻异常体完全平行于接收线圈法向时,X分量、Y分量、Z分量异常响应最小。通过以上认识,可以根据钻孔径向不同象限位置的异常场三分量组合形态不同,判断异常体所在钻孔的方位。在以钻孔钻进方向为Z轴正方向,以孔口所在平面右向为X轴正方向,下向为Y轴正方向的坐标系下,钻孔瞬变电磁水平分量异常响应形态均为“近似正弦曲线”或“近似反向正弦曲线”形态,通过形态组合判定出孔旁异常体所在象限。通过这样的规律,可分析三维空间条件下异常体的空间位置及赋存状态。通过钻孔瞬变电磁超前探测异常响应特征的分析,可为钻孔瞬变电磁超前探测提供理论数据支持。      

地面-井下双源瞬变电磁立体探测模拟研究

在探测地下、井下或巷道下方的局部异常体时,地面瞬变电磁信噪较低而井下瞬变电磁发射磁距受限,因此探测深度较小。为解决这个问题,本文提出了一种地面大回线仅发射+井下重叠回线发射接收的地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法。通过COMSOL软件数值模拟与室内水槽试验,模拟了四种不同的瞬变电磁装置(井下重叠回线,井上大回线发射+井下小回线接收,地面中心回线,地面-井下立体探测)探测。数值模拟结果发现地面-井下双源装置的感应电位曲线幅值最大且灵敏度最高;室内模型试验结果绘制成感应电动势多测道剖面图,分析比较其曲线特征,表明地面-井下瞬变电磁立体探测明显优于其他三种瞬变电磁装置,其效果非常明显、稳定且磁感应强度更高,与数值模拟结果一致。因此,地面-井下双源瞬变电磁立体探测方法可行且值得推广。     

瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线设计实验

针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明：并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。     

瞬变电磁大定源回线装置和多匝小线框重叠回线装置对比分析——以内蒙某煤矿水文物探为例

以内蒙古某煤矿水文勘探为例,分别进行大定源回线装置和重叠回线装置试验,以研究瞬变电磁多匝小线框重叠回线装置探测深度问题,并对比二个装置对含水异常的响应特征。首先从大定源回线装置和多匝重叠回线装置的采集参数分析入手,对比两种装置的电阻率测深曲线和拟断面图。结果表明2种装置的电性分层能力相同,含水异常空间形态一致;在研究区内二种装置的勘探深度相同,但多匝小线框重叠回线装置相比大定源回线装置占地面积小,体积效应小,异常特征更明显,从而在本区内选择多匝小线框重叠回线装置进行勘探施工。     

瞬变电磁法多匝小回线装置实验对比

采用实验方法对多匝同一小回线和重叠小回线两种瞬变电磁法工作装置进行了对比研究,探讨了两种装置参数随线圈匝数的变化关系,从而为野外实际勘探提供数据参考。首先在地下一定深度埋置一低阻体,在该低阻体正上方布置一条测线,然后先分析单点数据的发射磁矩、关断时间、感应信号强度随线圈匝数的变化关系,在此基础上对比不同装置随线圈匝数变化的多测道剖面图,分析两种装置的异同点。实验表明两种装置的发射磁矩、关断时间、信号强度及对异常体的分辨能力都随发射线圈匝数的增加而增加;在相同匝数情况下,同一回线的发射磁矩和关断时间稍大,但有效信号部分能量衰减快,信号强度相对较弱,探测深度较浅,然而在有效探测深度下,同一小回线装置对低阻异常体的分辨能力更强。     

覆盖层下三维板状体地-井瞬变电磁响应

地-井瞬变电磁法是地质找矿的有效方法之一,它是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体模拟。通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;场源位于接收钻孔正上方时,异常体响应特征明显;当场源位于旁侧位置,需要较长的观测时间获得异常体的响应;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,减弱了异常体的响应;覆盖层的影响随发射场源与接收钻孔位置距离的增加而减弱。研究工作为定性分析地-井TEM响应特征和资料解释时提供参考。     

