花岗岩地区深部地热构造电磁法探测研究——以福建龙海地区为例

为探查福建龙海花岗岩区深部地热构造,试验音频大地电磁法(AMT)在此类地区的应用效果,在该区域布设了数条AMT测线.经过一系列的数据处理及反演,得到研究区的各条测线的电阻率深度剖面图及电阻率分布平面切片图.该测区AMT研究成果反映了地下2 km深度范围内的地质构造分布基本情况,指示了可能的深部地热构造位置,为深部构造探测提供了良好的地球物理基础资料.结果表明,音频大地电磁法在探测花岗岩地区深部地热构造方面是有效的.     

采集参数对音频大地电磁法二维非线性共轭梯度反演结果的影响研究

非线性共轭梯度(NLCG)算法广泛应用于音频大地电磁法(AMT)二维反演中,并且取得了良好效果.本文以Rodi(2001)提出的大地电磁法二维NLCG反演理论和算法为基础,开展AMT野外数据采集参数(测线长度、点距、频点数)对二维反演效果的影响研究.通过低阻理论模型的试验结果表明:野外数据采集参数的选择应该以探测目标体的规模、深度以及背景电阻率为依据,测线长度应大于目标体宽度和探测深度的两倍以上,异常体上方测点数及探测深度范围内的频点数至少大于三个.     

高密度电阻率法在海底金矿含水构造探测中的应用

海底金矿上覆岩层中含水直接对矿床的开采构成威胁,选择山东三山岛金矿新立矿区海底-135m水平沿脉巷道,采用地球物理高密度电阻率法对该巷道635m测线以下200m深度范围内岩体中的含水构造进行了坑道探测,利用三种装置(温纳装置(Wenner)、偶极装置(Dipole-Dipole)、Schlumberger装置)进行实施,相互验证,取得了很好的探测结果.温纳、偶极和Schlumberger三种装置的视电阻率反演结果反映在测线(-135m沿脉巷道)以下至30m深度为一高阻层,表明自-135~-165m的岩体中已不含水或含少量的水;测线以下30~60m段为低阻层,反映-165~-200m的岩体中含基岩裂隙水;测线以下大于60m的地段为特高阻层,反映-200m以下岩体含水性逐渐变差.该探测结果与矿区水文地质结构调查分析结论具有很好的一致性,表明了坑道高密度电阻率法探测含水构造是可行的.     

岩溶区地下溶洞综合物探探测试验研究——以福建省永安大湖盆地为例

基于隐伏岩溶区地下溶洞的发育特征对城市开发建设的影响,利用综合物探方法开展灰岩区地下溶洞探测试验研究,获得地下溶洞探测物探方法的有效性具有重要的理论意义和应用价值.通过对包括福建永安大湖盆地内两处岩溶国家地下水监测井钻孔旁在内的三条综合物探剖面选用电测深法、高密度电法和微动探测法进行试验,并与钻孔资料进行对比分析、总结各种方法的岩溶物性特征,为探测地下溶洞提供物理依据.试验结果表明:区内地下溶洞在电测深和高密度电法勘探结果上主要表现为低阻异常,在微动探测成果上表现为S波速度低速异常;视S波速度为300～850 m/s及视电阻率小于100Ω·m的半圈闭低阻异常,可作为研究区判断地下溶洞的地球物理依据.上述三种地面物探方法探测地下溶洞的有效性依次是:电测深法高密度电法微动探测法.对隐伏岩溶大范围进行地面探测时应结合测区的实际条件(如地质构造、地下水、溶洞充填物等情况)选用综合物探方法,并进行对比映证,从而揭示研究区的隐伏溶洞的分布发育规律,以此来指导岩溶区工程勘察,为钻探孔布置提供地球物理依据,减少钻探工程量和缩短探测周期.     

井下地电阻率观测的探测深度初步研究

对井下地电阻率观测的探测深度进行了研究,计算了均匀半空间和给定结构参数的水平层状介质模型在不同装置电极埋深下的探测深度,分析了探测深度与装置电极埋深和介质电阻率结构之间的关系,得到如下结果:①与地表观测相比,在供电极距为1 km左右时,探测深度随装置电极埋深的增大而增大,且增大的速度与装置电极埋深密切相关;当装置电极埋深h < 100 m时,探测深度的增大速度远小于装置电极埋深h≥100 m时. ②当装置电极埋深h < 50 m时,与地表观测相比探测深度增加很小,不超过10 m;当装置电极埋深相同时,供电极距越大,与地表观测相比探测深度增加得越小. ③对于水平层状电阻率均匀分层结构,在装置电极埋深相同的情况下,下伏低阻结构的探测深度显著大于下伏高阻结构.本文的研究结果表明,为了观测到深部电阻率的变化情况,首先需要查明测区电性结构,再进行综合分析,以确定井下地电阻率观测的装置电极埋深,其结果为深部电阻率变化研究提供了理论基础.      

