电磁法在金属矿勘查中的研究进展

电磁法勘探是以地壳中各种类型的岩石矿体导电性、导磁性等电磁学的性质为基本依据,通过对各类电场及电磁场在空间上的分布规律及时间特征进行观测和研究,找到各种有用的矿体、探明区域地质构造以及解决具体地质问题的一种地球物理勘查方法.地球物理电磁法多年来已在世界各处的铜矿、钼矿、铅锌矿、铝土矿、深部铀矿、海底热液多金属硫化物矿等金属矿产资源勘查中起到了重要作用.为了在未来将该地球物理方法更好地应用于金属矿的勘探开发工作,有必要对各种电磁法在应用时表现出的优缺点及未来发展走势作出详细分析.本文主要针对电磁法在金属矿产资源勘查中的应用与发展,对电磁法勘探的原理、仪器、各种分支方法、数据处理技术、反演解释等方面做出比较全面的论述,同时介绍了电磁法在陆地、空中、海洋等不同环境中的找矿实例与应用效果.未来电磁法勘探仪器将朝着高精度高分辨率、集成化采集、实时处理能力强、便于携带的方向发展,数据处理方面将融合多种地球物理方法进行联合反演及开展多学科交叉研究,而且电磁法的应用领域不再局限于地面和井中,航空电磁法和海洋电磁法在未来金属矿勘查工作中有着广阔的应用前景.     

我国地球物理仪器的发展

本文回顾了我国地球物理仪器的发展历程，指出了大量进口对我国地球物理仪器发展的影响，强调了我国地球物理仪器工作者所进行的不懈努力，提出了我国地球物理仪器今后发展的四点意见：(1) 反复宣传地球物理仪器、观测、实验的重要性；(2) 逐步形成对地球物理仪器评价标准的共识；(3) 关注发展高新领域；(4) 营造国内仪器快速发展的环境.     

第8届中国国际地球电磁学讨论会(2007)

2007年10月11~13日,由中国地球物理学会地球电磁专业委员会主办、长江大学承办的“第8届中国国际地球电磁学讨论会”在古城湖北荆州召开.参会代表共158名,分别来自美国、加拿大、俄罗斯、挪威、冰岛和国内的54个单位.会议组织委员会主席、长江大学副校长胡文宝教授主持了开幕式,湖北省地球物理学会理事长许厚泽院士、长江大学校长张昌民教授、地球电磁专业委员会主任赵国泽研究员分别致词和讲话.会议汇集研究论文73篇,内容涉及地球电磁法理论、仪器、新技术、新方法及在浅部构造和深部结构研究等各个方面.讨论会展示了地球电磁法研究和应用…     

地震预测方法Ⅳ:电磁法

电磁法地震预测是临震地震预测方法中的一种,该方法目前还处于初级阶段.已有的电磁法地震预测的流程是在各台站设置仪器观测覆盖区域的电磁数据,比如电场各分量、电阻率、磁场各分量或者给定频率的电磁波等等,通过一定的方法对所收集的数据进行处理,提取出电磁异常,对这些异常进行分析,从而给出与地震发生的时间、地点和震级组成的地震"三要素"相关的预测意见.从多次实验以及震例研究中我们可以看出电磁法地震预测目前并不完善,可以预测的范围、精度以及预测量都有限.但是电磁法异常提前发生并且特征明显,接下来亟待解决的问题是弄清引起震前电磁异常的明确的物理机制,找到其与地震三要素的对应关系,这样电磁法在地震预测中将会迈出扎实的一步.为了了解电磁法地震预测的现状,本文从电磁法预测的基础岩石物理学实验,野外观测记录,以及对已有电磁方法的分析与评价三个主要方面介绍了国内外电磁法地震预测的研究进展及其发展前景.     

2019年11月河北肥乡大地电场干扰的识别及排除

2019年11月肥乡大地电场观测数据出现异常变化,利用逐步逼近法和排除法,对观测系统及场地环境进行巡检,通过对比主、备用观测仪器同时段数据,查找本台站历史干扰数据并对比其他台站相似数据干扰特征,排除地球物理异常,判定此次数据异常变化由农田灌溉机井漏电所致。     

地面电磁探测系统(SEP)研究

近年来,大地电磁法作为深部找矿与地球电性探测的感应类电法有了迅猛的发展,国内电磁法仪器基本上都是美、加、德三国地球物理公司所生产,中国已进口了几百套这些设备.随着中国国力的增强,地面电磁探测系统的自主研制被提到议事日程.从2010年开始,中国科学院地质与地球物理研究所牵头,联合中科院院内及高校等单位在国土资源部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)中承担了《地面电磁探测(SEP)系统研制》项目的研究,目前已取得阶段性成果.本文详尽地论述了大地电磁法仪器发展现状、系统研究目标和总体设计,SEP发射系统、感应式磁传感器、分布式电磁数据采集系统、3D EM数据正反演成像软件和可视化数据管理软件、SEP系统集成和野外测试结果,最后对地面电磁探测系统研究进行了讨论、总结和展望.     

