福州八一水库—尚干断裂的高密度电法和瞬变电磁法试验探讨

为了检验高密度电法和瞬变电磁法在城市活断层探测中的有效性，在福州市区及周围进行了试验探测，文中主要介绍对八一水库-尚干断裂的探测结果。八一水库-尚干断裂是一条穿过福州市区的主要断裂带，其主断裂在八一水库测区位于一条由新店通往古城的水泥马路东侧，在横向上表现为东西宽几十米的电阻率低异常带，在纵向上从盖层底部向下延伸到基底深处。试验表明，高密度电法和瞬变电磁法可以互相补充和验证，从而提高整体探测效果。     

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.     

城市活断层探测中电磁噪音和环境干扰对浅层电磁方法的影响

城市噪音主要指由于城市设施和人类活动 (如电网、管线、通讯设备、建筑物、交通等 )对电磁信号的干扰。克服城市噪音、提高信噪比是保证城市活断层的电磁探测能否成功的关键。因而 ,在福州市活断层的电磁试验探测中 ,噪音观测与分析被列为试验的一项重要内容 ① 。文中将主要讨论不同类型的噪音对高密度电法 (DC)和瞬变电磁法 (TEM)的影响 ,并提出一些实用的解决办法。试验表明 ,影响高密度电法观测质量的主要因素是地下噪音源 ,如地下管道、地下电缆等 ,地面以上噪音的影响相对较小。对于瞬变电磁法 ,不管地面以下还是地面以上的噪音源都将产生影响。但是 ,只要仪器的性能好 ,对不同噪音源采取相应的措施 ,可以获得满意的结果     

瞬变电磁法探测复杂地形不积水采空区的应用

针对高密度电法在探测煤矿不积水采空区对地形有严格要求的实际情况下,在煤田地表条件较为复杂的地区,采用受地形影响较小的瞬变电磁法反映地下不积水采空区的电性特征的研究与应用就有了重要的实际意义。为此首先从瞬变电磁法的基本原理出发,介绍瞬变电磁法的基本公式和正演方法;其次,结合不积水采空区的地球物理特征,设计正演模型,根据计算结果提出在地形条件复杂,不适合高密度电法施工的地方,采用小线框、配合高发射频率和大发射电流的瞬变电磁方法,探测地下高阻目标体的电性特征,推断不积水采空区的分布;最后,结合实际工程进行瞬变电磁法探测煤矿不积水采空区的实践,得到结论与实际钻探结果相符。应用效果表明,瞬变电磁法在一定程度上能够完成煤矿不积水采空区的探测,对煤矿安全生产起到了的参考作用。     

高密度电法与瞬变电磁法在戈壁区找水的联合应用

为准确掌握地下水资源的动态变化,有效支撑生态环境的可持续发展,在新疆哈密某矿集区利用高密度电法与瞬变电磁法联合进行物探勘查,对地下含水层与隔水层进行预判。经验证,高密度电法与瞬变电磁法的组合,有效指导水文钻探施工,为同类地质条件下物探手段的选取和应用提供参考。     

高密度电阻率法在西藏日喀则地区隐伏断裂探测中的应用

以跨谢通门—青都断裂的两条高密度电阻率法探测资料为基础, 对高密度电阻率法在青藏高原日喀则地区隐伏断裂探测中的首次应用进行了详细介绍． 所获取的高密度电法剖面显示, 该断层的电阻率异常特征清晰, 其上断点埋深可达20—30 m, 较浅层人工地震探测所揭示的断层上断点埋深(50 m)更浅, 结合地层年代资料推测该断裂的最新活动时期为早—中更新世． 探测结果表明: 高密度电法剖面清晰地显示了断层在浅部松散层的延伸, 适用于日喀则地区的隐伏断层探测; 相较于浅层人工地震探测, 该方法对浅部松散层的探测具有明显优势, 一定条件下能够更好地揭示断层上断点埋深, 可与浅层人工地震探测形成互补． 需要指出的是, 在应用中需重视测区水文地质及地层发育情况对探测的影响．      

