我国深地资源电磁探测新技术研究进展

诸多研究表明我国深部资源潜力巨大,但目前的开发开采深度普遍停留在500 m以浅,开展"攻深探盲"是构建国家资源安全体系的有效途径.应用最先进的科学技术手段,提取深部地质信息,已成为我国当前地球物理科学研究的发展方向.作为地球物理学的重要分支,电磁法是矿产资源探查的主体手段之一.在分析我国现阶段航空、地面及海洋电磁探测技术进展的基础上,本文重点说明了极低频电磁法（简称WEM法）,多通道瞬变电磁法（简称MTEM）和电性源短偏移瞬变电磁法（简称SOTEM）等电磁探测新技术.WEM法建立一套包括岩石层、大气层和电离层在内的全空间电磁传播理论,通过新研制的观测系统,获取地下10 km的地电信息;MTEM方法是地下埋深4 km目标体精细勘查的有效手段;SOTEM实现地下1.5 km深度范围内目标体的精细探测.通过多种电磁探测技术组合,可实现地下10 km深度范围内多尺度探测,达到"望远镜+放大镜+显微镜"探测效果.同时,本文指出进一步研发与新方法配套的装备、资料处理技术和大数据人工智能识别等将是我国电磁法未来的发展方向.     

巷道CSAMT法的目标体分辨能力研究

目前地表矿、浅部矿越来越少,寻找深部盲矿体变得尤为重要.可控源音频大地电磁法（CSAMT）具有抗干扰能力强、分辨率高等特点,在探测矿产资源中已经取得了较好效果,但是通常CSAMT在矿区找深部矿时,由于在巷道上方的地表接收电磁信号会受到地面不同类型的强电磁干扰,同时由于该方法对深部矿体分辨率较低的缘故,大大影响了CSAMT的应用效果.本文尝试将CSAMT的接收系统置于巷道中,使得接收系统更加接近地下目标体,期望提高对于目标体识别的准确性,保证资源勘查的工作效率和成功率.基于积分方程法对不同类型地质模型进行了CSAMT正演模拟,并对不同模型不同深度接收的CSAMT响应特征进行了分析,同时以MARE2DEM软件模拟的二维模型响应加以验证积分方程结果的正确性.结果表明在无电磁干扰条件下,在巷道接收到的电磁场信号虽弱于地面,但其对于深部盲矿或目标体具有较强的识别度.     

辽阳FD-105K与FD-125水氡观测仪对比分析研究

通过对辽阳地震台汤河冷泉2014年4月以来的两套水氡观测仪对比观测数据进行分析研究。结果表明两套仪器产出的数据具有长周期趋势上的同步性变化特征,氡值均具有明显夏低冬高的年变规律,月均值相关性参数计算也表明两套数据具有高的相关性,但氡值的数值差却存在比较明显的差异。综合分析认为,FD-125水氡观测仪暂不能完全取代FD-105K水氡观测仪,还需要经过长时间的对比观测才能定论,最好能有震例进行检验。     

砖砌体单轴压缩与拉伸应力应变关系

砖砌体是被广泛应用的建筑材料,大量学者对砖砌体的压缩和拉伸行为特性以及应力-应变关系进行了试验研究。研究发现:砖砌体表现出与混凝土相近的应力-应变关系,为基于混凝土应力-应变关系模型发展砖砌体的应力-应变关系模型提供了基础。对已经提出的几种不同的砖砌体应力-应变关系模型进行了比较,通过比较分析,基于中国混凝土应力-应变关系模型,推荐了可用于估计砖砌体单轴压缩和拉伸载荷下应力-应变曲线的简单分析模型,模型中使用的参数不仅可以很容易地通过实验获得,而且常在规范中被规定使用。     

频率域线源大地电磁法有限元正演模拟

本文介绍了频率域线源大地电磁法有限元正演模拟的研究结果. 在外边界上统一应用适合于人工源的一阶吸收边界条件来形成边值问题,可减小基于平面波假设造成的人为截断边界的影响. 程序编辑中设计了两个二维数组分别存储总体系数矩阵的非零元素和在总体结点编号中的位置,使内存占用量减少,且物理意义明确,方便用高斯-赛德尔等迭代法解有限元方程时调用. 采用视δ函数模拟线源,提高了解方程组的稳定性. 最后通过对1个简单模型和1个复杂模型的模拟,证明所用的方法对异常体能够有明显的反映,说明了该方法的可靠性和有效性.     

