音频大地电磁法对断层分辨能力的正演模拟

音频大地电磁(AMT)法是寻找断裂带裂隙水的有效方法。本文通过多个模型的正演模拟,并在分析不同模型正演响应的TM模式Bostick一维反演断面特征的基础上,探讨了点距、点位、第四系低阻层对AMT法TM模式数据定位断层的影响以及AMT法TM模式数据对断层的位置、倾向、倾角、发育深度、破碎程度等特征的分辨能力。研究表明:在点位和点距布设合理的情况下,AMT法TM模式数据对断层倾向、发育平面位置的推断是可靠的;第四系覆盖层更似低通滤波器,减弱了AMT法TM模式数据对断层的刻画能力,尤其影响了对浅部断层的识别,其反演结果可揭示断层发育深度;受静态和纵向分辨率的影响,AMT法TM模式数据无力估计小型断层的倾角和纵向上破碎的差异性。     

基于断层模型的AMT数值模拟及其应用

为研究音频大地电磁测深法(AMT)在识别断层模型方面的可行性,结合实际电性特征,建立了不同倾角、不同倾向和不同电性的地质模型,进行了AMT的正演数值模拟;通过ZONDMT2D软件的正演计算,得出关于正演模型的视电阻率和阻抗相位拟断面图,分析了在普通和某种特定地质模型下的AMT正演响应,为之后AMT实测资料的处理和解释提供了参考。数值模拟表明:1在二维介质中,TE模式视电阻率信息对目标体反映良好,但相位资料易产生虚假异常中心;TM模型视电阻率易受静态效应影响,对横向不均匀电性体的差异具有"放大作用",其阻抗相位资料质量好,可信度高。2当断层倾角分别为30°,60°,90°时,TE、TM模式的阻抗相位拟断面图都明显优于视电阻率图。3在TM模型中,对于正断层模型,AMT正演结果会在断层顶部对应地面的投影位置附近产生一个相对"凹陷"的曲线形态;逆断层模型则会在相应位置出现相对"凸起"的曲线形态。最后,通过对西藏扎西康铅锌多金属矿整装勘查区的实测资料的分析,圈定隐伏断层在剖面上的展布,经过实际钻孔的验证,证实该正演模拟结论对于实测资料的处理和解释具有参考价值。     

音频大地电磁测深法对正、逆断层的精细解释

在隧道勘察中,使用音频大地电磁测深法（AMT）寻找断层、破碎带等。从正、逆断层地电模型的二维正演模拟出发,使用合成数据进行一维、二维反演,研究正、逆断层及低阻破碎带在实测数据拟断面和一维反演、二维反演结果上的区别,以确定如何利于现有的技术手段对断层破碎带D的倾向进行有效的定性、定量解释。从所获结果中可以得出,实测数据解释应以TM模式数据分层,TE模式数据判断倾向。     

利用地震模拟技术研究逆断层的断点位置

在地震资料解释阶段,可根据解释结果进行正演模拟,以验证解释结果的可靠性,并通过模型正演方式了解地下波场的细微变化,提高解释精度。依据内蒙古鄂托克前旗沙章图矿区DF2逆断层的赋存形态,建立的地质模型,并围绕其逆断层的断点位置、埋深、地层速度等,对各种接收排列进行射线追踪实验。通过改变开动的道数、道距及偏移距,观察各种参数下射线追踪的分布情况及模拟时间剖面的面貌。正演结果表明利用射线模型追踪的模拟地震反射剖面与实际时间剖面完全吻合,其确定的逆断层断点位置及断面倾角合理。     

基于非结构化网格的大地电磁2D自适应有限元正演模拟

有限元求解大地电磁正演问题时,对研究区域的剖分常规做法是采用规则化的网格。但规则化网格在剖分地形、断层、褶皱等复杂模型会产生较大的几何离散误差。针对上述情况,这里采用非结构化的四边形网格对二维地电模型进行网格剖分,并与自适应有限元相结合,由剖分的粗网格出发,利用每个频点下网格单元的后验误差估计值指导网格的局部加密,优化网格质量和数量,从而提高正演模拟的精度。通过一维K型地电模型利用本文方法算出数值解与解析解进行对比分析,验证了自适应有限元法在求解大地电磁二维正演模拟中的有效性。并通过对断层、褶皱模型的正演模拟,分析了其大地电磁正演响应特征。     

