综合电磁法在凤太二里河铅锌矿深部的找矿效果分析

二里河铅锌矿是凤太矿集区中具有代表性的重要铅锌矿床之一,近些年找矿方向转向已知矿体深部及外围。根据二里河地区地质、地球物理特征,结合多年在凤太地区的综合地球物理找矿工作,分析了回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在二里河地区的实际应用效果,对3种方法的特点和适用性进行总结,认为：回线源瞬变电磁法、电性源短偏移距瞬变电磁法及广域电磁法在该地区深部找矿具有可行性;回线源瞬变电磁法对于圈定矿体水平位置具有较好的效果,电性源短偏移距瞬变电磁法对低阻异常较为敏感,广域电磁法分辨率较高,同时探测深度可达到2 500 m。此外针对二里河矿区的找矿工作,提出物探工作建议：采用以广域电磁法和电性源短偏移距瞬变电磁法为首选的综合电磁探测方法,同时应尽可能采用长剖面和面积性物探工作。     

电性源瞬变电磁对薄层的探测能力

电性源短偏移距瞬变电磁法是目前的研究热点。针对地球物理勘查中经常遇到的薄层探测问题,以接地长导线源一维正演为基础,通过定义垂直磁场的相对异常,分析对比了电性源瞬变电磁法对不同电阻率、不同厚度、不同埋深的薄层的探测能力,并讨论了不同偏移距对探测灵敏度的影响。最后将电性源瞬变电磁法与回线源瞬变电磁法以及可控源音频大地电磁法进行对比,探讨不同电磁法装置对薄层的探测能力。结果显示,薄层电阻率越低、厚度越大、埋深越浅、观测偏移距越小越有利于电性源对薄层的探测;时间域电磁法对低阻薄层探测能力优于频率域电磁法,当偏移距较小时,电性源瞬变电磁对薄层的探测能力和回线源相当。     

电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析

电性源短偏移距瞬变电磁法是进行山区矿产资源勘探的一种有效手段,然而地形起伏对观测数据影响严重,给瞬变电磁数据精细化解释带来很大困难。为此,本文基于三维非结构时间域有限元正演模拟方法开展电性源短偏移距瞬变电磁地形影响特征分析。首先利用非结构网格对起伏地形进行精细剖分,结合矢量有限元和后退欧拉离散技术实现复杂地质模型快速正演。然后通过模拟大量典型起伏地表模型,系统分析了三维地形响应的空间分布特征,结果表明地形对电性源短偏移距瞬变电磁响应影响严重,而且影响特征十分复杂。在此基础上,我们进一步分析了复杂地形对地下目标体探测的影响,结果发现复杂地形与地下目标体相互耦合导致无法对地下目标体进行有效分辨,这给地下目标体的准确探测带来了巨大困难。     

综合物探方法在水资源勘察中的应用

为解决渭南市合阳县地区水资源短缺问题,选用瞬变电磁法与放射性α测量两种方法,在该地区展开找水工作。矩形大回线源瞬变电磁法在地下水勘查中具有广泛应用,采用晚期视电阻率计算存在明显的边界效应,这里利用全区视电阻率计算方法验证了矩形大回线源瞬变电磁法可以有效地压制边界效应。放射性找水方法相比于传统电法勘探具有一系列的优点,在地下水勘察中应用也越来越广泛。α射线异常可以大致圈定构造断裂,电阻率的分布特征可确定地下含水断裂位置,瞬变电磁法和放射性α测量两种方法相互验证,互为补充,提高了找水的精确性,有效降低勘探的风险。通过钻井验证单井出水量可达60m3/h,解决了当地居民的生活及农作物的灌溉用水,为该地区水资源的勘探提供了借鉴。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究CSCD

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

煤矿井下瞬变电磁超前探测数值模拟研究

从回线源瞬变电磁法三维有限差分正演算法出发,与均匀半空间解析解作比较,验证了数值模拟算法的正确性。利用该正演算法分别研究了巷道、背景地层电阻率、掘进机对矿井瞬变电磁超前探测响应的影响。结果表明,背景地层电阻率越低,响应幅值越强,巷道影响越显著;掘进机距探测线框超过10m时,影响幅度明显变小;矿井瞬变电磁法的方向性具体表现为在不同的探测角度上测量的异常幅度不同。通过研究这些影响因素,对分析矿井瞬变电磁超前探测资料具有重要的借鉴作用。     