海洋三维大地电磁的两步反演法:模型测试

大地电磁(MT)响应的反演已被广泛用于探索地球内部的电导率分布.因为大多数三维反演方法的反演结果都会受到初始模型的影响,因此在三维大地电磁反演中,使用好的初始模型非常重要.尽管均匀初始模型广泛用于三维反演,但一维的初始模型也是个不错的选择,因为一维模型较均匀模型可以更恰当地描绘地球内部的实际电导率变化.本研究提出了一种分两步进行的三维反演方法,该反演方法尤其适用于海洋大地电磁研究.该方法首先反演得到一维初始模型,进而依此反演三维电导率结构,并且这两次反演中均考虑了表层三维地形变化.该方法测试了含有不同地形变化(凹陷、平滑变化、槽形和方形高原地形)和不同三维棋盘类型异常(尖锐或平滑横向电导率变化)的三维电导率模型.文章比较了基于所提出方法获得初始模型和基于地形校正方法得到的初始模型,还对基于本研究方法得到的三维反演结果与基于不同的均匀初始模型得到的反演结果进行了比较.利用新引入的模型矢量参数的方向信息讨论了这些反演的结果,验证了该方法的性能和有效性.文章还揭示了新引入的模型向量参数可用于显示反演的收敛性,将有助于选择合适的反演模型.     

辽宁地区近期重力场时空演变特征与中小地震震中分布

利用2008年以来辽宁地区流动重力网观测资料,探讨了该地区重力场时空演化特征与中小地震震中分布的关系,分析认为：（1）测区重力场出现高值异常现象,重力场异常时空动态变化与该区构造活动密切相关;（2）辽宁地区近年来所发生M3．0级以上中小地震震中分布多位于重力异常高值区。     

基于磁通负反馈结构的高灵敏度感应式磁场传感器研制

感应式磁场传感器广泛应用于地球物理电磁勘探仪器,但也是阻碍我国地球物理电磁勘探仪器装备研发和推广应用的瓶颈技术.在我国SinoProbe计划中"地面电磁探测(SEP)系统"项目支持下,我们研制出用于大地电磁测深(the Magnetotellurics MT)方法的高灵敏度磁场传感器.研制过程中,采用磁通负反馈技术,增强传感器系统工作稳定性;采用斩波稳零放大电路技术,有效降低低频1/f噪声对传感器灵敏度的影响;采用高磁导率合金材料,增加磁场传感器的灵敏度.最终,MT磁场传感器工作频率范围为1 m√HZ ~1 k√HZ ,噪声水平0.1 √HZ 时为1.5 pT/√HZ ;1 √HZ 时为0.15 pT/√HZ ;10 √HZ 时为0.03 pT/√HZ ;长度96 cm,重量≤6 kg.理论和测试结果表明:与同类产品比较,本文研制的感应式磁场传感器在≥10 √HZ 时,平均噪声水平从150 fT/√HZ ,下降至30 fT/√HZ ,噪声水平更优,测量精度更高,能够更好地满足MT方法的需求.     

频率信号激励下岩石电性参数研究

物性实验是建立地质与地球物理关系的基础,同时也是对地球物理勘查资料进行合理解释的条件之一.本文通过总结以往的研究工作,对获取不同激发信号下电阻率值的实验装置、应注意的问题和应服从的模型进行分析,并针对Cole-Cole模型进行了理论计算与实际模拟电路的物理实验对比研究,提出了未来值得深入研究的几个方面.