阻抗张量分解进行大地电磁静校正的研究

地表电性不均匀体对大地电磁测深的静态影响,会使大地电磁测深曲线产生十分严重的畸变,如何进行静校正以获得合理的区域构造响应,引起了国内外大地电磁专家的广泛关注。阻抗张量分解就是近几年发展起来的一种有效的方法。在全面论述阻抗张量分解进行大地电磁静校正原理的基础上,通过模型试算证明了该方法的有效性。     

大地电磁数据三维反演技术在隐伏断裂勘察中的应用:以郯庐断裂宿迁段为例

应用音频大地电磁测深法(AMT)对郯庐断裂宿迁段隐伏断裂进行勘察研究,共布设3条AMT剖面,获得61个测深点,并对所获得的AMT数据进行电性主轴分析和维性分析,采用二维反演和三维反演算法,得到了可靠的地电模型。通过基于阻抗张量Groom-Bailey分解方法的电性主轴分析得到,从浅部到深部,电性主轴方向较为一致,约N60°E,这与浅层地质填图资料略有不同(浅表地质资料显示断裂走向约N20°E),这一角度推断为郯庐断裂主断裂或者其分支在地下的走向。应用基于相位张量分解的维性分析,得到郯庐断裂宿迁段在部分深度范围内表现出一定的三维特征,因此单纯采用传统的二维反演方法不能够准确反映地下构造信息,需要同时采用二维反演方法与更先进的三维反演方法对其进行建模来研究隐伏断裂带的产状信息。通过二维反演和三维反演结果对比看出,三维反演能全面反映断裂带的倾向、走向、延伸深度等信息,反演模型更为可靠。最后把三维反演模型垂直切片和水平切片分别与放射性元素探测剖面测得的氡元素异常曲线对比,也得到很好的对应。综上所述,大地电磁数据维性分析和电性主轴分析在隐伏断裂勘查中是非常必要的,对于复杂异常体,三维反演比二维反演能更加全面可靠地反映构造信息。     

新疆昭苏阿尔恰勒他乌铅锌矿床地球物理特征与深部找矿预测

阿尔恰勒他乌铅锌矿床是一个矿床分带清晰、控矿机理明显及矿化蚀变强烈的多金属矿床,铅锌矿体产于灰岩地层,产状与围岩基本一致,已知矿体上的实验表明矿体具有低阻高极化的特点.采用激电中梯扫面在矿区圈出了6个激电异常区,并在激电异常区内开展音频大地电磁测深工作,查明了激电异常区地下深部构造的电性情况,结合矿区矿体特征及成矿模式,建立了矿区地球物理音频大地电磁测深电性找矿模型,指出倾斜或层状的中低阻电性异常最有可能是含矿构造带存在的地球物理标志.综合物探激电扫面、音频大地电磁测深、地质等信息,圈出2个找矿靶区,经钻孔在Ⅱ号靶区19号线验证,在孔深331~349m见到厚度约18m的矿体.激电法与音频大地电磁测深的方法技术组合可以在该类型矿床深部找矿中推广使用.     

地磁测深的发展与现状

利用天然电磁场研究地下电性结构的电磁法(EM)主要有两种——大地电磁测深(MT)和地磁测深(GDS)。 地磁测深以天然时变磁场作为施感场源,所以成本低廉。这是和大地电磁测深法一样共有的明显优点。更重要的是它还具有一些大地电磁测深法所不能相比的优势。第一,所谓地磁测深,是仅仅根据地磁时变记录(不需要测电场)计算地下电性结构的。     

大地电磁测深法在银川盆地地热资源调查评价中的应用

为进行地热资源调查,以银川盆地西部斜坡区为研究对象,通过2条大地电磁测深剖面51个测点的二维偏离度、构造走向等进行分析和计算,并采用非线性共轭梯度二维反演方法对TM模式的数据进行反演,获得了大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型。反演结果表明,研究区4 km以浅电性结构单元可分为三层,分别为低阻层—中高阻层—低阻层,推断研究区自上而下依次为第四系、古近系—新近系和奥陶系。根据区域地热地质资料,研究区内最为有利的热储层为新近系红柳沟组,其次为古近系清水营组和新近系干河沟组。通过本次大地电磁测深调查,圈定了研究区有利地热资源储藏范围,证实了大地电磁测深法在沉积盆地地热资源勘查中具有一定的适用性。     

