MN长度误差及接地电阻对卡尼亚电阻率的影响

文章通过理论推导和数值计算结果说明了可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)野外工作中由于MN长度误差及MN间的接地电阻对卡尼亚电阻率的影响特征.计算结果表明,由于CSAMT测深中计算电阻率的公式与传统的直流电测深的视电阻率计算公式不同,及所使用的频率范围不同,由接收电极MN长度误差及MN间接地电阻对测量结果所产生的误差与传统的直流电阻率法是不同的.     

CSAMT中磁探头摆放位置对卡尼亚视电阻率的影响

为了了解可控源音频大地电磁法中磁探头摆放位置对卡尼亚视电阻率的影响特征,在均匀半空间地面水平电偶极子源的波区电磁场中,推导出了卡尼亚视电阻率的相对误差公式.在给定参数的情况下,分磁探头仅存在水平方向偏差、垂直方向偏差和综合方向偏差三种情况讨论了对卡尼亚视电阻率的影响特征,通过计算,上述三种情况的卡尼亚视电阻率的相对误差最大值分别为170％、7％和190％,且磁探头仅存在水平方向偏差对卡尼亚视电阻率的影响比磁探头仅存在垂直方向偏差对卡尼亚视电阻率的影响显著.     

可控源音频大地电磁测深中水平磁场探头方向偏差对卡尼亚视电阻率的影响

文章对均匀半空间条件下,可控源音频大地电磁测深(CSAMT)中水平磁场(Hy)探头方向偏差对CSAMT卡尼亚视电阻率测量结果的影响进行了理论推导和数值计算.计算结果表明,卡尼亚视电阻率测量结果与磁探头水平摆放方向、与磁探头在扇形区所处的测量点位密切相关,摆放不正确会给测量结果带来很大的误差.文章还提出了为尽量减少这种误差应采取的方法,对野外工作具有很好的指导作用.     

EH-4系统观测资料的非远区场校正研究

EH－4系统实测的卡尼亚视电阻率在非远区场时应作必要的校正。基于导出的EH－4系统的卡尼亚电阻率ρxy和ρyx的表达式，采用多项式分段逼近的方法，建立EH－4系统测深数据的全频域的视电阻率算法。根据建立的算法对均匀大地、二层大地和三层大地模型的EH－4系统测深数据进行非远区场校正的结果表明：均匀大地时，全频域的视电阻率与真电阻率吻合很好，D型、K型和Q型断面的视电阻率曲线与MT法的接近，G型、H型和A型的视电阻率曲线得到很大改善。     

CSAMT测量中磁场对测量结果的影响

CSAMT的标量测量中常采用共磁道测量方式,即同步观测测量剖面上多个电道信号和垂直测量剖面的一个磁道信号,由此计算各测点的Cagniard视电阻率。因磁场测量位置的不同,势必对测量结果产生影响。计算了均匀半空间条件下不同测量位置的磁场强度,以及对视电阻率的影响;模拟了存在局部三维异常体时,赤道装置下不同位置的磁场对视电阻率的影响。结合野外实测资料分析认为,由磁场测量位置偏差引起的视电阻率误差难以校正,在实际工作中应尽量采用单电单磁的测量方式;当在大收发距且浅层电性结构单一的条件下,可以采用三电一磁的测量方式。研究对CSAMT标量测量方式的改进及实际勘查工作具有一定的指导意义。      

频率测深波区视电阻率响应和正演计算

本文对频率测深电偶源发射时的波区视电阻率响应进行了较系统的讨论,指出了国内现有理论中的一些错误。研究发现,在进行波区视电阻率响应的理论推导时,当基底电阻率有限时进行零级近似是正确的,但当基底电阻率为无限大时,进行零级近似是不完善的,必须进行修改。利用正确的公式进行了视电阻率响应的正演计算,结果表明,利用零级近似得出的公式与利用一级近似得出的公式计算的视电阻率响应曲线首支部分符合较好,但对于有高阻基底存在的地电断面,响应曲线尾支差异很大。     

电性源瞬变电磁响应计算中的误差研究

电偶源瞬变电磁测深具有工作效率高,对地电断面分辨能力强的特点,越来越受到地球物理学家的关注。但在电偶源测深时直接将具有一定长度的接地导线看作偶极子源会带来一定的计算偏差,影响了探测精度。偶极子响应近似解与精确解存在一定的误差,这里分析这些近似可能带来的计算误差。时域与频域的转换过程在目前的数值计算手段下还无法做到完全的无误差,通过均匀半空间下的场值响应解析解和采用目前常用的线性数字滤波方法计算的均匀半空间的场值响应进行对比,分析使用数值计算方法计算层状介质场值响应可能存在的计算误差。同时,在常规电偶源测深时,往往采用远区场计算公式,以满足偶极子近似的条件。远区场公式的推导过程中存在着幂级数展开的近似,通过对各展开项的分析,指出该近似过程可能得到的计算误差,最后,针对各种计算误差的存在,提出了新的研究方向和思路。     

