起伏地形条件下固定点源测深法定量解释研究

采用有限元法对起伏地形下存在不均匀极化体时的多种地电断面进行了固定点源测深的正演数值模拟计算;提出并实现了在起伏地形下利用固定点源测深法资料作相对强度断面图、确定极化体空间位置的方法;通过对不同条件下数值模拟结果的定量解释计算和分析,证明了该方法的有效性;初步总结出了地形对定量解释结果的影响规律。     

起伏地形大地电磁二维反演

为了适应地形起伏的实际地质情况,开展带地形的最小二乘二维反演研究。鉴于大地电磁(MT)反演的不适定问题,引入Tikhonov的正则化方法,从而获得关于总目标函数的方程,利用光滑约束最小二乘法求解总目标函数方程。由于正则化因子值与反演精度以及稳定性相关,采用主动约束平衡方法获取最优化的正则化因子,以确保反演精度和稳定性都达到最佳。与此同时,利用电磁场互易定理以节省反演迭代过程求解雅可比矩阵的计算时间。构建了若干地质构造模型进行试算,分别讨论TE、TM模式以及二者联合模式的反演结果,并与前人研究工作对比以说明本文方法的反演效果。     

AMT数据地形畸变影响与带地形反演效果研究

在山区进行音频大地电磁测深(AMT)时,电磁场易受地形起伏影响发生畸变。为研究起伏地形对AMT数据的影响,采用WinGlink软件基于有限差分算法的正演模块,建立二维起伏地形和平地地电模型,并对比分析了两个理论模型的正演响应。结果表明:TE模式的视电阻率曲线在高频段受干扰程度相对较大,在低频段影响减小甚至消失;TM模式的视电阻曲线变化正好相反;二者相位受地形影响则较小。对含异常体的带地形地电模型进行正演计算,在正演响应中加入2.5%的随机误差模拟实测数据,利用WinGlink软件基于非线性共轭梯度(NLCG)算法的反演模块,分别进行带地形和不带地形的TE、TM和TE+TM模式的二维反演。各反演结果的对比表明,带地形的二维反演结果明显优于不带地形的反演结果,能够较好地反映出异常体的位置、形态及电阻率值。依据得到的认识,对青海祁连隧道工程的AMT实测数据进行带地形二维反演,取得了理想的应用效果。     

固定点源测深法定量解释研究

本文在简要介绍由B.A.柯马罗夫近年提出的“用固定点源测深资料作地电断面图”的定量解释方法(相对强度法、积分参数法和微分参数法)基础上,重点讨论了球体、板状体及组合板状体上用计算机对其理论计算、数值模拟和物理模拟视极化率测深曲线进行定量解释(确定埋藏体中心深度、产状、上界面位置及轮廓)的效果。并以一个野外试验结果说明了方法的有效性。     

直流电测深资料的纵向电导微分解释法

直流电测深法是一种常规的物探方法,在煤炭资源勘探中得到了广泛应用。电测深资料地解释处理,目前虽已开展一维、二维和三维反演,但由于电磁场的复杂性,其定量解释结果有时难以达到满意的结果。这里在经验法的基础上,利用纵向电导微分法进行电测深资料的定量解释,达到了较好的应用效果,在电测深勘探中具有一定的应用价值。     

复杂地形条件下的可控源音频大地电磁测深数据二维反演技术及应用效果

复杂地形严重地影响可控源音频大地电磁测深(CSAMT)的解释结果,为此,笔者考虑了地形的影响,将地电断面模型经过精细剖分,对模型正演计算的数据进行CSAMT二维反演,得出的结果与正演模型的形态基本一致,获得的电性断面能很好地反映地下地质结构,与实际地质资料相吻合,证实了该方法的正确性和有效性。     

三层倾斜层的K型地电断面直流电测深的正,反演问题

本文研究以往的三层水平层的定量解释方法(量板解释法),结果表明,利用三层水平层的定量反演方法来解释三层倾斜各层界面的埋深引起较大误差。笔者通过三层倾斜层的数学模型的各种参数进行大量的电测深正演计算,并对K型三层倾斜层的定量反演问题进行了探讨,提出对三层倾斜层K型地电断面的一种新解释方法—β曲线量板解释法。该方法解释结果,其精度比水平量板法解释法要高。     

地下瞬变电磁法一维反演

瞬变电磁法在地下工程中得到了广泛地应用,但目前地下瞬变电磁的解释方法却仍主要沿用地面勘探的理论。为了进一步提高地下瞬变电磁法的解释精度,介绍一种带约束一维反演方法。基本思想是利用电偶极子等效方法进行地下瞬变电磁正演,并合理构建目标函数,利用阻尼最小二乘法进行带约束反演。首先将回线源看成是多个电偶极子产生的场的叠加,利用偶极子叠加的原理求取回线的电磁响应,并进行全域视电阻率定义,以此建立反演的初始地电模型,最后利用阻尼最小二乘法实现地下瞬变电磁数据的带约束反演。利用带约束反演方法进行数据测试,取得了较好的效果。     