《地震地磁观测与研究》征稿简则

一　《地震地磁观测与研究》由中国地震局地球物理研究所、中国地震学会地震观测技术专业委员会联合主办。是从事地震、地磁、空间物理观测和研究的地球物理专业工作者及地震台站管理人员进行工作、科研的重要参考文献。《地震地磁观测与研究》是中国科技论文统计源期刊之一,是北京大学图书馆及全国高等院校图书馆核心科技期刊之一。主要刊载地震学、地磁学、重力学、地球物理观测技术和研究的最新成果;地震仪器设计原理;实验方法;地震台网布局;台站综合管理;仪器标定;台站技术革新;计算机数据处理方法和各种技术在地震学、地磁学中的应用。…     

中国地震交变电磁场观测数据处理技术新进展

交变电磁场是对地震事件反应最灵敏的物理场之一,已观测到与地震有关大量的电磁场异常现象.随着人工源极低频电磁技术和卫星电磁观测技术在地震观测中被逐步应用研究,交变电磁场法用于地震观测的数据量呈数量级的增加,急需发展适于海量数据或大数据的信息处理和挖掘技术.本文介绍了自适应滤波技术及其在地面电磁场观测数据处理中的应用研究,以及小波分析技术在地面和卫星观测数据分析中的应用研究,表明在对实际测量数据处理中,自适应滤波技术可以有效识别天然源信号和人工源信号,并且提高了电磁场频谱和视电阻率计算的信噪比,小波分析等技术可以发现电磁异常现象与地震事件可能存在的相关性.这些技术可能成为对海量观测数据处理分析的有效方法.     

电磁法观测系统采样时钟不确定度及误差研究

电磁法观测系统中,采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比,而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标,决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因,导致电磁法观测系统中ADC数据转换的信噪比变差,严重影响电磁系统观测质量,为此提出了ADC采样时钟不确定度最大时间抖动的确定方法.该方法通过对ADC采样过程进行时域、频域分析,借助正弦波导数给出采样时钟孔径不确定度引起的采样数据误差数学描述,结合极大值法与ADC信噪比计算方法获取系统信噪比需求范围内的最差时钟孔径不确定度,进而计算出相应采样时钟的最大时间抖动误差.以地球物理仪器中常用的ADC芯片AD7760为例进行了相应的时钟抖动误差计算,确定时钟的孔径不确定度抖动时间.根据信噪比指标确定了时钟孔径不确定度后,采用压控恒温晶振跟踪GPS信号中的秒脉冲的方法,保证时钟抖动误差能够满足AD7760的要求,根据测试表明,在GPS失锁4 h内,时钟输出能够满足技术要求.     

矿井瞬变电磁探测技术系统与应用

矿井瞬变电磁法作为一种非接触式探测技术,在矿井地质灾害源探测过程中发挥着重要的作用.受各种条件所限,目前所开展的井下瞬变电磁探测均使用非本安型仪器进行数据采集,因此存在着一定的隐患和不便.课题组在大量实验研究基础上,对采集设备、现场工作方法及数据处理关键技术进行研究,开发完成了国内第一款本安型矿井瞬变电磁仪器系统.通过...     

