瞬变电磁法小发射回线探测装置及其应用

瞬变电磁法的探测深度主要与观测时间有关。发射回线的尺寸主要是使信号具有一定的强度,以满足接收机灵敏度和信噪比的要求。当对小发射回线装置供以大电流时,同样可以得到和大发射回线相当的信号强度。大发射回线施工中的边缘效应是目前影响探测精度的原因之一,小发射回线装置避免了这个缺陷。云南、湖南和邢台等地的实际探测结果表明,小发射回线装置最大探测深度达800 m,资料解释结果与工程中的揭露、钻孔资料及地质资料一致。      

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。     

钻孔瞬变电磁法研究现状综述

与航空、地面瞬变电磁法不同,钻孔瞬变电磁法将接收探头置于钻孔之中,由于距离探测目标更近且远离地表,不仅可以观测到更强的响应信号,还可有效削弱孔外各类电磁信号的干扰,能够满足大埋深、精细化探测需求,尤其是深部盲矿和水害探测。通过回顾各类钻孔瞬变电磁法(回线源地?井、电性源地?井和隧(巷)道钻孔瞬变电磁法)的研究历史,总结各类方法在正演模拟、反演成像、仪器装备和应用案例等方面的研究现状。研究结果表明:回线源地?井瞬变电磁法研究基础丰厚,发展较为全面,已在生产中取得较多成功应用;而电性源地?井和隧(巷)道钻孔瞬变电磁法研究基础薄弱,由于理论方法、探测装备、反演技术等方面的限制,目前尚未得到广泛推广与应用,整体仍处在初步研究阶段,相关技术仍有待进一步提升。未来发展方向可以从以下几个方面入手,如带地形三维反演、快速地形校正方法、伪随机发射、多辐射源发射、套管干扰消除和多参数地球物理方法联合解释等,形成完善的钻孔瞬变电磁法理论和解译方法,为深部矿体探测、煤矿和隧道含水构造探测提供理论依据。      

辽东白云金矿区深部地质结构的瞬变电磁法探测

白云金矿床位于华北克拉通东北部辽东青城子矿集区,具有深部找矿潜力.为寻找白云金矿区深部及外围矿体,应用大功率瞬变电磁系统开展了白云矿区含矿地层和控矿构造的勘查.野外数据采集采用中心回线和大回线2种装置.大发射磁矩（7.2×106A·m2）和低发射基频（5 Hz）保证了高数据质量和长的有效观测时间,从而加大探测深度.研究区地层主要为大石桥组三段和盖县组.大石桥组三段总体电阻率较低,主要由透辉透闪片岩和含石墨大理岩引起.盖县组主要成分为片岩和变粒岩,属中高电阻率.研究结果表明瞬变电磁法可以有效探测大石桥组三段和盖县组的分布以及其中发育的褶皱和断裂.3条瞬变电磁测线反演结果表明,白云金矿西部受到较大挤压,形成明显的推覆构造,而白云矿床东部褶皱平缓,挤压相对较弱.      

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

瞬变电磁法中两个问题的研究

针对瞬变电磁工作中出现的两个问题:用中心回线资料处理方法反演定源数据和地～井TEM探测中低阻屏蔽效应的影响,利用Maxwell软件进行了正演、反演计算分析。结果表明,用中心回线方法处理定源资料存在一定风险,尤其在地层为低阻,且测点远离中心点时误差更大。在地～井TEM测量中,当有低阻层存在时,通过加大发射磁矩测量磁场,有可能获取到低阻层以下目标体的有效信息,同时也表明了水平分量对低阻目标体的敏感性远大于垂直分量。     

关于频率电磁测深几个问题的探讨(二)——频率电磁测深探测深度的几个问题分析

分析了天然源频率电磁测深(MT/AMT)及人工源频率电磁测深(FEM/CSAMT)的探测深度及评估方法。人工源频率电磁测深在观测点侧面有发射源,分析其探测深度的有关问题比较复杂,除受地电断面和发射频率的影响外,收-发距(偏移距)的作用很大。考虑实际应用,在探测对象已定和仪器频率范围已知情况下,通过模拟计算研究了偏移距对探测深度的影响。将偏移距和频率、地电断面参数同时考虑,综合反映出场区对探测深度的影响,通过模拟计算出典型频率电磁测深曲线。曲线特征说明:近区场仅能做几何测深,只有满足远区或中区(过渡区)的条件才能实现频率电磁测深。人工源频率电磁测深探测深度的影响因素较天然源频率电磁测深多了偏移距的作用,其深度评估式应是经验的。所阐述的频率电磁测深的探测深度及评估方法是偏重理论的,并以此指导施工设计或作半定量解释;要更准确得出频率电磁测深的探测深度应通过正确的反演解释。      

