可控源音频大地电磁法在隐伏活动断裂探测中的应用

根据已有地质和地球物理研究结果,北京东部平原地区存在多条第四纪隐伏活动断裂。为了查明该区基岩面的起伏情况、断裂的空间展布以及深部断面的延伸情况,2010年初,在北京顺义区庙卷村和朝阳区孙河地区附近完成了2条可控源音频大地电磁测深剖面。文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)隐伏活动断裂勘探的特点、资料采集过程及数据处理方法,结合区域地质资料对研究区域进行了综合地质解释。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中能给出工区内断裂的构造位置、倾向、断距以及发育规模,为地质分析工作提供可靠的基础资料。CSAMT法已经成为隐伏活动断裂探测中一种重要的地球物理手段,在城市活动断裂探测中发挥着重要的作用。     

高频电磁测深在地下热水勘探中的应用

高频电磁测深法是一种利用天然高频电磁场作为场源的电磁勘探方法,具有高分辨率和相对直流电法较深的勘探深度的特点,特别适合中浅层地热和地下水勘探。本文介绍了一个应用高频电磁测深评价地下热水资源的一个成功实例。野外数据采集采用了高频电磁测深系统MT-U5A,采用远参考技术,以保证数据采集质量。高频电磁测深资料二维反演成像处理结果较好地描述了地下热水的空间分布范围,为查明该区的地下热水的来源提供了较有利的证据。     

地震散射波模拟成像方法在铜陵某矿区的应用

针对深部隐伏的金属矿床,以铜陵某矿区为例,应用散射波正演模拟技术,对金属矿地震数据野外采集中涉及的偏移距、覆盖次数、道间距等参数进行了不同炮记录的模拟对比,辅助指导非均匀地质体金属矿地震勘探野外数据采集的观测系统设计;针对该地区实际采集的地震数据,应用基于等效偏移距的共散射点成像方法,对金属矿地震数据进行了处理,通过与常规反射波法处理结果对比,散射成像效果较好,说明散射波技术在金属矿地震勘探中应用有一定的可行性和适用性.     

音频大地电磁与浅层地震在隧道地质勘查中的应用

针对山区长埋深隧洞勘测技术的研究,是近年来我国隧洞地质勘查中的研究热点,然而传统的钻探等手段在多山区域有很大的局限性,因此,近些年来地球物理勘探方法逐渐面向工程勘探,而单一的物探方法往往在异常判断方面存在局限性,鉴于此在工程勘探中往往运用多种地球物探方法相结合,可以在一定程度上减小了单一物探方法的多解性,提高物探解释的质量以及精度.本文以南水北调某工程为例,在某受水段分别布置了大地电磁法、地震浅层反射物探方法,其中大地电磁法主要用于辅助查明隧洞覆盖层厚度、地层岩性、隐伏构造、地下水位等工程地质条件,地震浅层反射用于查明小规模的地质构造(小断层、溶洞等)的勘查,经过这两种方法的结合,有效的查明了工程受水区的基本地质情况.     

超高密度电阻率法在土洞、煤窑采空区和岩溶勘探中应用研究

超高密度电阻率法是Australia ZZ Resistivity Imaging研发中心积近十年的研究成果提出的全新的电阻率法勘探理念,是电法勘探从手工时代向计算机时代的一次跨越式发展,采用一次布极,采集所有可能组合电极间的电位信息,信息量较常规电法在信息量上翻了40倍以上,并且避开视电阻率概念,利用处理软件直接反演获取断面真电阻率值,针对目前还没有行之有效的地面物探方法可以勘探清楚的土洞、煤窑采空区和岩溶等复杂地质问题,我们采用该方法分别对机场岩溶和土洞、煤矿运煤巷道、隐伏小煤矿采空区和复杂地质病害隧道进行了试验勘探,经钻探验证,准确率在60%以上,达到国内领先水平,取得了较好效果,对复杂地质的工程勘探具有一定参考价值.     