回线源瞬变电磁测深快速反演方法

回线源瞬变电磁测深法(简称瞬变电磁法或TEM法)是以不接地回线为场源,在回线内、外测量电磁场的一种电磁测深方法,已经广泛用于固体矿产、工程地质和水文地质调查工作之中[1,2]。目前,回线源瞬变电磁法主要采用中心回线和重叠回线两种测量装置,测量回线内垂直磁场产生的感应电动势。“烟圈”反演方法是瞬变电磁反演的主要计算方法,“烟圈”反演利用地表瞬变电磁响应与某时刻电流源镜像等效原理,计算勘探深度和对应电阻率。这里给出了回线源瞬变电磁测深一维“烟圈”反演解释方法的基本原理、计算方法和应用实例。结果表明,一维“烟圈”反演解释结果纵向分辨率较高,能反映出地下电性变化情况,可以用于瞬变电磁测深资料解释工作。     

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。     

大回线源瞬变电磁接收装置的改进

针对当前瞬变电磁勘探中存在的接收有效面积较小的问题,提出使用接收有效面积更大的磁棒代替传统的接收面积较小的空心线圈,并在山西大同进行了试验,取得理想的探测结果。将改进装置用于西藏某钼矿勘探中,探测深度达到1 000 m,远远超过原有装置的探测深度,为大回线源瞬变电磁应用于更深度空间探测矿和石油提供了可行性借鉴。     

回线源瞬变电磁法在地质灾害调查中的应用

针对工程与地质灾害调查要求解决精细构造的问题,投入了近年来广泛应用于工程勘测的回线源瞬变电磁探测。分析了瞬变电磁测深的特点,该方法体积效应小,等值作用范围较直流测深和频率测深窄,故横向和纵向分辨率高。通过2个实例的成功应用,说明回线源瞬变电磁在探测构造破碎带、煤田采空区等方面的应用效果。     

大定源瞬变电磁法激励场及边框效应研究

通过对大定源瞬变电磁激励一次场理论解析计算,分析了不同偏移距、不同规格线框一次场的分布及衰减规律。结果表明:近中心一定偏移距、一定深度范围内一次场大于中心点处一次场,且偏移距越大一次场越强,衰减也越快;超过这个深度一次场比中心处一次场小。当偏移距大到一定程度时,一次场的衰减与近中心处的衰减不同,此时边框效应严重,对浅层信号和长宽比大的矩形框影响较大。对与目标体共深度一次场相差在5%以内的区域的研究,解决了有效勘探范围的量化确定问题。      

强场源瞬变电磁仪及在某铜矿的试验性应用

为加大瞬变电磁仪的勘探深度,通过吸收电子工业中成熟的技术成功研发出了强场源瞬变电磁仪。该仪器具有发送电流大、关断时间短、勘探深度大等优点。通过在某铜矿区的试验性应用,证明已具备开展野外实际工作的能力,达到了预期的效果。     

多辐射场源地空瞬变电磁一维反演方法研究

地空瞬变电磁法融合了地面与航空瞬变电磁的方法原理与观测模式,将发射源置于地表,并利用航空器在空中接收响应信号。因此,地空瞬变电磁法同时具有地面装置大测深、高信噪的优势以及航空装置中采集高效的优势。先有研究偏重于单一辐射源,忽略了多辐射场源在勘探深度与信噪比上的优势。因此需要研究适用于多辐射场源地空装置的数据解释方法。在解决多辐射场源地空瞬变电磁正演问题之后,以Occam反演理论为基础,对多辐射场源地空瞬变电磁一维反演进行研究。首先要构建目标函数,本文通过引入拉格朗日乘子,将数据拟合差及模型粗糙度组合起来进而构建目标函数;其次解决灵敏度矩阵的构建问题。模型计算结果表明本文多辐射场源地空瞬变电磁法一维反演算法的有效性,可为三维反演与精细解释提供良好的基础。通过对典型模型的反演计算,从其理论模型及反演结果的对比可以看出,Occam反演方法可以应用到多辐射场源地空瞬变电磁系统中,为多辐射场源地空瞬变电磁解释增加了新途径。     