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。     

对瞬变电磁测深几个问题的思考(二)——小回线瞬变场法探测分析与实践

阐述了小回线瞬变场法探测的几个问题:在地电断面一定的情况下,瞬变电磁（TEM）场的理论扩散深度仅取决于时间;模拟不同大小回线发射电流相同时,其激励的地下电场峰值到达某一深度的时间相同,只是强度不同;经过推导与计算,显示小回线中心的感生电动势比预想的大,按大回线公式计算小回线观测结果的转换视电阻率会大大缩小;列举了几个小回线TEM法实际探测结果。从理论与实际结合上展示小中心回线TEM法的探测能力。      

横向各向同性弹性地层井孔中模式波的探测深度

研究了横向各向同性(TI)弹性地层充液井孔中模式波的频散曲线和灵敏度曲线。结果显示:弯曲波对地层中垂直向传播的横波速度比较敏感,而斯通利波对地层中水平向传播的横波速度较灵敏;在慢速地层中,从斯通利波(或弯曲波)对不同径向位置和不同波数下水平向 (或垂直向) 传播的横波速度的灵敏度曲线上可知,斯通利波的探测深度在整个计算频段约为1.5个井眼半径(距井壁距离),弯曲波的探测深度相对较深,但受波数影响大:在较低波数时,其探测深度约为4个井眼半径,较高波数时约为1.5个;在快速地层中,由于受井内流体的影响较大,弯曲波在较高波数时探测深度稍有下降,但斯通利波对地层性质的敏感程度明显降低甚至消失。     

基于重磁联合反演的麻姑山地区深部地质结构解析研究

近年来,随着茶亭铜金矿床等多处新矿床被相继发现,南陵—宣城地区有望成为长江中下游成矿带的新矿集区。其南部的麻姑山地区发育有麻姑山铜矿床,但由于本区第四系地层覆盖面积大、地质勘探程度浅,其深部地质结构尚不清晰,影响了本区隐伏矿床地质找矿工作的深入开展。本文基于地球物理重、磁数据,以已知地质填图和勘探数据为约束,对麻姑山地区深部地质结构进行了2.5D联合反演和深入解析;同时,结合三维地质建模技术和三维地球物理正演方法对解译结果进行了修正和厘定。研究结果表明,三维地质建模技术和三维地球物理正演方法可为2.5D重磁联合反演结果提供修正依据和手段;解析结果能够较好的阐明麻姑山地区的深部地质结构,结合找矿预测条件,能够圈定隐伏找矿预测靶区,可进一步为找矿工作提供更多参考信息。     

三维地质建模技术及其在煤田构造中的应用

煤炭地质勘查的研究对象、勘探方法、数据资料在空间上都是三维的,适合于采用三维地质建模技术进行管理。根据三维地质建模与煤炭地质勘查是否同时,可将煤炭地质勘探三维地质建模分为两类,一类为勘探工作中,主要以钻孔数据为主,用于制作三维地质模型的原型,生成煤层底板等高线、剖面图草图,供地质工程师进一步加工,构建精细的三维地质模型;另一类为勘探工作后,即以已经做好的煤层底板等高线图、剖面图为主要数据源,构建精细的三维地质模型。精细的三维地质模型可用于煤矿设计、数字矿山建设。三维地质建模技术的应用有利于煤炭地质构造的研究,主要表现在:第一,可对地面、钻探、物探、化探多种手段获得的探测资料进行集成与同化处理,提高信息空间的一致性;第二,地质构造要素表达具有直观性与三维立体性,如断层的表达,其在三维环境中不仅可表达为一个面,并且能清晰反映断层与地层、以及断层与断层之间的相互切割关系,弥补了平、剖面图上仅表现为一条断层线的不足;第三,可平、剖面三维联动编辑,很好地保证平面图与剖面图的空间一致性;第四,可以在剖面上以画草图的方式确定剖面上煤层对比与断层切割方案。     

Study of 3D Geological Modeling Based on Aeromagnetic Data

With the increasing difficulty of finding the shallow surface deposit and the increasing depth of resources exploration, three-dimensional modeling technology is more apparent in deep prospecting, and its accuracy directly determines the cognitive degree of geological body and metallogenic condition. For this, we put forward a set of the extraction technology of abnormal information combined with aeromagnetic data processing with three-dimensional geological modeling. Inversing the selected profile of the study area and obtaining each profile geological model, we built three-dimensional geological model of geological units by the method of profile linked, using undulating terrain three-dimensional block magnetic field forward techniques to model the three-dimensional geological model of the whole area, and obtained the forward modeling results of the whole three-dimensional geological model and the geological unit. After the comparative analysis with the test result, adding reasonable geological constraints and revising model, through adjusting for many times, we made the model maximum close to the actual situation. The model can well reflect the geological information and make minimum fitting error of observations and theoretical field, with which geologists can use the most of their experience and get more regional geological understanding. Using the thought of main block and secondary block to subdivision modeling of geological body, on the condition of ensuring the accuracy of model, the number of the total model block decreased and the multi-window and multi-geological body parallel computing method were used to improve the modeling speed, effectively solve the limitation problem of the model complexity in the process of the three-dimensional inversion modeling method, and easily form complex and different sizes three-dimensional geological model. We applied this method to the Hubei Daye area, constructed the three-dimensional geological model of Daye Iron Mine, and verified the feasibility and rationality of this method.     