广域电磁法在湘西北海相页岩气勘探中的应用

广域电磁法在南方山地有着探测深度大、效率高等优势,在油气资源勘探中有着重要的作用.广域电磁法可以在过渡带进行测量,以较小的收发距探测较大的深度,提高了精度和野外效率.湘西北海相页岩气探测揭示了该区碳质页岩的含碳量较高,相对上、下地层显示为低阻的特征.对测区六条测线进行了数据处理,形成的视电阻率断面图与地震剖面对比显示广域电磁法的探测效果明显.     

基于全区视电阻率的半航空瞬变电磁法对低阻薄层的探测能力探讨

针对使用感应电动势定义全区视电阻率会出现"二值性"的问题,本文采用与电阻率一一对应的垂直磁场分量结合二分搜索算法计算全区视电阻率,这使得全区视电阻率具有唯一性和可靠性.将全区视电阻率的概念引入到半航空瞬变电磁法中,在此基础上,建立以中间层为低阻薄层的三层地电模型,分别绘制了不同低阻薄层埋深与层厚比、围岩与低阻薄层电阻率比的全区视电阻率异常曲线图,并分析其全区视电阻率异常曲线形态及变化规律,通过计算其相对误差,分析并归纳了半航空瞬变电磁法对低阻薄层的探测能力.结果 表明全区视电阻率对地下低阻薄层分辨率较好,能较好反映地电断面信息,这对半航空瞬变电磁法有效探测低阻薄层具有实际的指导意义.     

高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用

从煤矿采空区诱发的地质灾害对国民经济建设的危害和采空区探测与治理的现实意义出发,总结了煤矿采空区探测中的地球物理方法技术现状,分析了开展煤矿采空区地球物理探测的物性差异前提.在简要介绍高密度电阻率法和瞬变电磁法基本原理的基础上,结合我国新疆某地区的探测实例,研究总结了高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用效果.结果表明,由于煤矿地下采空区和未采区之间存在有明显导电性(电阻率)差异,使用高密度电法和瞬变电磁法综合勘察煤田采空区效果较好,工作区120 m以上浅部采空区采用高密度电法探测,其定量解释结果精度较高,而100~350 m深度范围内采用瞬变电磁法探测作定量推断解释效果较好.文章还结合应用实例探讨了利用高密度电阻率法评价煤矿采空区注浆治理效果的可行性.     

裸露岩溶区地下河管道综合地球物理方法探测研究

本文选取桂林市海洋乡裸露岩溶区地下河管道分别进行了可控源音频大地电磁法、三极电测深法和充电法试验对比研究,其综合成果得到了钻探验证.试验研究表明,充电法对具有出口、进口或天窗的地下暗河定位追踪准确,效果明显.可控源音频大地电磁法探测深度大,横向分辨率高,对寻找深部构造破碎带具有独特的优势.三极测电深法受场地条件、高阻围岩和地形起伏影响较大,不能满足对地下暗河的定位要求.     

层状介质中地下瞬变电磁场全空间效应

全空间效应是矿井瞬变电磁方法固有的特殊理论问题之一.建立了3种典型的层状地质模型,采用时域有限差分法求解Maxwell方程,并引入电磁波衰减因子EA(dB),来分析全空间效应的影响特征及影响因素.研究结果表明,地下瞬变电磁法工作装置中,分离回线装置对低阻目标层的探测效果优于重叠回线装置;相对于半空间低阻层瞬变响应,全空间低阻层瞬变响应的时间范围更宽,因而需要更长的观测时间;全空间效应影响因素为顶、底板内低阻层相对电阻率差异大小和目标层深度与厚度,当目标层电阻率大于顶板内低阻层电阻率时,所观测响应主要为低阻层响应,此时将会增大资料解释的难度.此外,研究还显示,瞬变电磁法对低阻层的纵向分辨率与低阻层厚度相关,厚度越小分辨率越高,当厚度较大时,其纵向分辨能力较差.研究成果为实际工作参数选择及资料处理与解释提供了参考.     

