青藏高原东南部地壳导电性结构与断裂构造特征——下察隅—昌都剖面大地电磁探测结果

根据2004年在青藏高原东南部完成的下察隅—昌都(1000线)宽频带大地电磁探测剖面数据研究高原东南部地壳导电性结构及断裂构造特征,这有助于推进印度与亚洲岩石圈碰撞、俯冲构造模式的研究。研究结果表明,沿剖面上地壳大范围分布的是规模不等的高阻体,电阻率大约在90～3000Ω.m,厚度由南向北增加,底界面的深度大约在5～30km变化。高阻层之下发现由不连续高导体构成的中地壳低阻层,其电阻率小于10Ω.m;其结构与青藏高原中、西部的壳幔高导体相似,但规模小得多,底面埋深也浅得多。沿剖面的上地壳存在多组规模不等、产状不同的横向电性梯度带或畸变带,它们反映了沿剖面地区地壳的断裂分布。通过与该区高精度重力资料对比,在重要的电性梯度带上,均存在布格重力低异常和负重力均衡异常。结合区域地质资料分析推断了嘉黎—然乌、班公—怒江和甲桑卡—赤布张错等主要断裂构造带的空间格局。     

南海天然气水合物远景区海洋可控源电磁探测试验

为了测试我国自主设计与研发的海洋可控源电磁仪器性能及其在水合物探测中的适用性,本文从海洋可控源电磁法基本原理出发,首先根据试验海域水合物地质特征,建立简化地电模型开展理论研究,确定海洋可控源电磁试验的技术方案;利用研发的海洋可控源电磁仪器,在南海天然气水合物远景区开展探测试验,首次获得了我国深水海域的海洋可控源电磁数据.通过对采集数据进行处理与反演,获得了试验剖面的海底电性结构模型,揭示了4号测点下方存在一个50m厚的高阻层,其电阻率为25Ωm、顶部埋深为181m,为该区天然气水合物调查提供了有价值的电性参考资料.研究结果表明,自主研发的海洋可控源电磁仪器性能达到了预期的设计指标,这标志着我国海洋可控源电磁探测技术向实用化进程迈出了重要一步.     

控制海底电磁激发脉冲发射的时间同步技术

为达到海洋可控源电磁探测和远参考测量的目的,研究控制海底电磁激发脉冲发射的时间同步技术,包括发射前与GPS的对钟技术和发射中的同步技术,保证仪器工作的时间和公共的时间基准GPS信号保持精确一致,为后期的数据处理解释提供统一的时间坐标.对钟技术是指,在海洋调查船上完成仪器内部RTC芯片分频所得的秒脉冲信号RTC_PPS与GPS秒脉冲信号PPS时钟沿的同步;同步技术是指,海底工作过程中,仪器在预定的时钟沿将可控源信号精确发射出去.本论文采用CPLD芯片、RTC芯片、GPS模块和AVR单片机来完成对钟和同步模块的设计.     

南黄海海底大地电磁测深试验研究

针对南黄海盆地深层地震地质条件差,地震波受屏蔽,能量严重衰减,在海洋反射地震资料中很难识别反映中-古生界的反射地震波组,不能满足南黄海盆地前第三系油气资源前景评价的需要等问题,于2006年5月,开展了南黄海海域海底大地电磁测深试验,在盆地内五莲斜坡和胶州凹陷区布设了3个海底大地电磁测深点,取得了可靠的海底观测数据.本文详细阐述了海底大地电磁测深与常规大地电磁测深在数据处理方法上的差别,论述了海洋电磁噪声对海底大地电磁场观测的影响,提出了海底大地电磁场实测资料“水平姿态”校正、“方位”校正和“海洋电磁噪声”校正的方法.通过对试验观测资料的处理和反演,并结合地质、物性资料进行综合分析,结果表明在南黄海盆地海底以下深部还存留有古生代地层,这对于南黄海前第三系含油气前景的评价具有重要意义.试验结果也证明了海底大地电磁测深技术在研究古生代残留盆地方面的问题可以发挥相当好的作用.     

低漂移地磁相对观测磁通门磁力仪

针对地磁相对观测工作存在的时间及幅值漂移等问题,进行时间一致性、幅值低漂移以及网络通讯等关键技术研究,开发了由低漂移磁通门传感器和低漂移数据采集电路组成的地磁相对观测仪器,将研制的3台仪器与昌黎后土桥地震台现有GM4磁通门磁力仪进行对比测试,并对测试数据进行日形态变化和预处理分钟值等分析,结果表明,3台待测仪器30天内漂移小于1个采样点,日变化曲线一致性强,与GM4数据曲线最大偏差小于0.7 nT,满足地震台站相对记录设备技术指标的要求。     