薄覆盖隐伏断层电场响应特征研究——以废黄河断裂为例

薄覆盖隐伏断层调查对城市规划建设和防震减灾工作具有重要意义,文中选择徐州废黄河断裂为例对薄覆盖隐伏断层电场响应特征进行研究.首先,对徐州废黄河断裂构造模式进行总结和概化,建立3种具有代表性的简化地电模型;其次,针对不同地电模型,采用有限差分和阻尼最小二乘法进行正、反演计算探讨其电场响应特征;然后,选择地震勘探和钻孔联合地质剖面已揭露断点上进行现场试验,检验和提升数值模拟成果;最后,将理论研究成果应用于指导野外调查工程实践.理论研究及工程实践结果表明,薄覆盖隐伏断层在电阻率断面上表现出典型且易于识别的电场响应特征,高密度电阻率法各装置均可有效地进行地质分层及断裂构造定性分析,但是相比较而言,偶极-偶极装置对隐伏断层响应特征最为显著,在地层成层性及基岩面起伏调查方面也最有优势,可作为薄覆盖隐伏断层探测的首选方法.     

时空阵列混场源电磁法理论及模拟研究

针对电磁勘探中的混场源输入条件,提出了一种时空阵列混场源电磁勘探方法.假设输入端同时包含天然电磁场源和可控人工场源,输出端进行多站同步观测;基于多输入-多输出系统的分析方法,推导了混场源条件下的时空阵列方程组.提出了系统响应的求解策略,一次性获得所有同步测道对各个场源独立激励时的响应,并分别求取了大地电磁法及可控源电磁法的各种解释参数.在此理论基础上,设计了针对性的施工方案;可控人工场源的选择形式多样,其类型、数量、激励方式及布设位置等不受限制,所有场源的激励可同时进行,无需分步;测区内各测站的布设方式灵活,可根据需要布设单分量测道或多分量测道;同时在测区外布设张量远参考站.利用数值模拟方法,论证了方法的有效性,并与常规方法进行了对比.结果表明,本方法不仅可提高人工场响应的处理精度,还具有一次野外数据采集,可同时获得天然场及人工场电磁响应结果的突出特点,进而提高采集效率,压制噪声影响;本方法集合了天然场源电磁法和人工场源电磁法的优点,为实现不同类型频率域电磁测深方法数据的统一处理提供了思路.     

EH4高频电磁测深在断层构造探测中的应用研究——以川藏路高尔寺山隧道为例

将EH4高频大地电磁测深法应用于高原特长隧道—高尔寺山隧道构造、岩性的勘察,通过与钻探及地质调绘的资料对比,EH4音频大地电磁法可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性分界、地质构造及其赋水性,为钻孔布置及隧道设计、施工提供地球物理依据,在高原地区深埋隧道勘查中能达到较为理想的效果。     

国内外隧道超前预报技术评析与推介

国内外的隧道地质超前预报技术正在发展之中，目前应用的负视速度法，水平剖面法，TSP、TGP等技术，由于观测方式和资料处理方法比较简单，不能准确确定掌子面前方围岩的波速，从而致使地质界面定位不准确，围岩工程类别划分缺乏依据，亟待改进.TRT与TST技术采用空间观测方式和偏移成像方法，技术比较先进，能解决了掌子面前方围岩速度结构可靠分析的问题，实现了隧道围岩地质结构的精确成像，适合复杂地质条件下的地质超前预报应用.目前的超前预报过于依赖地震方法，实际上地震方法对于解决构造问题比较有效，解决含水性问题不如电磁方法，高密度电法和瞬变电磁方法在超前预报领域会有广阔的应用前景.实际预报工作中要取得好的预报结果，必须提倡综合方法，提倡地质分析与工程物探相结合，地震方法与地磁方法相结合，共同解决不良地质构造、含水构造、含瓦斯气构造的超前预报问题.     