Development of the emerging electromagnetic methods for deep earth exploration

Three emerging techniques for surface electromagnetic (EM) exploration with high detection accuracy and large depth of investigation, namely, WEM (wireless electromagnetic method), MTEM (multi‐channel transient electromagnetic method) and SOTEM (short‐offset grounded‐wire TEM), are introduced. In detail, we proposed a newly developed sky‐wave theory in which EM wave can propagate in full space of ionosphere‐atmosphere‐lithosphere. Correspondingly, we developed the WEM recording system to measure the sky‐wave to obtain the structures down to ～10 km depth. We then introduced MTEM as a highly effective method for mineral exploration with target depth of 3km. Using self‐developed MTEM system, we presented the results obtained from mineral exploration study carried out in China. Lastly, we proposed the SOTEM method for a greater detection depth (1.5km) than traditional loop source TEM (500m) with a small offset and high resolution.     

磁源瞬变电磁法在铁路隧道勘察中的应用

在铁路建设中,对长大深埋隧道的勘察,需要对各种不同深度的地质体进行探测,采用磁源瞬变电磁法工作前必须通过实地试验工作,合理地选取工作装置、设置仪器参数。从方法原理特点出发,结合实例总结出了一组适合瞬变电磁仪进行浅、深部探测的工作参数及需注意的问题,实践表明磁源瞬变电磁法在铁路隧道勘察中具有很大的应用潜力。     

对瞬变电磁测深几个问题的思考(二)——小回线瞬变场法探测分析与实践

阐述了小回线瞬变场法探测的几个问题:在地电断面一定的情况下,瞬变电磁（TEM）场的理论扩散深度仅取决于时间;模拟不同大小回线发射电流相同时,其激励的地下电场峰值到达某一深度的时间相同,只是强度不同;经过推导与计算,显示小回线中心的感生电动势比预想的大,按大回线公式计算小回线观测结果的转换视电阻率会大大缩小;列举了几个小回线TEM法实际探测结果。从理论与实际结合上展示小中心回线TEM法的探测能力。      

CSAMT全区视电阻率电场正演迭代拟合近场校正方法

利用水平电偶源激发的电磁场,提出了正演迭代拟合电场强度的CSAMT近场校正方法。实验应用表明,在远区该方法的结果等于卡尼亚电阻率,在近区和过渡区则明显改善了卡尼亚电阻率的非波区场畸变。使用该方法能扩大CSAMT的勘探深度,扩展应用领域,更形象地反映地下介质的垂向电性的变化。     

井中板状矿体瞬态异常二次场数值模拟

通过研究井轴附近矿体瞬态场的响应特征, 为井中瞬变电磁场的勘探提供可靠的依据.应用时域有限差分法和Mur吸收边界, 对磁偶源产生的瞬变电磁场进行三维数值模拟, 建立了全空间内不同埋深、不同大小、不同倾角的低阻矿体和高阻矿体的地电模型.在数据处理过程中, 排除导电全空间对二次场的影响, 得到反映目标体异常情况的异常二次场.通过分析不同导电模型瞬变场的特征规律, 结果表明: 不同埋深、大小、倾角和电导率的矿体具有不同的响应特征, 且差异较大.该方法对识别井中板状矿体有较为明显的作用.      

回线源TEM山地勘探中的地形影响和校正方法

陕西黄陵、山西王家岭的大回线和山西中条山小发射回线瞬变电磁探测,表现出了不同的地形影响特点。在典型地形影响规律的基础上,通过测道图判断影响的性质;根据电流线聚集与发散机理,对地形影响的不同表现性状给出了解释。研究表明:对于典型的地形影响,可采用通常的比值、滤波等校正方法;非典型的大回线地形影响,将视电阻率-深度剖面上原被空气置换部分挖除是合理的;小回线装置较少受地形影响,可以仅作各测点的高程校正。      

对瞬变电磁法回线边长决定探测深度的质疑

质疑瞬变电磁法探测深度取决于场源磁矩（M=IL^2）的强度，当电源能量一定时，改变回线边长就成为控制探测深度的有效措施；认为“大回线有大深度”、“小回线探测浅”等共识是不正确的，它是不计条件应用深度公式的误导。研究认为：瞬变电磁法的探测深度取决于场源含有的低频成分，基频越低，探测越深；磁矩只是决定探测结果的信噪比。