临清坳陷西部任县凸起基底电性结构研究及 地热开发建议

河北省任县地区地热资源具有储量丰富、埋深适宜、开发潜力大等优点。本文应用大地电磁测深法(MT法)对临清坳陷西部任县凸起深部地层结构进行探测研究,共布设了5条MT剖面,获得了216个测深点。通过对大地电磁测深点的处理及反演,获得了任县周边区域4km以浅电性结构模型。阻抗张量分解结果表明任县凸起浅部一维特征明显,深部二维特征增强,主构造方向以近南北向为主。任县凸起4km以浅电性结构差异明显,从浅到深电阻率逐渐升高,具有纵向分层结构,据此将研究区地层从上到下划分为第四系、第三系、石炭系-二叠系、寒武系-奥陶系,并勾画出各层顶、底面起伏情况。结合区域地质资料,认为任县地区地热开发有利区域位于研究区南东侧,目的层位以基岩裂隙岩溶热储为佳。     

大地电磁测深方法在内蒙古西部银根-额济纳旗盆地石炭系—二叠系油气地质调查中的应用

对银-额（银根-额济纳旗）盆地以石炭系—二叠系为主要目的层开展了油气地质调查实施的7条大地电磁测深剖面资料的处理和定性分析,在综合信息反演和成像的基础上建立了重磁电综合反演剖面图。以钻井、地震和区域地质调查资料为约束条件,确定了电性层标定和解释的基本原则。利用大地电磁测深反演电阻率低阻标志层,准确地界定了中生界的埋深和厚度,次高阻层半定量地刻画出了石炭系—二叠系的分布,对剖面的地质层位进行了追踪划分,对研究区地层、电性特征进行了系统的总结。研究成果表明,大地电磁测深法是获取中生界、古生界分布的重要手段。在银-额盆地复杂地质条件和沙漠区恶劣的施工条件下,大地电磁测深法显示出的优势和良好的勘探效果尤为明显,在该区石炭系—二叠系油气地质调查中起到了重要作用。     

湘西北民乐毗邻区深部电性结构及其地质意义

为揭示湘西北民乐毗邻区南华纪大塘坡组含锰沉积地层结构,深化对地堑-地垒成锰地质空间的认识,实现地球物理深地探测技术对南华纪沉积型锰矿床的找矿指导,对区内经过民乐锰矿的大地电磁测深剖面进行了处理和解释,结合地质信息反演了南华纪古盆地地层构造格局。首先通过频率域大地电磁探测数据进行了阻抗张量和相位张量分解分析,揭示了湘西北民乐地区在高频区(大于0.01 Hz)主要呈现二维构造特征;其次利用Swift分解和相位张量分解结果对剖面所有测点数据进行了电性主轴分析,判断了剖面主要构造走向总体上呈北偏东37°,计算了TE、TM两个极化方向的卡尼亚视电阻率和相位;最后针对TE、TM两个模式利用Occam反演方法分别进行了单独和联合反演,得到了民乐地区深部电性分布并进行了地质解释。研究结果表明:湘西北民乐地区由浅至深电性结构比较简单,地层由新到老分层性较好,大体可分为高台组白云岩中阻层、清虚洞组灰岩高阻层、石牌组—牛蹄塘组低阻层、留茶坡组—陡山沱组较高阻层、南沱组—大塘坡组低阻层、古城组和富禄组中阻层6层;大地电磁反演电阻率模型等值线图中的“凹中凹”地层结构是圈定成矿靶区的主要地球物理标志;民乐—花垣一带为古天然气渗漏口的过渡相和边缘相,含锰地层具有越往东北向埋深越浅、厚度也越来越薄的特点。     

海洋大地电磁二维正演及结果分析

研究了海洋大地电磁法的二维正演并编制了相应程序 ,程序采用有限单元法求出海底各节点处的电磁场值 ,进一步计算得到视电阻率。为了验证程序的正确性与有效性 ,根据卡尼亚理论推导出计算一维海洋模型的阻抗公式 ,并得到视电阻率的解析解 ,将其与有限元法得出的数值解进行了对比 ,表明了此方法的正确性。通过对正演结果的分析 ,表明海洋大地电磁测深能够成功地反映海底的电性结构     

