磁激电方法技术试验研究

激电法是矿产勘查的主要方法技术,其中应用最多的是电激电法,但电激电法在接地条件困难区(倒石堆、沙漠、戈壁、永久冻土)难以发挥效果,为了发展不接地的磁激电技术,在对磁激电法的基本原理、方法技术、数据处理等方面进行研究的基础上,开展了磁激电法与电激电法的对比试验,并对试验结果进行了分析。     

一种新型动电测井探测器研究与实验测试（英文）

目前对动电测井的研究主要集中于数值模拟和岩石物理实验。为研发出能下井测量的动电测井仪器,进行了一系列实验研究工作。文中介绍了一种融合了不同结构和材料要求的新型声电复合式动电测井探测器的结构及原理,对声、电信号接收器在仪器机械设计上无法布置在同一位置的难题也提出了解决方法。在水池中对其辐射声场特性进行了测试,计算了辐射声场声压及发射电压响应,分析了基于相控线阵的阵列式声波发射探头的指向性及实际应用效果。研究表明,在源距1500 mm处产生的声压可达47.2 kPa,且会随着激励声源主频增大而减小。随着相邻声波发射子阵激励信号延迟时间的增加,辐射声束主瓣会发生明显偏转,主瓣方向的能量也逐渐增强,可有效增强声电转换效率。本文为探测器研制及开展井下动电测井研究奠定了重要基础。     

震电勘探方法在大庆油田的实验研究

为检验前苏联和美国提出的某些震电勘探方法的实用性,在大庆开展了震电勘探方法实验,包括直流电场对地震波的影响以及地震波与电磁波的相互激发。实验是通过自制的电场前置放大器和已有的商用仪器在野外进行的。实验发现,在１０Ａ直流电场环境下,地震叠前炮记录上反射同相轴连续性变好,接收到第一类震电效应所引起的伴随电场和转换电磁波,这对震电勘探在大庆的进一步应用具有重要意义。     

地层波速的电缆和随钻动电测井实验研究

基于孔隙介质动电效应的测量方法在油气勘探领域有着巨大的潜在应用价值.本文针对理论预测的随钻动电测井可削弱钻铤波对地层声波干扰的问题,设计了室内随钻动电测井实验装置和测量系统,并在小尺寸砂岩模型井中开展了随钻动电测井实验研究.为了突出随钻动电测井技术的特点,本文先在砂岩模型井中进行了电缆声波测井和电缆动电测井实验测量,获得了地层声波的传播速度.然后又在同一模型井中进行了随钻声波测井和随钻动电测井实验,记录了这两种情况下的测井全波波形,比较了电缆声波/动电测井和随钻声波/动电测井的差异性,并进一步分析了钻铤波和井中动电转换信号的传播特性.本文还通过随钻动电测井的时域波形提取到被测地层的纵横波速度,从实验角度验证了随钻动电测井技术测量地层波速的可行性.此外,本文实验结果对随钻动电测井的仪器设计及现场测量也有参考意义.     

多极源随钻动电测井波场特性实验研究

探索基于孔隙介质动电效应的随钻测井新方法是当前测井勘探领域的热点研究之一.本文针对随钻测井情况下的动(声)-电转换机理,在砂岩模型井中进行了多极源(单/偶/四极源)随钻动电测井实验研究,记录了井中声波激发动电转换波场的时域波形,给出了各分波的时间-速度图,并与多极源随钻声波测井数据进行对比,结果表明:钻铤波诱导的动电转换信号在随钻动电测井全波中的相对幅度显著降低,从而可准确提取到地层声波的传播速度,实现了利用随钻动电测井方法测量地层波速的目的,验证了随钻动电测井技术可有效抑制钻铤波的思想.本文还进一步分析了钻铤波的动电耦合特性,并结合有机玻璃模型井中随钻动电测井和无井孔模型下的随钻声波测量,研究了伴随钻铤波电场信号的传播特性和衰减规律,深入探讨了随钻动电测井全波中钻铤波被削弱的原因,并给出了定量的实验数据分析,为随钻动电测井理论模拟的解释提供有效实验数据支撑.     

动电测井实验研究Ⅰ:渗透率的评价

本文针对流体饱和孔隙介质的动电效应,在砂岩模型井中开展了动电测井实验研究.记录到渗透率不同模型中单极源动电测井的全波波形,清晰地观测到了伴随纵波、横波和斯通利波的动电转换信号,给出了本文实验条件下,动电测井全波中各分波的幅度,并通过电声比的大小说明了各分波的动电转换能力.实验结果表明:孔隙介质动电效应与渗透率密切相关,动电信号的幅度随着地层渗透率的增大而增加,在高渗透率地层中记录动电信号的幅度较大,这一特性可用于地层渗透率的井下动电评估.本文实验结果还验证了动电测井的可行性,同时指出:与声波测井相比,动电测井信号对地层渗透率更加敏感,这为渗透率等地层参数的井下动电测量奠定了实验基础.     