金属矿地球物理勘探技术与设备:回顾与进展

地球物理勘探技术是深部矿产资源勘查的主要技术手段.长期以来,我国地球物理勘查技术和仪器严重依赖国外进口,国产勘查技术无论仪器设备,还是方法、软件尚不能满足日益增长的深部矿产勘查需求."十二五"国家高技术研究发展计划（863计划）资源环境技术领域设立了"深部矿产资源勘探技术"重大项目,以提高深部矿产资源探测的深度、精度、分辨率和抗干扰能力为目标,研发高精度重磁探测技术、电法及电磁探测技术、地震探测、钻探和井中探测技术和装备.经过4年的攻关研究,突破了高精度微重力传感器、铯光泵磁场传感器、宽带感应式电磁传感器等10余项关键技术;研发、完善和升级了地面高精度数字重力仪、质子磁力仪、大功率伪随机广域电磁探测系统、分布式多参数电磁探测系统等18套勘探地球物理仪器设备;创新和完善了20余项勘探地球物理数据处理、正反演方法,研发和完善了2套适合金属矿数据处理及解释的大型软件系统,和8套其他专用软件系统,大幅度提升了我国地球物理勘探技术水平.本文旨在介绍项目取得的主要成果,首先回顾我国地球物理勘探技术的发展历程,然后再重点介绍"深部矿产资源勘探技术"重大项目取得的主要成果和进展,最后对发展我国地球物理勘探技术提出作者的看法和建议.     

浅部频率域电磁勘探方法综述

适用于近地表(2000m以内)勘探的频率域电磁法主要有音频大地电磁法(audio-frequency magnetotellurics,AMT),无线电大地电磁法(radio-magnetotellurics,RMT),可控源音频大地电磁法(controlled source audiofrequency magnetotellurics,CSAMT),广域电磁法(Wide Field Electromagnetic Method,WFEM).本文拟从最新的数据采集技术、数据处理技术、正反演算法、实例等四个方面,论述适用于浅部勘探的AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法的国内外最新进展,总结目前AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法遇到的困难,对潜在的发展方向提出建议.综述表明:(1)张量测量、多站阵列、多站叠加可提高AMT、RMT和CSAMT数据的质量.利用近区数据WFEM法可获得良好的效果.国产与国外仪器在质量方面的差距正在逐步缩小.(2)数学形态滤波技术、Hilbert-Huang变换等可有效分离出有用的数据,局部畸变仍然是亟待解决的难题,需要更为深入的研究.(3)矢量有限元与非结构网格的出现大幅度提高了有限元处理复杂电磁问题模拟的精度与应用范围,成为目前电磁正演的首选工具.完全非线性反演算法仍然局限于1D、2D问题,共轭梯度法和高斯牛顿算法等为解决3D问题的发展趋势.地质约束的引入和多数据联合反演可以减小反演的非唯一性.各向异性的反演为目前反演研究的热点之一.(4)野外数据解释的正确性严重依赖于对地下结构先期的维性判别,在2D特性不明显、3D特性明显时,需要采用3D进行反演解释.     

数字电磁资料在地震监测中深入应用的讨论

电磁学方法是国内外公认的有良好发展前景的地震监测预报方法之一。本文提出并讨论了“地震电磁动态特征研究”课题的具体思路,供大家讨论、指正,即：通过对其全国地电场、地磁场、地电阻率、地震电磁波和GPSTEC等数据的汇集,进行数据处理方法研究,分析地震电磁场动态演化特征,定期形成“动态演化”数据产品,为相关部门分析预测地震提供背景信息;同时,积累资料和震例分析经验,为开展前兆分析方法和地震电磁效应机理等研究提供依据。     

地电场观测可靠性分析——基于瓜州台的解析研究

应用时间序列的时频域分析方法处理了瓜州台两种地电场仪器型号的长程观测数据,分析了该台地电场观测质量和数据可靠性。结果如下:(1)同方向长短极距测道观测数据的相关系数R基本上均优于0.9,差值D优于1 mV/km,表明该台长短极距测道观测的地电场变化高度吻合;(2)计算了2015年2月和2019年2月两种仪器观测的地电场最大日变化幅度A,不同仪器之间不同时段的长、短极距测道A的比值接近1;(3)2014—2016年该台SN向、EW向观测数据的FFT频谱均显示12 h、8 h、24 h的优势周期,与中国大陆地电场日变化的优势周期一致。上述结果表明:瓜州台地电场观测资料可靠准确,能满足对地震预测和地球电磁场监测及研究的需求。     

地震电磁前兆的观测

地震的电磁前兆现象越来越受到人们的关注,地震电磁观测技术也在不断地得到发展和改进,已经由被动的观测发展到主动的观测,由地面局部的观测扩展到空间卫星全球范围的观测。文中介绍当前国内外在地震电磁观测方面的研究进展和实例,展望了我国未来地震电磁观测技术的发展。     