地面核磁共振三维响应影响因素

传统的核磁共振激发场的计算中,很少考虑三维地下介质的电性变化以及发射线圈姿态对激发场的影响,笔者借助地面核磁共振三维有限元正演模拟,开展了核磁共振三维响应影响因素分析。首先,基于三维有限元方法实现了非均匀介质条件下地面核磁共振激发场的计算,以便于分析介质电性变化对核磁共振响应的影响;其次,在源的加载过程采用近似函数来等效场源的作用,使之能够适用于不同发射回线激发的情况,进而利用旋转矩阵实现垂直地磁场分量的计算;最后通过不同条件下核磁共振响应的计算,分析了盖层电阻率、含水体背景电阻率、局部不均匀体以及发射线圈姿态等参数对核磁共振信号的影响。计算结果表明:核磁共振响应对高阻盖层电阻率变化不敏感;低阻含水体背景对核磁共振响应的影响较大;异常体规模越大,对核磁响应的影响越大,对于一定规模的异常体,低阻条件下的核磁共振响应差异明显;与电性参数变化相比,不同的发射线圈姿态对核磁信号影响更大,野外应考虑线圈姿态影响。     

大定源回线全区视电阻率平移算法与核函数算法的对比

为了更快、更准确地进行瞬变电磁一维正、反演,研究了中心回线装置计算全区视电阻率的平移算法和核函数算法。研究表明,均匀半空间大定源回线的瞬变响应曲线具有平移伸缩特性和核函数特点,可以运用平移算法和核函数算法计算。推导出全区视电阻率的计算公式,通过三层K型、4层KH型地电模型理论计算,对比分析了平移算法和核函数算法的运算速度和误差,结果表明:平移算法的运算速度为0.140 6 s,均方根误差为1.824×10-2,核函数算法的运算速度为3.241 8 s,均方根误差为0.728×10-2,两种方法均能计算大定源回线的全区视电阻率,各有优缺点。      

An algorithm for finding the position of a point relative to a fixed polygonal boundary

This article describes a method that determines the position of a point relative to a fixed boundary. Its advantage over the other existing algorithms described below is that in most cases it is necessary that only part of the algorithm be executed to determine the position of the point. A possible inconvenience of using this algorithm is that the contour boundary has to be entered as data. For problems where the boundary often changes the algorithm is not suitable in its present form. The applications envisaged here are to cases where the position of a very large number of points have to be determined relative to one fixed polygonal boundary whose shape is known in advance, for example, blanking out of contours in automatic contouring, or selecting drill holes which lie in the particular part of a mineral deposit.     

综合地球物理勘探在夏日哈木矿区的应用研究

文章通过选用高精度磁测剖面测量、激电中梯剖面测量、高精度重力剖面测量、可控源音频大地电磁测深等方法对青海省夏日哈木铜镍矿床开展地球物理方面的研究,探讨各种物探手段对该区矿床勘查的有效性及适用性,丰富区内物探资料,为区内同类型矿床勘查提供借鉴.研究表明,高精度磁测剖面测量在大范围寻找矿体较为有效,但难以表达矿体的形态特征...     

基于多元线性回归的HTEM三维异常体电导率-深度识别

针对时域航空电磁飞行测量数据量大、电导率-深度成像计算时间长,以及三维反演困难等问题,笔者采用三维时域有限差分数值计算方法,计算了多组不同电导率、不同深度的三维异常体电磁响应;通过分析三维异常体剖面曲线的属性特征,提取了7个特征属性参数;基于多元逐步回归法建立了三维异常体的电导率、深度回归方程;通过对方程进行离群值剔除和共线性诊断、显著性检验,最终得到了电导率、深度最优回归方程。对回归方程模型分析和精度分析的结果表明,取样时间为0.2~1.5 ms时：电导率模型的相对误差小于11.95%,残差平方和为4 653.724;深度模型的相对误差小于13.19%,残差平方和为10 873.645。因此,采用多元逐步回归法建立三维异常体电导率和深度方程是完全可行的,是一种有效、准确、快速的识别方法,为野外航空电磁飞行测量时的海量数据异常快速检测和识别奠定了基础。     

