全程瞬变电磁系统的浅层探测实验研究

介绍了全程瞬变电磁ATTEM系统的基本原理及组成。采用该系统在长春市秦家屯进行了模型实验和活断层勘探实验,并与常规瞬变电磁系统ATEM-Ⅱ的勘探结果对比。实验结果表明,ATTEM系统具有很好的浅层探测能力,在该地区其最浅有效探测深度为地下1~2m。     

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。      

ATEM-Ⅱ型瞬变电磁系统的实际应用

介绍了ATEM-II型瞬变电磁系统在矿产普查、大型矿山潜力资源探查、地下水勘察、城市工程勘察和地下活断层调查、矿井透水预测等领域的应用实例.     

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。     

工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究

瞬变电磁勘探法是工程勘探领域里新兴的一种很有前途的测量方法。但是作为一种重要探测工具,瞬变电磁仪的许多关键技术还没有解决,限制了瞬变电磁勘探法在工程勘探领域的应用。本文研究了瞬变电磁仪的硬件和软件设计中的关键技术,并提出了程控接收天线法和早期信号检测法等。      

矿井超浅层高分辨率瞬变电磁探测技术

为了减小矿井瞬变电磁探测盲区，提高探测精度，提出矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测技术。该技术不仅能够适用于常规的矿井地质探测，而且能够对矿井巷道顶板岩层裂隙等浅层地质体进行高分辨率探测，确保煤矿的安全高效掘进与开采。通过理论方法研究，确立了矿井浅层高分辨率瞬变电磁方法的可行性；设计硬件系统的发射电路和接收天线部分，使硬件系统能够适用于超浅层高分辨率探测；对数据采集软件以及数据校正方法进行分析计算，经过数据校正，提高了瞬变电磁浅层探测能力以及探测分辨率。通过矿井实测数据的分析与钻探验证情况的对比，说明该方法技术能够实现矿井瞬变电磁超浅层高分辨率探测目标，适用于矿井生产。      

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。      

电法探测城市活断层的应用

地震灾害表明活动断层是产生地震的根源,且沿断层破坏最为严重。高密度电阻率法(HDR)、地质雷达(GPR)和瞬变电磁法(TEM)等方法在长春市的活断层试验探测工作中,结合城市内干扰背景强、干扰因素多和地表地质条件复杂等不利因素,通过对不同方法、不同数据处理过程和解释,选择有效的方法技术,取得了较理想的探测效果。结果表明,在长春市活断层调查中,电法是探测隐伏断裂既经济又有效的重要手段。     

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。     

小波分析在TEM资料处理中的应用

针对瞬变电磁信号频带宽、动态范围大、晚期信号弱的特点,常规的滤波方法难以取得好的效果,提出应用多尺度小波分析进行瞬变电磁信号的去噪处理.实测资料的数据处理结果表明,小波分析能有效地区分有用信号与干扰噪声,是一种瞬变电磁信号去噪的可行实用的方法.并详细阐述了瞬变电磁信号的特点及小波去噪的原理.     

长春市南湖-桑家窝堡断层特征及活动性研究

南湖-桑家窝堡断层是一条穿越长春市区的北西向隐伏活动断层,该断层对长春地区的地壳稳定性影响较大。利用高分辨率遥感信息解译、探地雷达探测、浅层人工地震勘探和钻孔联合剖面探测等资料,并结合第四纪沉积物的ESR 年龄测定资料,讨论了南湖-桑家窝堡断层的空间展布和运动特征。南湖-桑家窝堡断层沿逯家窝堡、后三家子、南湖公园、长春公园、桑家窝堡、大合隆一线展布,断层产状为45°∠65°,断层线较平直。在断层西北端大合隆一带,南湖-桑家窝堡断层错断了上白垩统嫩江组( K2n) 岩层,并在嫩江组岩层顶部沿断层形成了侵蚀沟谷,但没有错断早更新世和中更新世地层。在断层东南端的逯家窝堡附近,南湖-桑家窝堡断层错断了白垩纪泉头组( Kq) 岩层,但没有错断中更新世和晚更新世地层。南湖-桑家窝堡断层形成于中生代末期,第四纪早期曾经活动,活动方式以左旋走滑运动为主,第四纪中更新世以来断层没有明显的活动迹象。     

伊通河断裂及其稳定性评价

伊通河断裂的分布规律和危险性评价对长春市的发展和规划具有重要意义。在区域地质调查、区域地球物理数据处理基础上,利用地面电法、探地雷达和浅层地震探测,确定伊通河断裂呈近南北向分布,总体向西倾,倾角较大。根据探地雷达探测结果推断伊通河断裂切断白垩系地层,是一条早第四纪活动断层。分析伊通河断裂是强扭性断裂,处于伊通河断裂冲蚀谷地中。第四纪以来,特别是晚更新世以来,断裂活动趋于稳定,反生中强地震的概率很小。     