三维可视化及物探新技术在矿山接替资源勘查中的应用——以铜陵狮子山矿田为例

在矿山发现和勘查过程中往往积累了大量地质、物探等资料,随着地质体三维可视化和物探新处理方法的发展,利用这些方法对已有资料进行深度挖掘与开发可以提炼出新的有利找矿的信息,避免工作量的重复投入,可为矿山接替资源勘查提供有力的技术支持.本研究以铜陵狮子山矿田为例,收集了其勘探阶段积累下来的地质钻探及物探资料,采用地质体三维可视化建模技术对这些资料进行了二次处理,建立了冬瓜山铜矿的三维矿床模型.在可视化环境下,分析了矿体与各成矿地质要素之间的关系,结合新处理方法对已有重磁资料再处理获取的信息,圈定出了寻找同类矿床的靶区一前冲靶区,并采用EH-4等物探方法进行了验证,通过钻探验证表明,采用三维可视化、物探处理新方法对已有资料进行深度挖掘与开发,不但可以为矿山接替资源勘查提供找矿信息,还能节约大量时间和资金.     

南昌地区三维地质模型初探

三维地质体建模能以三维真实感图形的形式形象地表达地质构造的真实形态、特征以及三维空间物性参数分布规律,成为地质信息可视化的发展方向。南昌地区已进行的地质勘查工作,利用积累的成果资料,首次建立南昌地区三维地质模型。由于资料来源的多样性和对红层下伏地层勘查程度的不足,建模数据的提取和处理较为复杂。讨论资料收集、数据提取及处理和建模步骤,为类似条件的地质建模提供方法参考。     

绿色地质勘查综合技术应用分析

绿色地质勘查是青海省乃至我国地质找矿发展的必然趋势。开展绿色地质勘查需要了解地质勘查工程影响生态环境的范围及形式,在此基础上综合多种先进的勘探技术手段,以最大程度降低扰动地表生态环境为基础满足预查、普查等阶段的地质找矿目的。其方法包括结合环保型冲洗液、浅层取样钻探、便携钻探设备浅孔钻探、重型钻探设备深部钻探与多向分支定向钻探取样方法等,并综合资料探索三维地质建模的方法开展绿色地质勘查。     

多信息多技术深度速度建模技术在复杂构造中的应用研究

中国西部等复杂区的油气勘探潜力较大,但地质条件复杂,造成常规偏移成像的精度不够,给解释带来了诸多困难。根据其地质特点,围绕高精度成像的需求,开展高精度速度建模技术研究,形成了配套的技术策略,为其进一步改善复杂区的成像精度,落实勘探目标奠定了基础。在该配套技术中:基于真地表的速度建模技术可以通过真地表数据准备来解决现有大圆滑偏移基准面对成像波场的改变、初至层析近地表建模技术的应用弥补了反射建模技术在近地表应用的不足、多信息约束速度建模可提高速度模型的可靠性、各向异性假设的成像技术更加接近复杂构造地下介质的假设,这些技术的配套应用可以有效提高复杂区成像位置的精度和准确度。在实际资料中的应用充分说明该技术的有效性。     

三维地质建模软件发展现状及问题探讨

分析了三维地质建模软件可以明显地提高工作效率与工程质量,建立勘探区的三维地质模型,检查原始数据的正确性,通过各种“虚拟切割”手段检查各种地质要素间的相互关系。探讨了三维地质建模软件开发中所存在的几个问题,包括软件开发团队应适时转为公司机制,审慎选择开源工具,三维地质建模的三维模型数据标准,在勘探规范中增加三维地质建模要求,二、三维联动编辑,选准产品的用户群的与盈利模式等。     

三维成矿预测数据整合过程不确定性研究——以宁芜盆地钟姑矿田为例

基于多元地学大数据的三维成矿预测方法是开展深部找矿预测的新方法和新手段,也是当前成矿预测领域的研究热点之一。然而,大数据具有高维、混杂、非精确等特点,其分析处理过程面临多重不确定性。多元地学大数据整合是三维成矿预测的最终环节,其存在的不确定性将直接作用于预测结果,影响进一步的找矿应用和风险评估。本文以宁芜盆地钟姑矿田为例,从大数据思维出发,定量分析和度量预测要素和数学模型在数据整合过程中存在的不确定性及对三维成矿预测结果的影响。结果显示,断裂构造、背斜轴部等预测要素的不确定性对三维成矿预测结果的影响最为强烈;数据整合模型中,较之Logistic回归模型和证据权重模型,神经网络模型可能具有更高的不确定性程度。进一步工作可通过增强上述预测要素的可靠性和有效性、采用更多的数据整合模型进行更为全面的不确定性分析和评价,以获得更为可靠的三维成矿预测成果,从而降低成矿预测和找矿勘探风险。