坑(井)-地多参数电磁接收系统

坑（井）-地多参数电磁接收系统在地面、坑道、井中三维空间观测天然场源及人工源电磁信号,观测装置接近或穿过矿体,借助动源、大功率发射可获得更加明显的异常值,旨在加大探测深度的基础上提高深部分辨率,同时获取电阻率、极化率、复阻抗等参数.为坑（井）-地电磁成像方法现场数据采集提供硬件设备支持,针对坑道、井中电磁观测的特殊需求,开发了由不极化电极、非接触电极、小型感应式线圈、微型三分量音频磁传感器、地面-坑道电磁接收机、井中电磁接收机等组成的坑（井）-地多参数电磁接收系统,解决了传统不极化电极坑道硬岩表面接地困难和传统感应式磁传感器难以适应坑道狭窄空间的问题;通过多层次的室内、弱干扰条件下野外测试验证了接收系统的各项技术指标,接收机通道全频段噪声水平接近10 nV/rt（Hz）,微型三分量音频磁传感器体积压缩至32 cm×32 cm×32 cm;强干扰条件下的矿山试验验证了接收系统的可靠性、适用性及先进性.     

新型坐底式海洋可控源电磁发射系统及其海试应用

利用拖曳式海洋可控源电磁发射系统在探测埋藏较浅的天然气水合物资源时,会遇到一些新问题.如拖曳式轴向发射偶极源不能贴紧海底,发射偶极源和海底间海水的电磁衰减,使得10 Hz以上的相对高频能量难以导入至海底以下介质;发射偶极源有可能出现水平或垂向摆动;拖曳式发射时,时间窗口内叠加的数据有限;拖曳路线可能与海底构造走向平行,不利于揭示探测目标体的异常形态.新型坐底式发射系统有望解决上述问题.坐底式发射系统的硬件部分包括甲板端供电和监控单元、长距离电力和数据通信单元,以及水下发射机主体.新型坐底式发射系统的发射电极紧贴海底,没有海水层衰减,有利于相对高频的人工源电磁信号经过海底以下介质传输至接收端;通过超短基线信标更容易精确定位发射机拖体,利用姿态方位参考系统确定发射电极的供电方向,可以精确校正电偶源水平偏角的影响;增加单点供电时间,提高接收信号信噪比;提供两对电偶极源,从两个相互垂直的方向对异常体进行人工源激发.2015年海洋试验的结果表明,坐底式与拖曳式发射系统联合作业,可从多角度对海底异常体进行宽频带电磁激发,为数据采集提供丰富的场源信息.     

西藏中、南部壳内高导体与热结构特点———INDEPTH-MT 提供的证据

摘 要　 以 INDEPTH-MT 发现的西藏中、南部壳内高导体分布特征为依据‚结合西藏地热 学研究资料进行综合分析‚探讨了喜马拉雅构造带与冈底斯构造带的地壳热结构特点。认为 藏南喜马拉雅地区是以横向发育的中深层区域性热变异带迭加纵向延深的局部热异常带为其 地壳热结构特点。而藏中冈底斯地区则以宽阔热背景叠覆较大面积熔融或局部熔融层为地壳 热结构特点。就热量来源而论‚喜马拉雅地区以构造生热作用为主‚而冈底斯地区则来源于 炽热软流圈上隆和熔融或局部熔融层。     

超宽频带大地电磁信号的采集方法和技术

摘 要　 青藏高原地壳巨厚‚构造复杂。用大地电磁方法 （MT） 研究其壳幔结构‚必须采集 到 n×10 2 ～3×10 —5 Hz 的大地电磁信号。配合使用 V-5系统和 LIMS 系统进行超宽频带 MT 数据的观测‚这在我国是首次。两种系统都记录了时间序列。长周期数据采集中应用了远参 考站观测技术。这些为获得高质量的 MT 响应资料提供了条件。     

MicrOBEM:小型海底电磁接收机

海底电磁接收机主要用于海底大地电磁与可控源电磁信号高精度观测。针对现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)体积大、功耗大、成本高等不足,开展了小型化、低功耗、低成本方面的技术研究。MicrOBEM小型海底电磁接收机开发了新的低功耗控制单元、低功耗前置放大器,配置了低功耗磁通门传感器,采取先进的电源管理技术,使得整机功耗由现有海底电磁接收机(OBEM-Ⅲ型)的1 600 mW下降至500 mW(搭载感应式磁传感器配置)以内。针对传统的声学释放器昂贵、笨重(需要匹配更多的浮力材料)等问题,通过集成水声通讯模块,并增加外置的电腐蚀释放装置方式实现释放回收,MicrOBEM仅需一个直径为17 in(1 in=2.54 cm)的玻璃浮球作为浮体,大幅降低仪器的体积和硬件成本,提升了设备的集成度和作业效率。MicrOBEM的体积(不含测量臂等)相比OBEM-Ⅲ减少3/4,功耗减少2/3,成本降低1/2,并于2021年3月在南海南部开展了深水大地电磁试验,其大地电磁测量功能得到初步验证,具有小体积、低功耗、低成本的优势。