大地电磁测深法阻抗相位的特性与应用

作为大地电磁测深法的主要参数,阻抗相位和视电阻率相比,具有较强的抗干扰能力和较高的分辨率.笔者从分析阻抗相位与视电阻率的关系入手,导出了相位视电阻率的递推公式,分析了阻抗相位的重要特性.以银额盆地实测大地电磁测深剖面资料的处理和解释为例,利用相位递推视电阻率校正了低频段视电阻率曲线的形态畸变,使视电阻率的残余静态效应得到了较好的压制,利用相位曲线的极值点准确地确定了白垩系低阻电性层的界面,弥补了视电阻率在资料解释中的不足之处,说明了阻抗相位在大地电磁测深资料处理解释中的作用.     

青藏高原措勤盆地大地电磁曲线特征分析

这里对青藏高原措勤盆地大地电磁测深(MT)典型视电阻率和阻抗相位曲线特征进行了有效对比分析,从中有效提取各构造单元的电性特征,为测区的地质构造单元格局初步划分提供了依据,取得了较好的地质效果。     

MT等效视电阻率法在构建电性柱结构模型中的应用

电性柱结构模型通常用来代表某一地区范围内在纵向上的电性变化特征。利用大地电磁测深资料进行区域电性特征分析时,一般采用单独的TE模式、TM模式、TETM均值模式进行一维反演计算,难以取得较好的区域电性特征。等效视电阻率法是依据阻抗张量复数旋转不变而推导出来的,计算测点下方等效视电阻率的一种计算方法,计算结果不会因地表测量方位不同而发生变化。在地质条件非常复杂地区,利用该方法可以较好地获得该地区具有代表性的纵向电性结构特征。以东北阵列大地电磁"标准点"为例,依据实测资料设计一个复杂的三维模型,通过模型的正反演计算和模型对比实验研究,该方法在横向上、纵向上均具有较好的分辨率;将该方法应用到东北阵列大地电磁场"标准点"电性柱模型构建上,取得了较好的应用效果。     

大地电磁测深不同极化模式测深曲线特征在探测断裂中的应用

大地电磁测深数据包含TE和TM极化模式信息。在二维地层结构条件下,这两种极化模式获得的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及相互关系与地下电性结构有关。当低阻体或断裂等地质构造存在时,两种曲线存在明显的组合规律。在探测深大断裂工作中,综合利用两种模式的视电阻率曲线及其组合规律信息,可以排除浅部低阻体的影响,确定隐伏断裂的位置。本文研究了浅部低阻体和断裂地层结构模型的ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线特征及变化规律,并将其用于深大断裂处的实测大地电磁测深资料的解释,地质效果较好。理论研究和实例验证说明利用ρ_(xy)、ρ_(yx)视电阻率曲线的特征可以为大地电磁测深资料解释提供有效的参考信息。     

大地电磁测深中薄层响应特征与地质目标体拾取的探讨

基于理论模型的正演模拟,探讨了大地电磁测深法中的薄层响应特征,考察不同盖层深度、薄层厚度以及围岩电阻率比等参数对测深曲线的影响,并采用背景值最大归一化建立视电阻率与盖厚比的关系曲线图,总结出高、低薄层的电性响应特征。针对地质目标体的拾取,建立了均匀半空间下的近地表非均匀体与地质目标体理论模型,对比TE、TM极化模式下视电阻率、阻抗相位的单点响应曲线与正演响应拟断面图,总结出区别非均匀体与局部地质目标体异常的重要响应特征。     

太康隆起东段地热资源远景区调查评价与研究

应用大地电磁测深法(MT)对太康隆起东段深部地层结构及隐伏断裂进行探测研究,共布设了4条MT剖面,获得了97个测深点,并对所获得的MT数据的二维偏离度、构造走向等进行计算和分析,采用非线性共轭梯度(NLCG)二维反演方法对TE和TM模式的数据进行联合反演,得到了可靠的地下介质二维地电模型。研究结果表明,商丘凸起电性结构纵向上具有典型的分层特征,从上到下可分为三层,即低阻层-中高阻层-高阻层。根据该电性结构模型,结合研究区域重力、航磁、地震及区域地质资料,绘制了商丘凸起基岩地质图,同时根据深部基底隆起形成的高阻异常与区域地温场高值区具有较好的对应关系,据此圈定了2处地热异常远景区。     