高密度电法在大盈江隐伏断裂探测中的应用

简述了高密度电法基本原理,采用高密度电法对盈江盆地南侧的大盈江断裂隐伏段进行了探测。结果表明,大盈江断裂断错全新统地层,推断大盈江断裂为全新世活动断裂。结合探槽开挖结果对高密度电法揭示的隐伏断裂进行了验证,确定了大盈江断裂的走向、具体位置和活动时代。研究表明,高密度电法对隐伏断裂探测是一种简单易行的方法,同时为盈江县工程建设及防震减灾规划提供了依据。      

综合物探方法在土石坝渗漏联合诊断中的试验研究

土石坝渗漏问题是制约水库大坝安全运行的重要隐患,准确查明大坝渗漏的病因以及靶区的空间展布是有的放矢实施加固的关键.针对土石坝隐患的空间位置信息多变、周围介质复杂等难点,单一探测手段在识别病灶方面存在误判、漏判等问题,考虑到电阻率对水敏感的特点,提出联合并行电法和瞬变电磁法优化诊断土石坝渗漏隐患的思路.为查明戴家坞水库渗漏的病灶,利用并行电法快速获得大坝坝体段不同高程下的二维视电阻率图像,分析比较了AMN、MNB以及AMN&MNB装置的反演结果,还采用瞬变电磁法对大坝两坝肩并行电法盲区部位进行补充探测,并依据成果进行防渗处理.试验结果表明,并行电法有效指示出大坝坝体段的渗流异常,综合多剖面异常信息能追踪到渗漏路径;AMN&MNB装置的反演结果有效吸收了AMN、MNB的局部高分辨的优势,对大坝边界以及隐患规模的细节刻画更清晰;结合二次场响应曲线和视电阻率图像,瞬变电磁法很好揭示出大坝坝肩K0-005～0+002 m段的渗漏通道,同时有效规避了硬化路面电极接触不良的难题.经对综合推断隐患区进行灌浆处理,大坝渗漏量明显降低,从而佐证了两种方法优化联合的可行性.研究成果可为水库大坝隐患的全面、精细探查提供技术支撑.     

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.     

福州市活断层探测与地震危险性评价

大量震例研究表明，活动断层产生的直下型地震对城市的破坏非常严重，应用先进有效的地质与地球物理探测技术，准确地探明城市之下及附近活动断层分布，确定直下型地震的震源和危害性是我国城市减灾工作面临的一个非常急迫的实际问题。《福州市活断层探测与地震危险性评价》项目作为中国地震局全国城市活动断层探测的试点与示范项目于2001年初开始实施，2004年8月通过中国地震局的验收。项目围绕解决城市范围内的断裂定位、定年、定性、深部背景、地震危险性和危害性及防震减灾对策等一系列科学问题，通过“初查与目标区主要活断层鉴定”、“深部地震构造环境探测”、“地震活断层鉴定与危险性评价”、“地震活断层的详细探测”、“地震活断层危害性评价”和“活断层地理信息系统建设”等阶段的探测和评价工作，同时在福州市城、郊区全面开展壤中气汞、土壤汞、气氡、地质雷达、多道直流电法、瞬变电磁法、浅层地震折射法、浅层地震反射法、勘探震源效果对比、用于建立福州盆地埋藏第四系(标准)剖面的钻探等多种手段的试验探测，总结各种试验探测的技术指标和实践经验，在活断层的综合试验探测、定位定年、地震危险性和危害性评价等方面取得了下列成果与结论：(1)福州市活断层综合试验探测成果表明，在充分收集、整理与分析相关地质、地球物理、钻孔等资料的基础上，以地球化学探测为先导“侦察机”，确定了活断层的可能位置；以浅层地震勘探为主要探测方法，辅以电磁勘探作为补充，并利用钻探建立的第四系(标准)剖面或地层层序及测井获得的各种地球物理参数进行必要的校正和验证，结合裸露地表断层或埋深较浅断层的槽探及古地震调查或隐伏断层两侧钻孔岩芯岩性、层序、绝对年龄或孢粉等相对年龄的测定与对比等，是进行城市活断层探测(定位)与地震危险性、危害性评价(定年、定性)的最佳组合方法。(2)福州盆地位于具有发生中等强度地震的区域地震构造环境中，“台湾动力触角”对其影响相对较弱。(3)福州盆地主要断裂的活动性较弱，经鉴定的6条目标断裂都不是全新世断裂。其中，八一水库-尚干断裂和闽侯-南屿断裂至少为晚更新世中期以来的不活动断裂，其它为晚更新世以来不活动断裂。(4)福州盆地深部不存在发生直下型强烈破坏性地震的构造环境，其邻近的长乐-诏安断裂带是未来可能会发生对福州市有影响的地震震源区。(5)福州盆地主要断裂存在发生中等-中强地震的危险性，但发震概率较小。(6)福州盆地地震危害性较弱，地面发生地震地表破裂带的可能性不大。(7)开发建立了全国第一个活断层地理信息系统，具备信息查询显示、数据管理、数据的分析处理和咨询服务等功能。     