AMT法在四川广元宝轮地区中浅部地质调查中的应用

音频大地电磁法(AMT)作为一种中浅部勘探技术,相较于传统直流电法,具有工作效率高、不受高阻层屏蔽和对低阻层分辨率较高等优点。本文基于四川广元宝轮地区深部地质调查的需求,依托研究区物性测试成果和地质构造背景,建立包含逆冲断层、飞来峰构造和岩体构造的典型地电模型,使用正演软件开展大地电磁正演模拟,分析了方法的有效性;然后在垂直构造走向的方向开展AMT勘探工作,采用NLCG反演技术获取高精度二维电性剖面,结合研究区物性测试成果和地表地质调查成果,开展地质地球物理综合解释并建立沿剖面方向的地质模型,查明了梨树坝断层的深部展布特征、飞来峰构造及主要地质体的深部边界与规模等地质问题。研究结果表明:音频大地电磁法是开展中浅部地质调查的有效手段,能较好分辨出中浅部具有电性差异的不同规模地质要素。     

近垂直反射正演模拟及其地下工程应用

近垂直反射法是一种以垂直反射法为基础的地震探勘技术,不需要足够大的偏移距,适用于隧洞、巷道等空间较狭小的地下工程,能够对中大型地质构造(例如断层、溶蚀带等)进行定位与追踪。首先结合实际工程情况,对隧洞与断层模型进行建模,赋予与实际工程相符的模型参数,开展正演模拟研究,得到断层理论探测结果。然后利用正演模拟地震排列参数,在实际工程中开展了3次近垂直反射法探测工作,并结合正演模拟结果进行了对比与分析。最后经隧洞实际开挖验证,证明了近垂直反射法在断层探测中的有效性。     

非均匀弹性介质地震波场伪谱法正演模拟

基于一阶速度—应力弹性波波动方程,利用傅里叶变换将空间导数变换到频率域求解,对介质波场进行正演模拟。本文结合实际勘探中可能存在的地质问题,设计了多种地质模型,包括背斜模型、向斜模型、透镜体模型和断层--侵入体模型等,进行了伪谱法地震波场正演模拟、合成地震记录的实现,并分析了其波场动力学变化特征。结果表明,应用伪谱法对复杂模型的模拟有较高的精度和可靠性,可直接用于辅助地震野外工作设计、反演解释和资料解释等工作。     

薄互煤层中透射槽波探测断层的正演模拟

为了研究西南地区矿井薄互煤层中透射槽波探测断层的可行性,选择具有代表性的攀枝花煤业集团某矿为研究对象,根据实际地质资料建立不含夹矸、含3层夹矸、含3层夹矸和断层的3个薄互煤层的地质模型,通过三维弹性波正演模拟分析槽波的波场特征和频散特征,总结振幅衰减系数成像在薄互煤层中槽波探测断层发育位置及延展方向的有效性;并结合实际应用,探讨了透射槽波在薄互煤层中的传播速度及频散特征,以及断层、夹矸对槽波传播的影响。结果表明:薄互煤层中透射槽波探测,断层在影响薄互煤层槽波传播中占主导作用;0.5 m以下夹矸对槽波的发育和能量成像影响不大;在煤厚相同的情况下,含夹矸层状模型相比不含夹矸层状模型的槽波主频低,槽波对煤厚2 m、夹矸厚度0.5 m以下的薄互煤层能够进行比较准确的探测。透射槽波可在薄互煤层中探测断距大于1/2煤厚的断层位置、走向及延展长度,可为西南地区薄互煤层中构造探查提供参考。      

井～地充电法地表电位分布正演数值模拟研究

这里模拟井～地充电法野外实测的模型,通过对三个不同模型的正演模拟研究,分别讨论了异常体的动态变化对地表电位的影响,延长异常体对地表电位的影响,以及异常体埋深变化对地表电位的影响。研究地下低阻地质体在地表电位异常的分布特征,并就井～地充电法用于监测油田开发中的注水推进问题,进行了理论模拟研究。对模拟资料进行了正演定性解释,讨论了地表电位相对于背景场产生的电位差峰值的变化,以及油田注水推进不同时间段地表电位在地表产生的影响。本次正演模拟资料可以用于推断注水推进的位置,流体的走向以及产状,对以后油田注水推进有很大的帮助。     