饱和岩石的动态渗透率和动电耦合系数解析式

动态渗透率和动电耦合系数是描述岩石中渗流波动和弹性-电磁耦合波效应的重要参数.本文基于毛细管束模型,提出了流体饱和孔隙介质的动态渗透率和动电耦合系数的解析表达式和简化表达式,并通过与前人近似式结果的对比,分析了不同表达式的合理性和适用性.在此基础上,理论分析了孔隙几何形状和孔径分布对渗透率和动电耦合系数的频率响应以及井孔震电耦合波场的影响.研究结果表明:当认为孔道均匀且达西渗透率、孔隙度和弯曲度恒定时,孔隙几何形状的影响很小,可以忽略,而前人的近似式高估了孔隙几何形状的影响;孔径分布的影响显著,随着孔径分布的增大,渗透率的临界频率显著减小,动电耦合系数的临界频率显著增加,震电测井的斯通利波及其伴随电场幅度显著增大.     

震电效应研究进展与前景展望

震电效应是引起地震电磁异常现象的主要因素。本文介绍了震电效应现象,并分别就震电效应的观测、试验及理论研究进行了综述,最后对震电效应研究及应用前景进行了讨论。     

基于全波形采样的激电多信息提取方法研究与应用

激电法是地质勘查中的一种重要方法,时、频域测量各具优势,但传统的时、频域测量实现方法相对独立.根据频域和时域可相互转换的理论,本文提出一种基于全波形采样的时频激电多参数提取的地球物理数据处理方法.采取时间域激电法的观测模式,接收机高精度同步记录整周期电压-电流全部采样点的波形数据,通过该文提出的处理方法,仅一次供电和测量即可提取多种时、频域激电参数:时域激电的视电阻率、视极化率和频域激电的多频视电阻率、视相位、视频散率、去耦后的视相位等参数.在云南保山某典型矿区开展方法的试验应用,提取了地质体大量的相关激电信息,总结了目标体的激电参数响应规律.应用结果表明,该方法便捷高效,抗干扰能力强,相较于传统的时域激电测量,多种参数组合可提升对目标地质体的认识,增强激电法的应用效果.     

动电测井实验研究Ⅱ:伴随动电场和界面动电场

动电效应指孔隙介质中与固/液界面的双电层和孔隙流体渗流有关的弹性-电磁耦合现象,探索基于动电效应的勘探和测井新方法则是石油工业重点关注的研究方向之一.本文对流体饱和孔隙介质中的动电效应进行了实验测量研究,记录到了不同模型井中伴随声波的动电转换信号和界面动电转换信号,对比分析了这两种动电信号的产生条件及传播特性,验证了理论分析结果,并进一步研究了动电信号的分波成分及其与声波信号的关系,探讨了声源激发模式、电极接收方式及数据处理方法对动电信号的影响,为动电测井仪器设计奠定实验基础.     

Pre-Seismic Electromagnetic Effects

Along with intense rock strain and rock bursting processes at the late stage of earthquake preparation, mechanical-electrical energy conversion appears in the seismogenic region and its nearby rock formations, which correspondingly stimulate certain electromagnetic effects. The paper mainly analyzes the pre-seismic electromagnetic effect of the ionosphere and proposes a method of monitoring VLF radio waves over the additional ionized region and so on. It is deemed that the method is of significance for short and imminent term prediction of strong earthquakes.     

利用煤体破裂电磁信号进行局部震源定位方法研究

准确预测煤岩破裂震源方位,确定采掘工作面重点灾害区域,可以使煤岩动力灾害防治措施更为有效.根据煤岩变形破裂电磁效应规律和电磁波基础理论,提出了一种利用电磁信号能量来确定局部震源方位的方法,并通过实验室定向接收实验和平煤十矿现场测试验证该方法的有效性.结果表明,电磁信号强度随着煤岩体应力状态变化而变化;两个正交天线接收的电磁信号能量分别与各自接收夹角余弦值的平方成正比,利用此比例关系可以确定震源的方位;电磁信号定位方法与静态指标法预测局部区域危险性具有较好的检验一致性.研究成果为煤岩动力灾害重点灾害区域的判定提供依据.     

长江口以东6.1级地震前后的电磁辐射现象探讨

利用崇明地震台电磁辐射观测记录,分析了１９９６年１１月９日长江口以东６．１级地震前后的电磁辐射前兆信息的主要特征,探讨了前兆电磁辐射方法在短临地震预报中的应用,说明了该方法是目前短临地震预报中较有希望的方法之一。     

电磁波脉冲数值预报地震方法的探讨

叙述了判别电磁波脉冲数值异常的方法,探讨了运用电磁波记录仪记录的异常进行地震3要素预报的问题.     