层状介质下张量CSAMT最小收发距研究

可控源音频大地电磁法按照观测方式可分为标量CSAMT与张量CSAMT。由于施工方式与电阻率计算方法的差别,标量CSAMT中划分远区的最小收发距已不能精确地适用于张量CSAMT。因此,根据张量视电阻率与大地电磁视电阻率相对误差,分别计算了均匀大地模型、两层模型下的相对误差,并精确给出不同误差限下的最小收发距。结果表明对于两层模型来说,当首层厚度小于3倍趋肤深度时,不能直接应用均匀半空间的结果,对于G型模型引起误差较大。对于多层结果可由二层模型使用等效电阻率近似估计。研究结果对张量CSAMT野外施工有一定的意义。     

采空区含水性探测的综合电法勘探应用研究

以晋北某矿区为例,选择使用以重叠回线瞬变电磁法为主,2个AB极距的直流电阻率剖面法为辅的物探方法,开展采空区含水性探测应用研究.复合对称四极直流电阻率剖面中小的AB/2极距为40米,大极距为160米,研究中分别对对固定MN极距20米与MN/AB比值1/4进行了对比试验,并就大极距AB为320米时的不同MN视电阻率进行了对比研究,结果表明直流电剖面法受地形和MN接地电阻的影响较大,而复合对称四极电阻率剖面的视电阻率比值可以较好地减少这种干扰.实例表明瞬变电磁法在采空区含水性探测中适合全区大面积开展,在初步解释得到含水重点异常区后再进行对称四极复合电阻率剖面探测,并利用复合对称四极的视电阻率比值法确定采空区富水性,其成果会更可靠.     

CSAMT法接收系统中电磁耦合效应研究

针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)野外数据采集中接收电缆线之间、接收电缆线和大地之间存在的电磁耦合效应,通过电磁耦合理论研究和等效电路计算,推导正演模拟计算公式,结合各种模型的正演模拟计算和野外实际数据对比,研究了可控源音频大地法中影响电磁耦合效应的三种因素,包括:电缆线长度、不极化电极接地电阻、信号频率,总结出三种因素对应的电磁耦合特征,即:接收系统中电缆线长度越长,电缆线之间的耦合电容越大,视电阻率曲线在高频段出现下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;野外不极化电极上接地电阻越大,视电阻率曲线在高频段表现出下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;电路中信号频率越高,感抗和容抗越大,曲线畸变越明显,当信号频率增大到一定的值时,电路中的感应容抗就不再继续增大,曲线趋于稳定。     

适用于袖珍计算机频率测深数字滤波方法

详细推导了电偶源频率测深单分量电场定义的视电阻率数字滤波计算公式,并且应用最小二乘法设计了只有30个系数的滤波器,编制出适用于袖珍计算机的视电阻率计算程序,使计算速度大为提高.与用均匀半空间的精确公式计算的视电阻率对比,最大相对误差<2%.     

椭球体的视电阻率特征

椭球体是最具代表性的典型三维地电体之一,它三个轴的长短经过变化后可以和多种形状的地电体相似。因此,实现了椭球体电阻率的求解,就可以模拟绝大多数三维地电体的电阻率曲线。从拉普拉斯方程的求解出发,得到了均匀空间中存在的水平椭球体异常表达式,并用简单加倍的方法得到了均匀半空间中水平椭球体的视电阻率公式,结合倾斜旋转椭球体的视电阻率公式的规律,得到了倾斜椭球体的视电阻率公式,再进行一系列简化得到板状体。最后分析对比了均匀电场中旋转椭球体和板状体的视电阻率曲线的形态和规律。结论表明:旋转椭球体与板状体的视电阻率曲线的走向大体相似,且板状体的曲线相比旋转椭球体较缓和。对于低阻情况,在异常体顶部附近的视电阻率异常为零,异常体的倾向一侧有极小值,反倾向一侧有极大值,曲线随倾角α的增大而逐渐变陡。对于高阻情况,视电阻率的极大值出现在异常体顶部附近,两侧有极小值,倾向一侧的曲线较缓和而反倾向一侧的曲线较陡峭,随着倾角α的增大,视电阻率异常变大。     