红层区岩溶塌陷调查地球物理勘探技术应用研究

探讨了高密度电法、高精度重力法、地震反射法和主动源面波法在浅覆盖红层碎屑可溶岩塌陷地区对土洞和浅部溶洞的探测效果.通过各方法与动力触探、钻探资料的对比发现:地震反射法能评价潜在土洞的大小和埋深,在地震反射时间剖面上呈现同相轴错断、缺失的特征.不同极距的高密度联剖曲线正交点点位能评价溶洞的发育方向;反演的横波低波速段和电阻率剖面低阻圈闭区、"V"型区与溶洞的顶底板埋深吻合;在同等探测深度情况下,小点距的高密度电法具有更高的分辨率.高精度重力布格曲线上的"V"型低值区能定性评价潜在土洞和溶洞的发育.在红层塌陷区进行地球物理调查时,对土洞的探测推荐使用地震反射法和高精度重力法组合,对浅部溶洞的探测推荐使用高密度电法、主动源面波和高精度重力法组合.     

综合物探方法在碳质灰岩库区岩溶渗漏带调查中的应用研究

桂林市全州县洛潭水库常年处于不能正常蓄水状态,水量少,水位浅,为了查明桂林市全州县洛潭水库岩溶渗漏带发育的位置,为帷幕灌浆提供依据,笔者采用综合物探方法对库区进行研究,研究结果表明:受碳质灰岩影响,高密度电法及跨孔电阻率透视对低阻异常体辨识度降低,高密度电法低阻反演异常体范围变大,α2装置对低阻异常体的分辨率小于β装置,跨孔电阻率透视在低阻异常段电阻率等值线容易形成圈闭现象;在碳质灰岩地区,地震折射法、地震反射法及微动法受碳质影响小,采用该三方法组合的方式能较好的确定岩溶渗漏带发育的位置及分布范围;1号岩溶渗漏带分别通过7-2测线515~534 m测点段及大坝钻孔ZK1~ZK2,7-2测线534~592 m测点段为1号岩溶渗漏带隐患区;2号渗漏带分别通过7-2测线655~672 m测点段及大坝钻孔ZK7~ZK8,钻孔ZK6~ZK7为2号岩溶渗漏带隐患区,1、2号渗漏带主要为裂隙渗漏.     

CSAMT方法在寻找隐伏金矿中的应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用是百里店矿山多种地球物理研究的一部分．由于激发极化法（IP）的穿透率和分辨率是与几何因素密切相关,对于较深部的地质特征,靠IP法不容易分辨出来．CSAMT较好地解决了这个问题,首先,根据区域地质背景、成矿条件和矿区岩石物性特征,开展了面积性的激电测量,进而开展了CSAMT方法的探测研究．通过对CSAMT原始数据的分析解释,发现测区深部存在两条低电阻率梯级带,其中一条为陡倾斜;另一条为缓倾斜,两者在地下800m左右深度处相互斜交．经地质推断解释认为：这是测区内金矿的主要控矿、导矿及容矿构造．     

ERT在西北干旱区隐伏断裂探测中的应用研究

高密度电阻率成像法(ERT)结合了电剖面法和电测深法的优点,在断裂构造探测方面有其独到的优势.但在ERT实际应用时尚存在电极装置有效性和电极距优化等问题.在西北干旱区还存在接地电阻高而导致无法供电的问题.本文即是针对这三方面问题,选取西北地区一条典型断裂—信泉断裂,开展了实验研究.在垂直于该断裂方向上布设了四条测量剖面,开展了接地电阻降阻、电极装置和电极距实验.实验结果表明:(1)浇入自来水和Na Cl溶液,并使电极与周围介质紧密接触,可以很好的解决新疆干旱地区接地不良的问题(2)ERT不同装置形式和电极距可从不同侧面反应剖面特征,在实际应用中应综合分析不同装置和不同电极距探测结果,以获得丰富的剖面信息(3)信泉断裂的电性特征为:在反演电阻率剖面上有明显的错断,破碎带为低阻板状体异常;断裂上盘低阻层厚度小,下盘低阻层厚度大;断裂西段覆盖层变薄甚至局部地段基岩裸露,断裂中部覆盖层厚度较厚.     