福州盆地晚第四纪地层划分及古环境分析

基于福州盆地古田路附近 2个试验钻孔所揭示的地层岩性的系统分析和 2孔 4 3个热释光样品的年龄结果 ,以及对其中 1个钻孔 72个孢粉样品的系统分析结果 ,对钻孔所揭示地层的沉积相和沉积时序进行了讨论 ,划分了地层的沉积时代 ,恢复了沉积物沉积时的古气候环境     

从瞬变电磁响应中提取IP信息的研究(英文)

在对浙江省某铜矿进行瞬变电磁勘查时,由于感应激发极化效应的影响,造成瞬变电磁晚期测道的数据发生倒转。采用常规的瞬变电磁数据处理方法难以处理,造成晚期测道数据不可用,影响TEM的探测深度及精度。针对这个情况,采用Cole.Cole模型分析了均匀半空问模型中直流电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数对磁性源瞬变电磁响应的影响规律。利用奇异值分解法(The Singular Value Decomposition,简称SVD)对实测TEM数据进行分析及反演,并且从瞬变电磁响应数据中分离出勘探区瞬变电磁测量数据Cole—Cole模型的各参数,将分离出来的参数用于探测结果的辅助解释。经过分析得出充电率和频率相关系数对瞬变电磁响应的影响较大,而直流电阻率和时间常数对其影响较小的结论。通过常规方法和奇异值分解法对实测数据分别进行处理,发现后者视电阻率断面图的异常更加突出,从而较准确的圈定了铜矿体地范围,此结论得到_『钻孔的验证,与实际地质情况吻合较好。     

福州市隐伏断层地球化学试验探测及研究

在城市环境中进行隐伏断层地球化学探测试验是一次新的尝试。试验探测内容包括 :不同地球化学测项 (土壤气汞和土汞、土壤气氡等 )、不同类型测氡仪器 (FD - 12 5 ,FD - 30 17RaA)、不同探测场地 (稻田、菜地、林区、道路、回填土和市区街道绿化带等 )。地球化学与浅层地震勘探结果的比较表明 ,2类异常点的对应率约为 70 % ,表明地球化学方法在福州市环境下的隐伏断层探测中是一种有效的方法 ;地球化学“伪异常”出现的可能部位是小桥边、废弃建筑物地基、路边垃圾堆放地等     

Simple relative space–time scaling of electrical and electromagnetic depth sounding arrays: implications for electrical static shift removal and joint DC-TEM data inversion with the most-squares criterion

A simple scaling relationship is shown to facilitate comparison, correlation and integration of data recorded using the common experimental configurations in electrical and electromagnetic depth sounding. Applications of the scheme to field data from typical geological and landfill environments show that it is robust and, where transient electromagnetic (TEM) data are available, enables easy identification and quantification of electrical static shift (galvanic distortion) in magnetotelluric and direct current (DC) sounding curves. TEM‐based procedures are suggested for both the direct removal of static shift in DC sounding curves and effective joint data inversion with the most‐squares criterion in the presence of static shift. A case study of aquifer characterization using sounding data from borehole sites in the Vale of York in England shows that static shift is a common problem in this glacial‐covered terrain and demonstrates the effectiveness of the proposed joint DC‐TEM inversion strategy in handling distorted soundings.     