MN不等于零时水平层状大地直流电阻率测深曲线的计算

在MN趋于零时滤波计算三极装置直流电测深视电阻率的基础上,采用数值积分方法,导出了MN不趋于零时的三极(对称四极)装置直流电阻率测深曲线的计算方法。然后,利用三极和偶极的关系导出了水平层状大地偶极-偶极电测深的正演计算公式,并对水平层状大地的对称四极测深和偶极-偶极测深曲线进行了对比。     

人工源超低频电磁波技术及在首都圈地区的测量研究

超低频 (SLF)电磁波技术利用地球物理和无线电物理相结合的原理 ,由人工产生大功率电磁波信号。在地面很大范围的许多测点同时测量该信号 ,可研究空间电磁场和地下电阻率结构 ,研究地震等引起的电磁场异常变化 ,探测地壳结构和地下资源。在首都圈地区的观测表明 ,SLF信号的功率谱密度超过天然场源信号数倍以上 ,所得到的视电阻率数据精度远高于天然源方法 ,并有长时间的稳定性。在测量期间距测点约 12 0km发生的迁安 4 .2级地震与观测的电磁场异常和视电阻率的变化有较好的对应性 ,并对产生这些变化的可能的成因机制进行了探讨 ,推测它们是区域应力场和震源区局部构造综合作用的结果。     

高密度电法视电阻率数据预处理算法

高密度电法通过电极供电、测量电流和电压,采集视电阻率数据。在采集数据过程中,由于某些操作或仪器原因,往往使数据中包含人为错误,或外界干扰产生的量值较大的“过失误差”以及不可避免的带随机性质且量值较小的“偶然误差”。数据预处理的任务就是,限制“过失误差”和压制“偶然误差”对反演结果的影响。这里分析了误差产生的原因及电阻率数据处理的特点,比较人工处理与计算机程序处理的差异,根据几种算法编写出不同的数据处理程序,对算例进行误差限制处理,并对处理结果进行了分析对比研究。     

山区找水的“相对衰减时法”探讨

实测资料表明,二次电场衰减时与视电阻率关系点分布区的下限存在正向密切区间、反向密切区间和不密切区间,即衰减时与视电阻率关系十分密切.忽视视电阻率的变化,有可能造成激电找水效果上的失误.针对衰减时与视电阻率关系的区间特性,我们采用“相对衰减时”的概念作为激电找水的含水因素(相对衰减时S_R＝ρS/_s).采用该参数的实际意义在于反向密切区间突出了含水异常,正向密切区间消除因极距增大引起的非水异常.因此,相对衰减时在研究山区地下水的富集情况时灵敏度较高.应用相对衰减时法在不同水文地质条件的山区找水中,取得了较好的效果,特别是在我国著名的玫瑰泉地下水工程中,在电阻率法和常用的衰减时法解释推断有困难时,能比较准确地确定了富水区,成井后获得水量6万t/d,建成大型农业地下水源地.     

水平地层视电阻率测量中的似非而是现象及其实际意义

本文对水平地层电阻率测深中出现的似非而是现象,用线性数字滤波法的计算结果肯定了它的存在,明确了该现象只在具有低阻导电基底的断面上才能产生,并对其物理实质作了定性解释。文中重点研究了临界极距及视电阻率的最在离差与表层电阻率和厚度的定量关系,并对具有低阻导电基底的三层断面,当第一层局部加厚时,用边界元数值方法计算了大于临界极距的对称四极视电阻率剖面曲线,所得结果有力地说明了似非而是现象在资料解释中的实际意义。     

大地电磁静态效应模拟研究

通过数值模拟分析模型宽度、厚度、埋深、电阻率等参数对视电阻率、视相位的影响,发现TM模式受静态效应影响严重;异常体产生的静态效应畸变随埋深变浅而增大,地表异常造成的畸变尤为严重;异常体与围岩的电阻率差异越大造成的静态效应越明显;相比厚度,同比改变异常体的宽度对视电阻率的影响更大.通过曲线拟合各参数与视电阻率的相关函数,估算参数计算异常体对视电阻率的影响程度,以达到改正的目的.     

对反向变分流电法勘探原理的剖析

本文阐明了反向变分流系统地下电流的分布特点和规律。文中还给出了反向变分流电阻率法视电阻率的异常表达式,计算了装置系数和电流分配系数之间的关系,并阐明其规律和作用。最后,作为一个例子,分析了水平地层上反向变分流电测深法视电阻率的异常分布规律,并指出它在勘探中的作用。