海洋可控源电磁法多参数正演响应特征分析

鉴于介质的色散现象,充分考虑介质电磁参数(ε、μ、σ),获得各层介质中的电磁场和势函数。为了考察岩、矿石电磁参数、海水深度和海底地层厚度等变化时海洋电磁响应特征规律,给出典型地电模型和观测系统参数,借助高精度快速汉克尔滤波系数,采用30点高斯勒让德数值求积方法,计算水平电性源频率域可控源电磁法(CSEM)在海底各观测点电场Ez和磁场Bx的正演响应。结果表明,随海水深度变浅,电场Ez和磁场Bx振幅曲线变化幅度增大,空气波逐渐占据主导地位,当水深超过3km时,观测区内可以忽略空气波的影响;电场Ez分量对海底高阻层引起的异常大,而中低阻层引起的异常小,磁场Bx分量幅值对目标层电导率变化与Ez相同,因此,水平电性源频率域CSEM法不适宜探测海底低阻目标。并且对厚层目标层的探测能力高于薄层。针对岩层中磁导率变化的情况,海底沉积物电性均匀或者呈层状分布时,电场Ez和磁场Bx幅值均受到影响。此外,电场Ez和磁场Bx的幅值基本不受介电常数变化而影响。海洋可控源的探测效果与偏移距的选择有密切关系,有利偏移距范围为3000m^12000m。     

矿井瞬变电磁法在探查迎头前方构造中的应用

为探察矿井巷道掘进中的未知构造,防止瓦斯突出或突水事件,基于矿井瞬变电磁法全空间"烟圈效应"理论,根据巷道迎头周围空间有限和金属设施干扰大等探查环境,选择矿井瞬变电磁法进行超前探查巷道迎头前方地质构造,介绍了工作装置、探查技术及探查结果图形显示技术.实际应用表明,探查结果与巷道实际揭露情况基本吻合.     

电磁法在煤矿水害隐患探测方面的综述

煤矿水害是安全生产的重大隐患,如何精准探测隐蔽致灾体是解决这些隐患的前提。电磁法对低阻体反映灵敏,方法类型多样,适应性强,是探测富水致灾体的有效方法之一。传统的地面电磁方法包括可控源音频大地电磁法和回线源瞬变电磁法,在煤矿隐蔽致灾体探测方面发挥了重要作用。随着新技术的不断发展,近源电磁勘探方法得到了快速发展,包括广域电磁法和短偏移距瞬变电磁法,提高了勘探效率和信噪比,拓宽了观测区域。地空电磁法是新发展起来一种大功率快速勘探方式,具备航空电磁法快速采集和地面电磁法大功率发射两个优势,特别适合于复杂地形条件的煤矿灾害隐患探测。分析了煤矿典型致灾体的形成机理、时空分布及物性特征,其中,隐蔽型导水构造是造成煤矿安全隐患的重要因素,需要重点关注;回顾了各种电磁方法的主要特征、适用性以及在煤矿水害探测中的应用现状,总结了不同方法的技术参数和观测模式等,为相关技术人员从事煤矿灾害隐患探测提供了参考;最后对煤矿电磁法发展进行了展望：广域电磁法和短偏移距瞬变电磁法等近源电磁勘探方法将会在煤矿勘探中进一步扩大应用;三维反演技术和基于深度学习的神经网络反演算法等将是未来电磁法的主要发展方向;地空电磁勘探会快...     

电磁探测技术在工程与环境中的应用现状

电磁探测技术是工程和环境地球物理勘查中最有效的技术之一,近年来频率域和时间域电磁探测仪器不断发展,涌现出适用于地下管线探测、地下水污染监测、堤坝质量检测、土壤特性探测与评价的新型电磁探测仪器。频率域电磁探测仪器采用了传导电流和位移电流都不能忽略的频段以及位流发射技术;时间域电磁探测仪器向甚早期偏移,以弥补传统电磁法和探地雷达难以探测的盲区,提高探测的分辨率与探测效率。在美国爱得荷国家工程实验室(IdahoNationalEngineeringLaboratory)进行的电磁探测综合演示实验(EMID)反映出当今电磁探测仪器的水平和发展趋势。     