EH-4连续电导率仪与V8多功能电法仪试验效果分析

在龙首山成矿带小白芨芨沟-小青羊地段采用EH-4连续电导率仪与V8多功能电法仪进行不同点距AMT试验结果表明,两套仪器对马路沟及其次级断裂的探测结果均反映明显,其电性特征表现为反演电阻率等值线密集带、舌状低阻带。从不同点距试验结果来看,10、20 m点距探测精度高,反映效果明显好于50m点距;从不同仪器试验结果来看,EH-4连续电导率仪与V8多功能电法仪的测量结果均能客观地反映地下地质体的电阻率分布规律,与地质剖面具有较好的对应关系,均可投入该地区的生产应用。但EH-4连续电导率仪轻便、单点生产效率高,测量结果对断裂构造的分辨能力更好,特别是中浅层的分辨效果。     

多尺度综合地球物理方法在扎西康铅锌锑金多金属矿找矿预测中的应用

青藏高原后碰撞阶段发生了大规模地壳尺度的伸展作用,并在特提斯喜马拉雅带内发育了淡色花岗岩、南北及东西向断裂等构造-热事件,形成了一系列的铅锌锑金多金属矿床.扎西康铅锌锑金多金属矿是带内已发现唯一的超大型多金属矿床.应用多尺度的综合地球物理方法开展扎西康矿区的找矿预测,为特提斯喜马拉雅铅锌锑金成矿带内的矿床勘查提供借鉴.首先,通过穿越错那洞穹窿、藏南拆离系(STDS)及扎西康典型矿床的南北向MT剖面(长72 km,基准点距1 km),初步建立了扎西康矿床深部构造-热事件的空间关系,结合区域构造-热事件的时间关系,提出了构造-热耦合成矿作用模型,为扎西康的地球物理勘探提供基础.其次,通过1∶5万区域重力(线距500 m,点距400 m)和MT剖面(点距500 m)浅部信息的联合解译,对扎西康整装勘查区尺度的导矿构造开展研究.最终,通过激电中梯扫面测量(线距100 m,点距40 m)、AMT剖面(点距50 m)及重力剖面(点距20 m)的联合解译,对扎西康的含矿断裂开展研究,定位深部隐伏矿体.     

岩溶区页岩气勘探中的近地表地球物理探测技术应用研究

岩溶区页岩气钻井在近地表常揭露溶洞、地下河、强裂隙带等不良地质体,严重制约了页岩气资源勘探开发的进程。在岩溶页岩气靶区利用地球物理技术探测对钻探不利的近地表地质结构构造,可有效规避钻井钻遇近地表强岩溶发育带、断层破碎带的风险。综合运用高密度电阻率成像法、音频大地电磁法和测氡法对贵州都匀和广西融安碳酸盐岩区的2个油气靶区进行了地下构造识别,结果表明：高密度电阻率成像法和音频大地电磁法能有效确定浅地表地下低阻构造的位置、宽度和产状,高密度电阻率成像法在50 m以浅深度拥有更高的分辨率,音频大地电磁法探测深度更深,但对地下介质的分辨率不高,氡气测量能很好地识别地下低阻构造的属性。高密度电阻率成像法、音频大地电磁法与测氡法三者可优势互补,组成有效识别岩溶区近地表地质结构构造的技术方法体系,可为南方岩溶区页岩气钻井避开近地表强岩溶发育带、断层破碎带以及最终位置的确定提供可靠的技术支撑。     

音频大地电磁法(AMT)在广西凤山县顶头金矿勘查中的应用

广西凤山县顶头金矿勘查区具有较好的探寻微细浸染型金矿的潜力,该类型金矿主要受断层控制。为了查明勘查区内断层构造的深部展布情况,进而为钻探工程布置提供依据,在工作区36、56、128线开展音频大地电磁法（AMT）测深工作;测得数据采用二维反演,生成电阻率反演剖面图,并结合工作区地质特征等对3条剖面进行地质解译;解译结果为推断F1、F2控矿断层深部总体仍向南西倾斜,且产状逐渐变陡,施工钻孔时应布置斜孔,方位南东。在36线、56线布置钻孔验证,均见到金矿(化)体,取得了较好找矿效果,见矿位置均与AMT断面对应的中-低阻带相吻合。总体结果表明,AMT法在本区识别断层构造是有效的,值得在滇黔桂地区勘查金矿时应用与推广。     