瞬变电磁法正演计算进展

详细介绍了瞬变电磁法正演计算的方法、现状和发展趋势.瞬变电磁法一维正演计算需要将电磁场从频率域转换至时间域,转换方法有三种,分别是Gaver-Stehfest算法、余弦变换和Guptasarma算法.在这三种方法中,使用较多的是Gaver-Stehfest算法和余弦变换,Gaver-Stehfest算法速度较快,但精度不及余弦变换.瞬变电磁法的数值模拟主要集中于2.5维和三维,使用的数值计算方法有积分方程法、有限差分法、有限单元法和SLDM法.积分方程法主要在三维数值模拟中使用,现已很少使用;有限差分法和有限单元法是目前瞬变电磁法2.5维和三维数值模拟的主要方法;SLDM法主要应用于三维数值模拟.我国瞬变电磁法正演计算成果主要集中在回线源激发的瞬变电磁场一维数值计算和利用有限单元法进行2.5维和三维数值模拟.瞬变电磁法正演计算的发展趋势有:数值算法的改进、提高计算效率和研究地形对瞬变电磁场的影响规律.     

大跨开合屋盖风荷载与风致响应试验与数值计算研究

为研究屋盖开孔对大跨结构风效应的影响,在边界层风洞中开展了大跨开合屋盖刚性模型风洞测压试验,分析了结构表面风荷载分布特征,基于时域分析法研究了屋盖开合对风致响应的影响。结果表明:大跨结构模态密集,第一阶模态能量最大,高阶成分的贡献不容忽视;屋盖开洞能有效的减小屋面风荷载,降低位移响应与加速度响应,减小风振系数。研究结果可为大跨开合屋盖风荷载设计提供参考。     

福州市大气汞含量及变化特征分析

在福州市采集了10个点位共356件大气样品,测试结果表明,福州市大气汞含量35.82~586.11 ng/m3,各点平均值89.86~168.24 ng/m3,总平均111.9 ng/m3,大气汞含量空间变化特征表明高含量点与地热活动带在空间上相吻合。     

回线源瞬变电磁法有限体积三维任意各向异性正演及分析

目前,瞬变电磁法(TEM)数据基本都是基于各向同性模型进行反演解释,这对于存在明显电性各向异性的勘探区域会产生较大的反演解释误差.为分析电各向异性对回线源瞬变电磁信号的影响方式与程度,本文通过求解离散化的全张量电导率时间域Helmholtz方程,实现了基于有限体积法的TEM任意各向异性的三维正演算法.该算法采用基于交错网格的拟态有限体积法(MFV)对时域Maxwell方程组进行空间域离散,并利用后退欧拉算法(Backward Euler Method)进行时间域离散.为提高时域电磁场的求解精度与效率,该算法将时间分段等步长算法与方程直接求解法相结合.通过对一维各向异性模型以及三维复杂各向同性模型进行测试,验证了本算法对于回线源瞬变电磁响应计算的正确性及有效性.最后,通过对几类典型电各向异性介质中大回线源瞬变电磁信号响应的分析,总结了不同电各向异性类型对TEM电磁信号的影响模式,结果表明,主轴各向异性情况下TEM信号主要受水平方向电导率的影响,倾斜各向异性对TEM信号的影响程度远大于水平各向异性,而通过水平各向异性信号能较清晰判断出各向异性主轴方向.     

电磁测深数据地形影响的快速校正

地形起伏会对电磁法的数据产生一定影响,尤其会影响浅部地层电性结果的准确性.本文通过对地形影响基本规律、经典比值校正原理的分析,认为可以用实测标准电阻率替代数值模拟中均匀半空间电阻率,提出一种新的地形影响快速校正方法,即采用小极矩直流电阻率法获得无地形影响的表层电阻率值,作为地形校正的标准电阻率,以此构造一个新的校正公式.分别对CSAMT和TEM仿真和实际测量资料进行地形校正处理,效果较好.说明新的比值校正公式,是一种快速、有效和实用的校正算法.