基于钻探约束的瞬变电磁解释方法及应用

随着我国城镇建设的飞速发展,城镇建筑用地范围不断扩大,所面临的近地表地质构造越来越复杂,常规钻探法难以满足地基勘查的需要。为此,基于优势互补理念,将瞬变电磁法空间采样率高、地质信息丰富、地质体横向边界刻画准确等优势与钻探垂向测深精度高、分层定位准确等优势相结合,提出基于钻探约束的瞬变电磁法解释新方法,较好地克服了常规瞬变电磁法计算深度精度不足的局限,提高了视电阻率剖面的纵向解释能力。通过浩金元住宅建设区采空区探测的应用试验,圈定了测区中东部存在一个面积约0.01 km2的采空积水区,中部存在一个面积约0.009 75 km2的非采空区,其他部分均为采空区,取得了良好的应用效果。      

综合物探在柴达木盆地盐湖深层卤水钾矿勘查中的应用

青海省柴达木盆地是著名的钾肥生产基地,也是中国盐类矿产的主要产地.以往盐类矿产勘查主要针对第四纪浅部盐类矿产,对第四纪深部及古近纪-新近纪卤水钾矿工作程度较低,资源勘查情况不明.由于盐湖区浅部卤水矿化度较高,会对电阻率类方法造成严重的低阻屏蔽效应,从而影响其探测深度,对于应用地球物理方法造成了极大的局限性.为查明该区深部卤水钾矿资源情况,采用对低阻异常敏感、信号强度大、纵横向分辨率高的瞬变电磁法（TEM）,并结合勘探深度较大的大地电磁测深法（MT）对深层卤水钾矿进行探测.勘查结果识别出了相对低阻异常区,经后期钻孔验证,显示探测结果较为可靠,表明TEM、MT两种物探方法应用于盐湖区深层卤水钾矿探测是有效的,揭示了TEM、MT综合物探方法在盐湖区探测深层钾盐资源的良好应用前景.     

基于照明度的广域电磁观测系统优化分析

从电磁正演模拟结果出发,引入了地震勘探中“照明度”的概念,提出了电磁勘探的照明度定义及特征函数等。对照明度的地表平面特征、随深度变化特征和随频率与大地电阻率的变化特征进行了模拟分析,总结了其规律。通过分析,对广域电磁法的观测系统提出了优化建议,对野外测量的偏移角度和范围提供了借鉴。     

对瞬变电磁测深几个问题的思考（四）——从不同角度看瞬变电磁场法的探测深度

从几个方面阐述了瞬变电磁（TEM）场法的探测深度,引用“烟圈效应”的等效电流环向下扩散深度,推导平面波场极大值扩散深度,并通过时频（T-F）分析阐明时间域、频率域探测深度的联系与区别。TEM场的扩散深度主要取决于延迟时间,地面实际探测到同样深度的信息所需时间至少是单向扩散深度时间的2倍,即双程时;根据电磁感应、电磁波的反射、频率测深曲线的假极值现象以及拟地震转换波的慢度等几个方面论述了此结论。论述的TEM探测深度的理论可为其应用扩展思路。      

低温超导瞬变电磁法在内蒙古四子王旗地质勘探中的应用

瞬变电磁法（transient electromagnetic method,TEM）是金属矿探查的有效手段。超导瞬变电磁法采用高灵敏度低温超导量子干涉器件（superconducting quantum interference device,SQUID）直接接收瞬变电磁二次场,具有本征噪声低（5~7 fT/√Hz）和带宽大（>200 kHz）等特点,勘探浅层分辨率高、探测深度大,优势明显。本文将SQUID系统与商用EM67系统进行了异常环对比实验,验证了以SQUID代替感应线圈作为接收装置的优势与实用性;将该方法应用于内蒙古四子王旗大井坡北部区域的电磁勘探工作,获取了高质量探测数据,反演结果显示浅层和中深层（> 2 000 m）为连续性低阻层;在已有地质资料和物探资料的基础上,结合反演结果可知,测线附近浅层500 m存在北东向断裂带,并推断深部2 000 m处分布着同向断裂带。     