白龙江流域隐伏活断层的电性特征研究及分类

白龙江流域构造位置特殊,新构造活动极为强烈,而针对本区隐伏活断层勘查的研究较少。高密度电法灵活高效、便于实施,非常适合地形复杂的白龙江流域,但在复杂地质环境下存在着严重的多解性问题。基于大量地球物理数据对该流域隐伏活断层的电性异常特征进行研究,并按照电性异常发生位置及特点将隐伏活断层的电性特征分为五类,可作为断层识别依据的有四类,主要表现为"高(低)阻背景、低(高)阻条带"的电性特征;电性异常难以识别的原因主要由"野外布设"与"地质背景"两类情况造成,每类中又包含多种影响因素。文章的研究成果显示,白龙江流域隐伏活断层的电性异常响应有迹可循,部分可以作为定性或定量描述隐伏活断层的依据,从而为高密度电法在本区隐伏活断层的勘查中提供重要的参考价值。     

TSP-203系统数据采集的改进方案

TSP-203系统（Tunnel Seismic Prediction System）是针对复杂地质条件设置的隧道挖掘超前地质预报系统，目前广泛应用.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化，采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，提高了隧道施工安全和质量.本文针对TSP-203系统的野外工程中遇到的精度和勘探成本问题，根据石油地震勘探的理论方法，考虑系统观测的激发和接收两大因素，提出系统数据采集的改进方法：1）在信号激发方面提出组和爆炸方法；2）在针对信号接受方面提出传感器新的安装改进方法.     

Fhe application of electromagnetic-induction on the measurement of sea ice thickness in the Antarctic

As an important component of the cryosphere, sea ice is very sensitive to climate change. The study of sea ice physics needs accurate sea ice thickness. This paper presents an electromagnetic induction （EM） technique which can be used to measure the sea ice thickness distribution efficiently and its successful application in the Antarctic Neila Fjord. Based on the electrical properties of sea ice and seawater and the application of electromagnetic field theory, this technique can accurately detect the distance between the EM instrument and the ice/water interface to measure the sea ice thickness. Analyzing the apparent conductivity data obtained by the electromagnetic induction technique and drill-hole measurements at same location allows the construction of a transform equation for the apparent conductivity and sea ice thickness. The verification of the calculated sea ice thickness using this equation indicates that the electromagnetic induction technique is able to determine reliable sea ice thickness with an average relative error of only 5.5%. The ice thickness profiles show the sea ice distribution in Neila Fjord is basically level with a thickness of 0.8 - 1.4 m.     

地震数据处理解释一体化在隐蔽油气藏勘探中的应用

Nowadays, it becomes very urgent to find remain oil under the oil shortage worldwide.However, most of simple reservoirs have been discovered and those undiscovered are mostly complex structural, stratigraphic and lithologic ones. Summarized in this paper is the integrated seismic processing/interpretation technique established on the basis of pre-stack AVO processing and interpretation.Information feedbacks occurred between the pre-stack and post-stack processes so as to improve the accuracy in utilization of data and avoid pitfalls in seismic attributes. Through the integration of seismic data with geologic data, parameters that were most essential to describing hydrocarbon characteristics were determined and comprehensively appraised, and regularities of reservoir generation and distribution were described so as to accurately appraise reservoirs, delineate favorite traps and pinpoint wells.     

TSP\|203在隧道超前预报中的应用

TSP\|203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化，采用该系统可以预报隧道工作面前方100 m左右围岩地质体的性质、位置和规模,并可推算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量.本文对TSP\|203系统、工作原理、数据采集及资料解释方面做了系统的阐述.     

TSP 203在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用

TSP203系统是瑞士Amberg工程技术公司最新研制并拥有专利的隧道地震探测仪，专门为隧道超前地质预报而设计的。该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化。采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模，并可算出其岩石物理力学参数，为确定合理的支护参数提供依据，确保隧道施工安全和质量。本文是TSP203系统在云南元磨高速公路隧道超前地质预报中的应用实例。     

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.     