利用“逼真渐近线法” 解释电阻率测深曲线

兰西县属我省西部旱区,地质条件复杂,成井深度多超过100m,利用常规方法（如量板法等）进行电测深曲线分析解释,不但解释工作量大、而且其结果与实际相差悬殊,本文在其《物探找水效果研究》A（1993年获黑龙江科技进步四等奖）的基础上,并根据大量实测资料,采用数理统计的办法,经科学计算,找出了地电断面随地质断面变化的规律,在现有“量板法”等方法很难对电测深曲线进行解释的地电条件下,总结出了利用“逼真渐近线法”解释电阻率测深曲线,突破了复杂条件下电测深曲线分析解释的学术难题。同时,兰西县多年打井实践也充分证明,利用此方法解释电测深曲线、科学可靠,简便易行。     

起伏地形三维激电连续介质模型快速反演

为提高起伏地形三维激电数据的反演解释精度和处理效率,笔者开展了连续介质模型快速反演方法研究。针对起伏地形连续电性介质模型,提出了四面体单元电性参数分块线性连续变化的参数化方法。在反演中对模型参数施加光滑和背景约束信息,以提高反演的稳定性和分辨率。通过采用降低反问题的维数、压缩存储线性反演方程各矩阵的元素以及将互换原理和拟牛顿法相结合的方式计算偏导数矩阵等手段,可有效地加快反演的计算速度。最后,为验证反演方法的有效性,对2例地电模型进行反演试算,计算结果表明：反演耗费时间较少,仅迭代6次拟合差便趋于稳定,反演结果能较好地刻画异常体形态,编制的反演解释软件可用于实际生产。     

On the application of combined geoelectric weighted inversion in environmental exploration

Geophysical surveying methods are of great importance in environmental exploration. Inversion-based data processing methods are applied for the determination of geometrical and physical parameters of the target model. The use of this geoelectric inversion method is advantageous in environmental research where highly reliable information with large spatial resolution is required. The 2D combined geoelectric inversion (CGI) method performs more accurate parameter estimation than conventional 1D single inversion methods by efficiently decreasing the number of unknowns of the inverse problem (single means that data sets of individual vertical electric sounding stations are inverted separately). The quality improvement in parameter space is demonstrated by comparing the traditional 1D inversion procedure with a 2D series expansion-based inversion technique. The CGI method was further developed by weighting individual direct current geoelectric data sets automatically in order to improve inversion results. The new algorithm was named combined geoelectric weighted inversion, which extracts the solution by a special weighted least squares technique. It is shown that the new inversion methodology is applicable to resolve near-surface structures such as rapidly varying layer boundaries, laterally inhomogeneous formations and pinch-outs.     

烟圈反演和视纵向电导解释方法对比

基于浮动薄板理论,研究瞬变电磁场层状介质中视纵向电导的计算方法,利用遗传算法代替常用的阻尼最小二乘法来获取关键参数。进行“烟圈”反演计算,并分别采用3层H (K)型和4层HK型地电模型对比视纵向电导曲线和电阻率—深度曲线。结果表明,“烟圈”反演具有不需初始模型、计算简便等优点,在定性反演方面,视纵向电导解释方法可以更准确地划分电性层,且能够比较直观地体现电性变化趋势。      

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。      

矿井层测深三维地电体异常规律研究

依据电磁场理论，构建地电模型，利用有限差分对矿井三维地电异常体进行数值模拟，得到异常体在电阻率不同、至巷道距离不同、及测点不同情况下的层测深曲线，并对其分布规律进行分析研究。通过模拟矿井三维地质异常体地电异常响应特征，并与井下实测层测深曲线对比和分析，论证了矿井三维地电体数值模拟的正确性。     

充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究

在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断。文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征。结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强。野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义。      

Magnetotelluric soundings for estimating the oil- and-gas content of the Mesozoic complex in Western Kazakhstan

The results of electrical exploration carried out using the method of magnetotelluric sounding at a deposit in Western Kazakhstan are presented. Based on processing and interpretation of the electrometric data, a digital geoelectric model of the exploration area is developed and a geoelectric section of the test profile is constructed. It is shown that MT soundings, along with a seismic survey and well-log data, can be effectively used to define a geological structure and to identify prospective oil-and-gas bearing segments in Mesozoic terrigeneous-sedimentary complexes.     

巷道层测深理论曲线数值模拟及资料解释方法

建立了层测深理论曲线正常规模拟的数学模型，结合三层和四层地电模型层测深视电阻及视电阻率理论曲线的正演计算，研究了层测深曲线特征和解释方法，同时介绍了煤矿井下层测深法的应用实例。     

激发极化法测深曲线解释中的快速反演法

本文根据“直流电阻率测率深曲线解释中的直接反演法”一文,利用塞格尔的极化率模型,首先给出了在激发极化法测深曲线解释中的直接反演方法,在此基础上,又结合Ｏｌｄｅｎｂｕｒｇ,Ｚｏｈｄｙ等人的工作,使用对比迭代反演方法来提高反演精度,文章对几条理论测深曲线进行反演检验,结果表明效果很好。     

重磁电联合反演在银—额盆地勘探中的应用

依据大地电磁测深连续二维反演结果初步确定构造与地层,通过综合分析区内物性特征给定地层与岩石的物性参数,建立正演地质—地球物理初始模型,在地质、钻井、地震资料约束下进行重磁电联合反演,不断修改地质—地球物理模型和大地电磁测深连续二维反演结果,使重磁正演数据和实测数据拟合度达到最佳。在银—额盆地构造与地层解释中的应用结果表明,重磁电联合反演可以有效克服单方法解释的多解性,准确识别地质层位,大大提高定量解释的精度。