电法联合解释在覆盖区矿产勘查中的应用

覆盖较厚的区域地球物理异常较弱, 尤其是危机矿山二次空间探矿的人文干扰较大, 从而使找矿难度增加.为了开展覆盖区隐伏矿产资源的勘查工作, 应用信号较强的人工源工作方式, 分别采用瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法和激发极化法在同一矿区进行勘查.在理论上分析了这3种方法结合的优势, 使3种方法在深度电阻率断面上互相校正、互相补充.在甘肃某区进行金属矿勘查时, 采用3种方法组合进行联合解释, 取得了较好的探矿效果, 表明多电法综合进行覆盖区找矿是一种行之有效的途径.      

时间域航空电磁系统探测深度研究

时间域航空电磁系统探测深度与采样时间、发射磁矩、大地电导率、仪器背景噪声和灵敏度等诸多因素相关。本文基于时间域航空电磁一维正演对时间域航空电磁系统探测深度进行研究。正演算法从麦克斯韦方程出发,结合准静态近似条件,得到一维层状介质上空中心回线频率域电磁场响应的垂直分量,并采用汉克尔积分进行计算,进而通过时-频变换获得时间域电磁场响应。探测深度研究参考仪器背景噪声水平,通过设定最小可识别信号阈值（本文设定为系统背景噪声三倍）获取最大可探测分离时间,进而利用该分离时间结合平均电导率求取最大探测深度。最后本文以VTEM系统为例,对不同层状介质模型以及不同发射磁矩、背景噪声、发射脉宽和飞行高度下的时间域航空电磁系统最大探测深度进行分析和讨论。     

吊舱式直升机频率域电磁系统 在北京密云红光铁矿的勘查效果

新引进的IMPULSE吊舱式直升机频率域电磁、磁综合系统是新型的数字化宽带系统,通过分析该系统在北京密云红光铁矿进行的试验勘查结果,其中包括电磁、磁场的剖面和平面特征,以及其转换的视电阻率和电阻率深度断面特征,并与以往Tridem固定翼电磁系统所测量的结果进行对比,证实了IMPULSE系统比Tridem系统具有较好的分辨率和较大的勘探深度,在矿产和水文勘查中具有显著的勘查效果。     

浅水域可控源海洋电磁测量中空气波的渐近表达与波场分离方法

可控源海洋电磁(MCSEM)勘探中空气波对海底电磁响应的影响已为业界所重视, 它是由水平电偶极子源发射的电磁信号沿空气-海水界面传播与来自海底地层的有效信号相互作用产生的。在浅水域勘探时, 空气波淹没来自地层的有效信号, 使浅水域MCSEM实现油气层识别产生困难。基于层状介质模型, 采用电磁场的模式分解理论导出了半空间电阻率模型的空气波表达式, 利用该式将空气波在海水层的传播近似用海水-空气界面与海底地层之间的多次鸣震表达。结合源和接收器两边电磁场的传播特征, 导出了有限水深时空气波近似关系, 用于近似模拟空气波响应。为了对比不同方法压制空气波的效果, 基于上行波场和下行波场的分解方法, 获得了含油气高阻储层上上行波的异常幅度增大数倍的结果, 显示了波场分解方法压制空气波的良好效果。最后, 利用不含油气层的背景模型和含油气储层模型电磁响应的数值模拟结果, 比较空气波渐近表达和波场分离2种空气波压制方法可知:对于水平层状模型后者效果更好;前者可适用于崎岖海底地层的数据处理, 后者只适用于水平海底地层。     

直升机TEM系统关键技术指标与探测深度分析

直升机TEM系统在国际上正处于开发实验阶段,还需2～3年时间才可投入商业应用。该系统即灵活、又有一定的勘探深度,在国外已经取得了一定的勘查效果,因此,它是今后航空电磁测量技术的发展趋势。直升机TEM系统的灵活性符合中国多山的勘查条件,而它的勘探深度有多大是急需弄清的另一个关键的问题。本文利用水平层状大地模型计算出的瞬变响应,分析了装置类型、磁矩、噪声与探测深度的关系,并得出了直升机TEM系统,在中国几种典型水文地电模型条件下的最大勘探深度,这对于论证我国是否发展直升机TEM系统提供了理论依据。     