地球物理方法探测活动断层效果和方法最佳组合分析

采用综合地球物理方法对长春市的已知断层进行探测实践,表明不同的地球物理方法解决不同问题,并具有不同的效果。例如重磁方法、联合剖面方法可以缩小活动断层的研究范围;探地雷达、浅层地震、高密度电法等方法在研究活动断层的剖面形态中具有很好的作用,而且探地雷达、高分辨率地震能够提供断层的时间等信息,为活动性探测提供依据。针对研究实例分析了综合地球物理方法在活动断层中的组合方法,为开展活动断层的研究提供借鉴。     

城市活动断裂带的土壤氡、汞气评价方法

活断层的勘探是城市发展中的一项重要任务。根据氡、汞断层气在断层上形成的机制,分析了断层气上氡、汞异常形态特征。根据长春市两条已知断层实例,分析了断层上土壤氡气、汞气异常的特征,可用该特征来确定断层的位置、产状以及推测断层的规模,探讨了盖层的性质对异常形成的影响。它们可为活断层勘探、评价提供有益的参考。     

长春市区尖山子—卡伦断层活动性研究

尖山子—卡伦断层是贯穿长春市区的一条主要断裂。以往对其缺乏系统的研究,只是通过地貌和水文地质的一些资料,判断它的大致展布形态和活动时代。本次调查通过遥感、电法、探地雷达、浅层人工地震以及钻孔联合剖面相结合的方法,比较准确地确定了尖山子—卡伦断层在长春市范围内的空间位置、产状和活动时代。调查结果显示,尖山子—卡伦断层错断了白垩系地层,但没有扰动上覆的中更新统地层,以此推断长春市范围内尖山子—卡伦断层在中更新世以来是不活动的。     

电成像方法在淄博市活断层探测中的应用

以淄博市活断层电成像探测的某些结果为例,阐述了电成像图像的地质解释和分析方法,探讨了用于城市活断层探测的仪器的输入阻抗范围以及数据处理和反演中需注意的问题.以控制张店-仁河断裂系的3个典型电成像剖面为实例,依此推断了隐伏断裂的位置,工程钻探验证了电成像结果的正确性,表明电成像方法完全可以在城市活断层探测中发挥作用.     

探地雷达在探测玉树走滑断裂带活动性中的初步应用

探地雷达具有快速、检测范围广、探测深度深、分辨率高及对地表环境无破坏等特点,在活动断层探测应用中具有很大的优势。在简要介绍玉树走滑断裂带活动性的基础上,选择高分辨率的探地雷达对隆宝、昔日达和盘琼沟处断裂带附近的活动断层进行探测。采用时间域有限差分法建立活动断层的数值模型对其雷达波响应特征进行模拟,分析断层在探地雷达剖面上的反射波特征。根据断层的反射波特征解译探地雷达图像,判断断层的位置、走向及空间展布。结合探槽开挖对比,探地雷达图像的解译结果与探槽开挖后的断裂带剖面展示的断层活动性质基本一致。根据隆宝、昔日达和盘琼沟处的探地雷达图像与探槽剖面上断层反射波特征的对比研究,解译了玉树地震震中位置探地雷达剖面上的断层展布。研究表明,探地雷达是一种快速探测活动断层的有效方法,尤其是在地表破裂不明显的区域,不仅可以准确地判断断层的位置、走向及空间展布,还可以将断裂带附近地下岩层的层位信息及探槽断面之外的地表下图像清晰地呈现出来,为以后运用探地雷达探测活动断层提供参考。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。     

反射槽波探测煤层断层构造的应用研究

在实际煤田地球物理勘探中,常规的地面地震勘探技术无法对煤层中的小断层、陷落柱、夹矸等微幅构造体进行精细的探测。相比于地面地震勘探,槽波地震勘探直接在煤层中激发,能量强,范围大,能够精确探测煤层中的微幅构造体。笔者等针对反射槽波地震数据的特征,给出了一种有效的反射槽波地震数据精细处理技术和流程,通过对频散分析以及槽波包络叠加等关键技术进行试验研究,提高反射槽波地震数据的成像精度,进而更准确地识别煤层中小断层等微幅构造。实际煤田反射槽波的应用试验表明,反射槽波勘探准确识别出煤层中的小断层构造,验证了反射槽波勘探技术的实用性以及本文反射槽波地震数据处理技术的有效性。