DEEP TECTONIC STRESS CHANGE BASED ON LONG-TERM APPARENT RESISTIVITY TIME SERIES: A CASE STUDY FROM NORTH SECTION OF YISHU FAULT ZONE

Almost all the destructive earthquakes, so called tectonic earthquake, are produced by tectonic movement. The tectonic movement will cause resistivity changes in the earth. It's valuable for strong earthquake forecast to study the relationship between the resistivity change and tectonic movement. According to magnetotelluric sounding method, we establish a robust estimate method to calculate the long-term apparent resistivity from seismic station monitoring data. We first use 1D layered earth models to test the sensitivity of this method. Then we process the continually observed long term electromagnetic data in 4 years (from 2011 to 2014) from Anqiu seismic station which is very close to the north section of Yishu fault zone. The apparent resistivity curves and the apparent resistivity time series for different frequencies are obtained. The time series show the resistivity increase in the selected 4 years, which is in good agreement with the GPS baseline data. This also satisfies the results from rock mechanics experiments on deep rocks (upper mantle) that the resistivity will increase with improved stress in a high temperature and pressure environment. The method is valuable for studying electromagnetic precursor of strong earthquakes and strong earthquake prediction.     

中强地震前地磁极化异常特征及其与后续地震的关系

基于国家地磁台网中心的地磁秒采样数据, 采用地磁垂直强度极化法, 计算了2019年1月1日至2020年7月31日全国各地磁台站的极化值, 对2019年中国大陆西部(110°E以西)极化异常进行了分析, 研究了2020年于田M_S6.4等中强地震前地磁极化异常变化特征及其与后续地震的关系。 研究发现: ①地磁极化异常具有空间成组特征, 即空间上多个地区可以同时出现地磁极化异常; 地磁极化异常一般被认为是震前震源区发生断层蠕动或岩石破裂导致的电磁辐射, 这意味着震前可能会有多个地区同时发生断层蠕动或岩石破裂, 这一现象似乎表明有一个“力源”在主导多区域同时发生断层蠕动或岩石破裂。 ②地磁极化异常的后续地震具有成组特征, 即一个地区出现极化异常后可能发生多次地震。 该现象对日常会商分析具有重要参考意义, 即此类异常发生预期地震后可能还会有类似地震的发生。 ③以往的一些研究认为地磁极化异常一般在震前2—3个月出现, 但本研究发现极化异常出现后10个月在异常区域仍然会发生地震, 这表明电磁辐射异常可能不仅仅是短临异常, 还可能具有中期指示意义, 即断层蠕动或岩石破裂发生时间可能在震前近1年左右便已开始。 这一发现对目前许多类似地震电磁异常研究仅仅分析异常后3个月左右内地震提出了挑战。     

地震"ULF"电磁扰动接收原理及异常特征

经过多年辛勤的努力,地震预报取得了一定的进展,但具有实际意义的短临预报还有待解决。与地震相关的电磁异常现象近来被认为是一种有希望解决地震短临预报的有效方法。在宽频范围内已经积累了前兆信号事件,ULF现象是其中有效的方法之一,短期预报很有希望通过ULF方法来实现。本文主要介绍探测ULF电磁扰动方法的接收原理和异常特征。     

六安地震台TJ-Ⅱ井下体应变观测与资料初析

介绍了六安地震台TJ-Ⅱ体应变仪安装井的地质构造特点与井孔岩芯物理特性,以及TJ-Ⅱ体应变仪在六安地震台的运行情况。通过对六安台TJ-Ⅱ一年多来观测资料映震效应与区域前兆异常分析,初步分析了区域地下形变对大别山区未来中强地震预测研究的实际意义。     

Principle and mathematical method for inverting stress State of a medium from the remote sensing data

It has been proved through experiments that the electromagnetic radiation energy of a substance will vary when stress acts on the substance. This moment, the electromagnetic radiation energy (observation value) received by the remote sensor is triggered not only by the substance temperature and also by the stress. Separating quantitatively these two kinds of electromagnetic radiation energy and then inversing the actual temperature state and stress state of a medium is a matter with practical significance in earthquake prediction and stability monitoring for the large-scale geotechnical engineering. In this paper the principle and the mathematical method for inversing stress by using multiband remote sensing data are discussed in detail. A calculation example is listed.     

Establishment of the ELF Network in Yunnan and Electromagnetic Precursory Monitoring Results of the Yangbi MS5.1 Earthquake on March 27, 2017

This paper summarizes the layout of the Yunnan seismic ELF electromagnetic observation network, site selection, ELF electromagnetic instrument system, data processing and other construction. The principle and method of using the ELF electromagnetic wave technique to monitor and predict earthquakes are expounded. The long term monitoring of ELF electromagnetic fields is carried out in the Yunnan earthquake prone area, and at the same time, the changes in electrical parameters and spatial electromagnetic fields of the regional crustal medium structure are monitored. The functions such as automatic, quasi real time, remote monitoring, network monitoring, data processing specialization, data service, data sharing and industrialization of the ELF electromagnetic observation data have been realized. In order to capture the deep electromagnetic precursory information of the earthquakes, service for earthquake prediction research, which has broad application prospects and development potential. Through the research of the seismicity of Yunnan in the trial run period of the project, the preliminary results of the extreme low frequency electromagnetic observation of the Yunnan earthquake in recent years are given. The electromagnetic precursors and the electromagnetic effects of the Yangbi earthquake are recorded. In the 3-month period before the earthquake, the power spectrum of the electric and magnetic fields, the apparent resistivity and the impedance phase in the observed signals are all abnormal, and gradually increased with time. The maximum value is reached 20 days before the earthquake, and an earthquake occurs when the change is restored to normal.