广义S变换时频域滤波在MT数据处理中的应用

短时傅里叶变换是建立在稳态信号基础之上,它仅能提供信号的频域信息,对信号的时间分辨能力差。这影响了它在大地电磁测深数据处理中的应用效果。S变换是一种优于短时傅立叶变换的时频分析方法,能够提供信号时-频域信息。利用S变换对大地电磁测深数据进行时频分析,有助于实现大地电磁测深数据噪声的时频-域滤波,从而提高大地电、磁分量数据的频谱分析精度。从广义S变换理论出发,分析了各类波形噪声的时-频域特征及其对大地电磁测深数据的影响。针对大地电磁测深数据处理特点,利用广义S变换得到时频谱,采用时频比值和门槛值方法,研究适合压制电磁噪声的时频滤波器和滤波方法。对实际大地电磁测深数据的处理结果表明这个方法提高了阻抗张量的估算质量,验证了该方法的有效性。     

基于MapGIS组件二次开发MT成果数据的查询及应用

为了方便快捷地利用大地电磁测深来研究深部地壳和上地幔岩石圈层的信息,这里以首次建立的大地电磁测深成果MicrosoftSQLSever数据库为基础,结合VisualBasic语言与MapGIS组件二次开发技术,实现了大地电磁测深成果的空间数据和属性数据信息的查询等功能,其可为不同研究区的岩石圈壳幔电性结构特征的研究提供便捷的技术支持。同时以长江中下游重要成矿区带为例,利用大地电磁测深成果数据的查询功能,开展了岩石圈电性结构的初步研究,并取得了一定的应用效果。     

大地电磁测深在个旧驼峰山矿区坑下应用试验

通过对云南个旧驼峰山锡矿区地表与坑下开展相对应的大地电磁测深勘查试验,从获得的大地电磁测深之标量(TM)和张量(TE)极化模式对比,得出其坑下物探观测到的电性变化信息与地表物探观测到的电性变化信息具有很大的相似性,从而表明坑下大地电磁测深物探方法在矿山深部找矿,具有很好的应用前景,能降低找矿风险,提高找矿效率。     

大地电磁测深不同反演方法的应用效果对比--以安徽皖江地区页岩气调查为例

在安徽皖江地区页岩气地质调查中,开展了大地电磁测深(magnetotelluric sounding, MT)剖面研究,通过对比4种不同反演方法和不同极化模式的反演结果,分析各方法的优缺点。4种反演方法各有特点,不同极化模式也具有不同的反演效果。地质与钻孔资料表明,二维带地形共轭梯度反演TM极化模式的电性特征清晰,迭代收敛效果最佳,与地质资料吻合较好,可成功识别二叠纪泥页岩低阻异常。初步推断了皖江地区断裂空间展布特征及页岩气目标层分布,可为其他类似地区大地电磁测深勘探反演方法的选取提供参考。     

复合电偶源瞬变电磁张量测量

复合电偶源瞬变电磁张量测量能够有效解决单一电偶源在复杂三维电性结构体的瞬变场响应失真的问题。采用复合电偶源瞬变电磁张量的坐标不变量P_2研究均匀大地介质和一维典型层状介质,计算结果表明,坐标不变量P_2参数不论在早期或晚期都能准确反映一维介质的电性规律。对于复杂的三维地质体,采用坐标不变量P_2以及张量电阻率的极大值ρ_(max)和极小值ρ_(min)组成的旋转椭圆表征三维电性结构的特征,用低阻长方体模型进行正演模拟,计算结果表明:不同时间窗口坐标不变量P_2的响应以及极大值ρ_(max)和极小值ρ_(min)的旋转椭圆,不但可以准确反映出地下三维结构的变化情况,而且能够直观地勾画出异常区域边界的变化范围,这为后期的资料解译提供了理论指导。