高升油田储层流体非均质性研究

高升油田的主力产层沙三层莲花油层由阵发性的浊积砂岩构成，储层的非均质性强，储层流体－石油的总体组成和分子组成同样存在明显的非均质性，它依赖于储集砂岩的孔隙度和渗透率以及它们所处的地层和构造位置，流体非均质性的空间分布反映了油田的聚集史，后期的蚀变作用使储层流体的非均质性更加复杂化，正确认识储层流体的非均质性能为石油开采提供有用信息。     

Upper mantle structure of the South American continent and neighboring oceans from surface wave tomography

We present a new three-dimensional SV-wave velocity model for the upper mantle beneath South America and the surrounding oceans, built from the waveform inversion of 5850 Rayleigh wave seismograms. The dense path coverage and the use of higher modes to supplement the fundamental mode of surface waves allow us to constrain seismic heterogeneities with horizontal wavelengths of a few hundred kilometres in the uppermost 400 km of the mantle.The large scale features of our tomographic model confirm previous results from global and regional tomographic studies (e.g. the depth extent of the high velocity cratonic roots down to about 200–250 km).Several new features are highlighted in our model. Down to 100 km depth, the high velocity lid beneath the Amazonian craton is separated in two parts associated with the Guyana and Guapore shields, suggesting that the rifting episode responsible for the formation of the Amazon basin has involved a significant part of the lithosphere. Along the Andean subduction belt, the structure of the high velocity anomaly associated with the sudbduction of the Nazca plate beneath the South American plate reflects the along-strike variation in dip of the subducting plate. Slow velocities are observed down to about 100 km and 150 km at the intersection of the Carnegie and Chile ridges with the continent and are likely to represent the thermal anomalies associated with the subducted ridges. These lowered velocities might correspond to zones of weakness in the subducted plate and may have led to the formation of “slab windows” developed through unzipping of the subducted ridges; these windows might accommodate a transfer of asthenospheric mantle from the Pacific to the Atlantic ocean. From 150 to 250 km depth, the subducting Nazca plate is associated with high seismic velocities between 5°S and 37°S. We find high seismic velocities beneath the Paraná basin down to about 200 km depth, underlain by a low velocity anomaly in the depth range 200–400 km located beneath the Ponta Grossa arc at the southern tip of the basin. This high velocity anomaly is located southward of a narrow S-wave low velocity structure observed between 200 and 500–600 km depth in body wave studies, but irresolvable with our long period datasets. Both anomalies point to a model in which several, possibly diachronous, plumes have risen to the surface to generate the Paraná large igneous province (LIP).     

遗传算法在起伏地形下磁异常反演的应用

实际的地面磁法勘探往往是在山区进行,所测得的磁测结果也是沿地形起伏分布,这样往往会对磁异常曲线形态产生畸变,因此在起伏地形条件下,对磁测结果进行必要的反演,将会更明确地下目标地质体的位置与形态。本文首先模拟在水平条件下板状体的磁异常剖面曲线,检验算法的正确性,然后模拟在起伏地形下板状体的磁异常剖面曲线,并应用遗传算法对所得异常曲线进行反演并讨论其可行性,加入噪声并对其反演,讨论算法的抗干扰性,最后将其应用至实际找矿项目中。反演的结果表明,该方法在实际应用中具有一定参考作用。     

微动HVSR法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性研究

微动HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,当测点下方介质存在明显的速度变化时,HVSR曲线会呈现相应的异常形态。为探索该方法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性,选择桂林毛村地下河流域内的大岩前村作为研究区,并在此开展野外试验。研究区发育有一条地下河管道,通过精准的洞穴测量,获得了此地下河管道的平面位置和洞高等信息。在研究区的地下河管道上方地面布设3条物探测线,均进行微动HVSR法测量,并用探地雷达法测量作对比。结果表明,两种物探方法的异常位置与测线下方地下河管道的实际平面位置基本一致,证明微动HVSR法可作为一种有效的地下河管道和溶洞探测方法。