异源点集下三维断层建模方法

用于断层建模的异源点集,因其具有不同特征而影响到建模途径和方法。以三维断层模型的3D GIS应用为目标,分析了原始地质观测点集、钻孔点集、剖面点集和平面点集的信息构成特征,提出了异源点集下三维断层数据模型的构建方法和流程。原始地质观测点集和钻孔点集间接表达了断层的空间特征,通过空间平面、曲面和曲线构建了断层面、地层面和断层交线的数学模型,并借助于连续模型的离散化,实现了独立断层建模点集的重建;剖面点集和平面点集可直接用于断层建模。以双TIN面模型为例阐述了断层三维模型的构建方法。      

大地电磁法磁反射系数在深埋含锰地层调查中的应用 —以贵州松桃杨立掌锰矿床毗邻区的次级成锰槽盆为例

音频大地电磁法是深埋金属矿勘探中的一种常用物探方法,研究音频大地电磁对深埋、薄层锰矿的勘探效果具有重要的理论意义及实践价值。论文首先通过建立典型地电模型,完成了大地电磁正演模拟、反演计算及大地电磁的磁反射系数成像,从理论上提出磁反射系数可以提高大地电磁法的深部分辨率;然后以贵州松桃杨立掌锰矿床毗邻区的次级成锰槽盆为勘探对象,完成了横跨成锰槽盆的音频大地电磁勘探及资料处理,获得了沿测线方向的二维电阻率模型和磁反射系数成像等值线图;最后参考研究区物性资料及钻井柱状图,进行了电阻率模型与磁反射系数成像结果的地质地球物理综合解释。论文的研究成果说明,磁反射系数能够有效提高大地电磁法对深部电性层的划分能力,合理运用磁反射系数开展大地电磁多参数解释有利于提高大地电磁法的解释分辨率。     

隧道含水构造电阻率法超前探测正演模拟与应用

针对直流电阻率法超前探测研究中理论研究落后于工程实践的现状和探查效果较差的问题,对隧道直流电阻率法超前探测进行了系统的正演研究。首先,利用有限单元法数值手段对含水断层等多种典型含水构造的超前探测进行了正演,得到了典型含水构造超前探测的异常响应特征,提出了干扰识别与去除这一关键技术,形成了掌子面前方有用信息提取的有效途径,为隧道含水构造的超前探测奠定了理论基础。其次,研制了隧道含水构造超前探测物理模型试验装置和相似材料并开展了物理模型试验,在实验室尺度下对直流电阻率法超前探测这一新型测量方式进行了有益的探索,验证了该方法用于含水构造探测的有效性。最后,结合实际工程进行了超前地质预报实践,实现了对含水构造的定性判断。应用效果表明,直流电阻率法超前探测研究为现场应用提供了指导和参考,并为含水构造的三维反演成像与定位奠定了基础。     

薄互层干涉对叠前AVO属性的影响分析

常规AVO分析是以单一界面为前提,用来分析薄层的AVO响应特征存在误差。Brekhovski给出的层状传播矩阵方程考虑了层内波的反射和透射以及层厚等影响因素,更适合用于讨论薄互层的地震响应特征。对薄层进行Brekhovski正演,发现不同入射角下振幅与厚度关系不同,与叠后全叠加振幅相比,截距P属性和薄层厚度之间的线性关系更强,说明P属性比全叠加振幅更有利于薄层厚度预测。不同薄互层模型的Brekhovski正演结果表明:净厚度和泊松比是影响AVO曲线特征的两个主要因素,净厚度越小,泊松比对截距P和梯度G属性的影响越小;当泊松比一定时,净厚度和P、G属性呈近似线性关系,P属性与净厚度关系更敏感,可用于薄互层净厚度预测。应用实例证明在薄互层区P属性用于砂地比预测效果比较好,叠后振幅和叠前反演的弹性阻抗预测的净砂岩厚度精度较差。