基于高密度电法温纳装置的三维电阻率反演应用

在金矿采空区钻孔定位时,较多地依据二维高密度电法剖面反演来计算采空区的位置及产状,由于金矿采空区产状变化复杂,二维反演仅反映了采空区沿纵断面的展布形态,因采空区影响范围内测点较少至使反演目标边界误差较大,盲目布设钻孔会造成探测成本的提高,为实现精确探查,精准反演采空区的边界范围、走向及倾向,提高钻孔准确率,降低勘察成本,在蓬莱大柳行金矿试验通过布设多条等距高密度电法剖面(剖面间距为50 m、点距20 m),构造了不均匀测网,利用高密度电法仪采集温纳排列测深数据,将该排列数据进行了对称四极测深数据格式转换.采用该测网建立了三维电阻率反演数据格式,进行了三维电阻率反演,经钻探验证采空区中心埋深与三维电阻率反演低阻体埋深误差3.1 m.最终反演迭代精度与二维高密度电法剖面反演精度相差9.5%,为准确布钻提供资料.     

高密度电法数值模拟及其在寻找北京人头盖骨化石中的应用

为寻找埋藏在地下两米以内深度装有文物的木箱,采用高密度电阻率方法进行了探测.在完成三维正演与二维反演数值模拟的基础上进行了野外数据的反演解释工作,利用三维局部异常体的正演响应特征及二维反演结构与真实模型的对应关系,对实际的数据进行了认识解释,得到了目的层的异常体可能是地道而不是木箱的初步结论.实际表明,利用高密度电法来进行浅层的探测是可行的.     

沿河开发建筑场地之隐伏沙洞的电阻率层析成像

采用电阻率层析成像二维测量的方法,对河南省三门峡市沿河开发的建筑场地进行了勘探,获取了地下隐伏沙洞的准确位置、埋藏深度、含水情况、尺寸大小等。说明电阻率层析成像二维测量的方法在地下隐伏沙洞的探测中是行之有效的;地下隐伏沙洞在没有水体存在时,电阻率层析成像二维测量成果图中反映的一般都是高阻异常封闭圈。如果有水体存在,其异常则表现为低阻异常封闭圈。     

BZ参数瞬变电磁法的优势及在沿海滩涂区的验证试验

随着我国一系列发展战略的实施,在沿海滩涂区等低阻环境下开展电磁法深部探测工作的需求越发迫切.传统瞬变电磁法(TEM)一般观测感应电动势(dBz/dt)参数,其响应函数复杂,数据解译难度大,且衰减极快,勘探深度较小,不能满足深部探测的需求.而瞬变电磁法的感应磁场(Bz)参数具有响应函数单调、衰减速度慢等优点,深部探测应用前景广阔.本文首先从理论上讨论了TEM的Bz参数相比dBz/dt参数在响应曲线形态、探测深度等方面的优越性,然后在某沿海滩涂区开展了野外验证工作.理论分析计算和野外试验结果表明,TEM的Bz参数相较于dBz/dt参数有诸多优势,基于Bz参数的瞬变电磁法在滩涂区的极低阻条件下仍具有较强的分层能力、较大的探测深度和较强的适用性.     

三维高密度电阻率E SCAN法有限元模拟异常特征研究

工程电法勘探中，常需要探测埋深不大、规模较小、分布复杂的目标体，对探测方法的精度要求较高.由于三维高密度电阻率法数据采集密度大，可对目标体进行多方位观测，是目前工程探测中常用的方法之一.本文对三维高密度电阻率E SCAN法的视电阻率异常特征进行研究.设计几种典型地质体模型，利用有限单元法进行正演计算，并分析其异常特征和分布规律.算例结果表明，E SCAN法对低阻体的分辨能力强于高阻体.无需对所有电极进行扫描供电观测，即可分辨地质体电性特征及水平位置，但观测结果难以分辨地质体纵向延伸.     

三维高密度电阻率ESCAN法有限元模拟异常特征研究

工程电法勘探中，常需要探测埋深不大、规模较小、分布复杂的目标体，对探测方法的精度要求较高.由于三维高密度电阻率法数据采集密度大，可对目标体进行多方位观测，是目前工程探测中常用的方法之一.本文对三维高密度电阻率ESCAN法的视电阻率异常特征进行研究.设计几种典型地质体模型，利用有限单元法进行正演计算，并分析其异常特征和分布规律.算例结果表明，ESCAN法对低阻体的分辨能力强于高阻体.无需对所有电极进行扫描供电观测，即可分辨地质体电性特征及水平位置，但观测结果难以分辨地质体纵向延伸.