Small fixed-loop transient electromagnetic in tunnel forward geological prediction

Tunnel forward geological prediction is indispensable to tunnel construction. The transient electromagnetic method is widely used in the field of tunnel forward geological prediction. A small fixed-loop transient electromagnetic method adapted to the limited space of a tunnel face is proposed for tunnel forward geological prediction for the first time. This method makes use of a large number of non-central points inside the loop. The obtained numerical simulation and field data show opposite trends owing to mutual inductance and self-inductance. A correction method for the field value of non-central points is proposed. The influences of different parameters are verified and the correction function is established by a test method. The validity of the correction function is verified through controlled field tests. The small fixed-loop transient electromagnetic has been successfully applied to a tunnel under the Weiwu expressway. This method can effectively improve the detection depth and better detect unfavourable geological bodies, such as karsts in front of the tunnel face.     

隧道强干扰环境瞬变电磁响应规律与校正方法:以TBM为例

以隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)为例模拟了隧道强干扰环境下,瞬变电磁超前探测的响应曲线,系统分析了异常体(以直立充水断层为例)与掌子面距离、围岩电阻率差异、TBM长度、异常体规模等条件下的曲线特征和影响规律,发现TBM干扰源表现为低电阻率目标特征,其影响主要集中在早期,对于电性差异较大或目标规模较大的低电阻率异常(充水断层)模型能够明显地通过衰减曲线区分.根据电磁场叠加原理,将隧道腔体中包含TBM模型的响应减去纯隧道腔体响应可以获得TBM的响应信号,以此作为干扰背景,从实际包含TBM和充水断层的隧道模型总响应中减除,获得去除TBM干扰的响应信号.通过8组算例进行对比,发现经过校正的衰减曲线与模型计算曲线吻合较好,视电阻率曲线差异相对较小,能够表现探测区域的电性分布情况,确认该方法在不同情况下的适用性.即使在TBM响应计算时给定背景电阻率与实际电阻率差异达到100%的情况下,依然能够通过校正获得合理的响应信号和视电阻率曲线.该方法不仅仅适用于隧道环境,对于其他诸如地面、航空、半航空、海洋瞬变电磁勘探同样适用.     

海底可控源电磁接收机及其水合物勘查应用

海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测,本文从方法原理出发,采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术,设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、水泥块等部件组成的海底可控源电磁接收机,实现了海洋微弱电磁场信号的高精度采集.海底可控源电磁接收机具有高可靠性、低噪声、低功耗和低时漂的特点.利用研制的海底可控源电磁接收机,在琼东南海域进行水合物勘查,采集得到了可靠的人工源电磁场数据.通过数据处理及反演,获得了研究区海底的电阻率模型,结合地震资料,对高阻异常体进行推断解释,其结果为天然气水合物钻探井位布置提供了电性依据.     

可控源海洋电磁勘探中空气波影响的理论分析和数值模拟

可控源海洋电磁勘探(MCSEM)中空气波对海底电磁响应的影响已为业界所熟知,且已提出了多种压制方法.然而,由于空气波与海水层中其它信号相互作用的复杂性,至今其作用机理及对有效信号的影响方式尚未完全清楚,这也阻碍了浅水域MCSEM油气勘探的应用.本文在前人研究的基础上, 基于一维层状介质的电磁位和电磁场分析,采用电磁场的模式分解理论导出了空气、海水层和海底地层之间的相互作用关系.分析了MCSEM电磁响应的影响因素和空气波的作用机理.以无限水深假想模型、三层介质模型和四层介质模型为基础,导出了水平电偶极子(HED)的横电(TE)和横磁(TM)模式的电磁场关系,分析显示了前人提出的上下行波分离进行空气波压制所存在的缺陷.通过理论和数值模拟知道, 利用横电(TE)和横磁(TM)模式受空气相互作用影响的差异和电磁场水平分量与垂直分量受空气层相互作用影响程度的不同可减弱空气波对有效信号的影响,这将有助于实现浅水域海洋电磁勘探数据的有效利用.