Petroleum Electromagnetic Prospecting Advances and Case Studies in China

Remarkable progress has been made in electromagnetic (EM) techniques as applied to the petroleum industry in instruments, data acquisition, and processing and interpretation in China. Included here is equipment, such as high-power Controlled Source EM (CSEM) acquisition systems, acquisition methods, such as the three dimensional small-bin Continuous Electromagnetic Array acquisition method, Time and Frequency Domain Controlled Source Electromagnetic, Borehole-to-surface Electromagnetic technique and marine magnetotelluric method. Data processing methods, such as fast three dimensional inversion using nonlinear conjugate gradients, and data interpretation methods, like Induced Polarization and Resistivity anomalies for hydrocarbon detection, are also included. These new techniques have been applied in petroleum survey and many cases are in complicated areas. They have successfully served the investigation of deep igneous rock reservoirs, and prediction of potential hydrocarbon targets. The cases indicate that electromagnetic techniques can help seismic survey to effectively detect hydrocarbon reservoir and remarkably improve drilling successes.     

地震电磁卫星载荷及现状

系统介绍了法国DEMETER电磁卫星搭载的电场测量仪、磁场测量仪、离子分析仪和高能粒子探测仪的科学目的、简单的工作原理、观测模式以及观测的物理量.同时介绍了国际现有运行的地震电磁卫星搭载的观测仪器，对空间－地面电磁观测系统进行了简要的讨论.这些资料将为我国地震电磁卫星计划的实施提供参考.     

油井流动成像束状探测电磁场

为了克服油井流动成像电磁探测的"软场"效应,提高成像质量,本文从测量物理模型出发,采用在轴向上屏蔽和径向上聚焦的方法构建束状探测场,通过有限元仿真计算电势分布以及测量敏感场,发现轴向上屏蔽后的电势分布均匀平坦,从而探测电磁场可以简化为二维场;径向上聚焦后敏感区域主要集中在发射电极和接收电极之间的束状区域内,敏感场呈马鞍状,其中间敏感性明显加强.模拟流动实验测量结果表明,束状探测电磁场的测量信号较强,成像质量明显提高.     

Some critical factors for engineering and environmental microgravity investigations

The gravity method is one of the geophysical tools used for engineering and environmental investigations where the detection of cavities, karst phenomena, subsoil irregularities, or landfills is essential. In many cases, deep or small-scale heterogeneities generating low-amplitude anomalies have to be detected and the reliability of further interpretation requires highly accurate measurements, carefully corrected for any quantifiable disturbing effects. The purpose of this study is to investigate the factors likely to limit measurement quality and how to make improvements.Calibrations of a Scintrex gravimeter were made between French relative and absolute base stations, and the relative uncertainties on the calibration factors were estimated for these links. Ranging from 10⁻³, for calibration on an old gravity net, to 10⁻⁴, for a high amplitude absolute base line, this accuracy will be generally sufficient for microgravity surveys.Continuous gravity recordings of Scintrex gravimeters, installed at the same stable site, enabled the estimation of the stability and accuracy of the instruments and revealed that some of the time variations of g measurements, such as instrumental drift, tidal effects and seismic noise, are not entirely removed by standard processing procedures. The accuracy of corrected gravity measurements is mainly limited by inadequate corrections of tidal effects and by a poor estimation of ocean loading effects. In comparison with residual defaults in tidal corrections, instrumental and seismic noises are taken more properly into account by statistical data processing.In field operation, residual tidal effects are generally integrated into an experimental terrain drift estimated on the basis of frequent repeated measurements. A differential gravity approach, based on a fixed gravimeter reference whose recordings are used to correct measurements made with a mobile gravimeter, has also been investigated at a test site. Compared to standard processing, this method can help improve repeatability of gravity measurements.Microgravity surveys in the urban environment require effective and accurate consideration of the effects of infrastructures, nearby buildings and basements, as well as those of topography, in the vicinity of a gravity station. Correction procedures, applied at the same experimental site, where gravity points are located close to buildings, walls and basement slope, appear to have almost totally eliminated these disturbances.     

瞬变电磁法深度探测正演模拟研究

针对当前瞬变电磁法探测能力有限的问题,利用一次磁场理论公式,分析相同磁矩下、不同发射线圈一次磁场分布及衰减规律,从而确定其信号深度影响范围;对水平层状介质相同磁矩下、不同发射线圈的二次场进行数值模拟,采用Guptasarma和Singh滤波算法及余弦变换法,利用均匀半空间解析公式进行验证,并对不同正演模型结果进行分析,总结发射磁矩决定探测深度大小。对磁矩相同条件下产生的结果数据进行拟合,得出有效探测深度与线圈边长2倍相当的结论,可为野外矿井生产与工程勘探提供施工布置与定量解释的指导依据,从而提高野外工作效率。