用复电阻率法探测油气藏的研究

介绍了讨论了复电阻率法探测油气藏的基本原理，提出了用复电阻率法探测油气藏时，尤其是在良导电覆盖层地区，分离激电和电磁响应，获取剩余电磁资料的一种有效技术。指出复电阻率测量剖面附近的套管会引起明显的视电阻率，激电和剩余电磁资料异常。为了去除或减弱这种干扰异常，提出了一种校正方案，最后，对复电阻率法在研究地区的应用进行了介绍和讨论。     

基于井中垂直磁场的可控源电磁法深部矿产探测研究

我国浅部可用矿产资源量日益枯竭,如何提高深部矿产探测效果是亟待解决的重要问题。然而对于深部资源的探测,受限于地面地球物理勘探技术的探测精度、深度以及抗干扰能力,传统的电磁法难以在地表准确探测到深部隐伏矿的有用信息。为提高可控源电磁法（CSEM）的分辨率,本文利用矿井作为接收电磁总场响应的测点位置,采集井中垂直磁场数据BZ,获取地下电导体三维空间分布信息。采用有限差分法正演研究不同矿井位置对异常体的正演响应,结果表明矿井越靠近地下异常体边界,响应越大。基于有限内存拟牛顿法（LBFGS）所实现的快速三维反演,进一步证实井中磁场数据可以有效提升对深部空间信息的识别。最后,井中磁场数据与地面磁场数据结合起来实施的联合反演,实现了从浅到深的高精度成像,为实际深部矿产勘探提供了理论支撑。     

浅部采空区电磁场特征分析研究

目前采空区探测的技术手段主要有地质调查,地球物理探测和钻探。对于老采空区,往往无矿产勘查资料和历史矿产开采资料,地质调查远不能准确固定采空区范围,只能依靠地球物理探测工作来确定采空区范围.深度和边界,之后用钻探验证。对于浅部小窑采空区,目前常用电磁类方法有高密度电阻率法和地质雷达。本文通过分析高密度电阻率法和地质雷达探测采空区的成果案例,总结了浅采空区电磁异常特征。通过对比分析自然条件下地层和采空区地层的电磁场特征,研究判定采空区边界和深度的方法。     

隧道综合参数超前地质预报技术研究

本文介绍一种新型的隧道施工综合超前地质预报系统USEP,该系统采用综合参数法进行超前地质预报,综合参数为"波速+电阻率".其中波速探测采用角度偏移和位置偏移的联合体系,电阻率探测采用瞬变脉冲电磁法重叠回线装置在掌子面进行扫描,最终实现综合参数及空间超前地质预报.文章利用课题组研发的USEP系统,结合108国道北京南村隧道的探测预报实例详细说明隧道综合参数及空间超前地质预报工作的原理与效果,并总结在复杂地质条件下采用"波速+电阻率"综合预报的必要性,它对隧道及地下工程施工超前地质预报工作有广泛的指导作用.     

EH4电磁成像系统在金矿勘探中的应用——以黄金洞金矿为例

EH4目前是国内外电磁勘探系统中较先进的找矿技术之一,特别是在寻找隐伏矿体具有较好的效果.本文应用EH4电磁勘探找矿技术,在黄金洞金矿进行了深部以及断裂破碎带的找矿勘探应用,认为EH4电磁成像系统在矿产勘察中具有强大的工作能力.     

综合物探在地面塌陷区探测中的应用

在某地面塌陷区探测中,为准确判定塌陷回填区内是否存在空洞,根据地质条件和现场状况,选用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和瞬变电磁法进行综合探测。对典型断面图上低阻异常特征的分析结果表明,两种探测方法结果一致,但各有特点:CSAMT法探测深度大,对异常区的判断较为准确,但分辨率相对较低;瞬变电磁法分辨率优于CSAMT,但探测深度较浅,受目标深度内介质的物性影响较大,且浅部有盲区。异常区钻孔验证结果显示,探测结果准确可靠,表明综合物探方法应用于塌陷回填区的探测是准确、有效的。