时间域航空电磁法在多年冻土调查研究中的应用

多年冻土空间分布调查在冰冻圈研究中具有重要意义。目前国内冻土空间分布调查通常采用地面物探结合测井的探测方法,获得局部点上或线上数据,或者采用不同的遥感模型,模拟估算区域性多年冻土厚度。笔者利用获取的时间域航空电磁数据,根据电阻率计算结果推断多年冻土空间分布特征。推断结果与已知测井资料对比分析表明,根据时间域航空电磁数据反演结果推断的多年冻土层厚度与已知测井测温确定的结果平均误差为18.5%,表明采用时间域航空电磁法开展多年冻土厚度调查是有效的,具有较高的准确性。由于时间域航空电磁测量具有高效、受地形影响小等技术优势,可应用于青藏高原、东北大兴安岭等地区的大面积、快速、定量化的多年冻土调查,为全面调查研究多年冻土空间分布及其对生态环境变化的影响提供新的、有效的技术解决方案。     

时间域航空电磁电阻率和磁导率全时反演

为了减小时间域航空电磁法在强磁性地区应用时产生的磁极化电流对反演的影响,提出了一种在雅可比矩阵中加入磁导率偏导数,将电阻率、磁导率和层厚进行全时同步反演的方法。将磁性均匀半空间模型、单个磁性模型和多个磁性层模型的时间域响应添加高斯噪声作为模拟数据进行全时反演,得到的模型与理论模型拟合较好,拟合误差均在3%以下,验证了本文算法的有效性,说明在强磁性地区本文提出的算法能有效解决地下介质的电性分布。     

固定翼时间域航空电磁系统的飞机选型问题

对国外典型固定翼时间域航空电磁系统飞机平台及国产飞机平台的各项性能进行了对比分析,对改装能力、运行费用、安全性等几个方面进行了评价,总结了固定翼时间域航空电磁系统设计飞机选型的基本经验和规律,提出了用综合效费比指标来指导飞机选型工作.     

时间域航空电磁数据加权横向约束反演

传统的单点一维反演技术处理时间域航空电磁数据得到的电阻率和层厚度容易呈现横向不连续性,导致层界面不光滑。即使相邻测点的反演结果也会出现突变现象,与实际地质情况不符,给解释工作带来困难。笔者针对时间域航空电磁数据空间采样密集、在沉积岩地区工作时地下电性结构横向连续性较好的特点,研究了时间域航空电磁数据参数加权横向约束反演方法。反演时同时考虑数据拟合、相邻测点电阻率和层厚度横向约束以及深度横向约束,利用参数加权来调整对各层模型参数和深度横向光滑度的约束强度。通过对理论和实测数据反演并与传统的单点一维反演结果进行对比,验证了拟二维横向加权约束反演是处理时间域航空电磁数据的有效方法。横向约束反演结果电阻率和层厚度横向光滑连续,层界面清晰。引入参数加权实现对不同参数横向光滑度和连续性的制约,可进一步提高反演解的稳定性。加权因子对反演结果有较大影响,在实际应用中,应该综合考虑地质资料选择合适的加权因子。     

基于磁导率的频率域航空电磁法双频反演方法

以往的频率域航空电磁法数据反演方法中,通常在模型中以真空磁导率代替介质磁导率,忽略了磁性层影响。但在高磁性区域,这样做将会导致计算电阻率值偏高。针对这一问题,首先根据层状介质模型研究了考虑磁导率和电阻率因素条件下的电磁场正演计算方法,并且分析了不同磁性介质对频率域电磁响应的影响规律。在此基础上,提出了磁导率和电阻率的双频反演方法,电阻率是通过2个频率的虚分量之比计算得到的,计算结果更加可靠,提高了磁性区域视电阻率填图的精度。通过对模型计算和实测数据进行反演计算,表明这种方法具有较高的反演精度,为强磁性区域航空电磁法视电阻率填图提了供一种行之有效的反演方法。     

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。     

时间域航空电磁响应数值模拟的精度分析

分析说明了G-S变换和汉克尔变换的计算精度,当n=12或16时,G-S变换适用范围广且能保证精度;而汉克尔变换计算的相对精度达到10-6数量级;并且基于时间域航空电磁法偶极—偶极装置一维正演算法,在选取不同参数时,对航空电磁响应数值模拟精度进行了分析。结果表明G-S变换n值的选取对计算精度影响相对较大,而汉克尔变换中滤波参数的选取对计算精度影响较小。     

固定翼时间域航空电磁勘查系统研发进展

基于国产Y12IV型轻型固定翼飞机平台, 开展了专用飞机改装、大磁矩发射、三分量接收、海量数据实时收录等关键技术攻关, 研制了具有完全自主知识产权的固定翼时间域航空电磁勘查系统样机; 成功开展了半航空试验试飞, 系统样机功能、性能等达到了世界先进水平。固定翼时间域航空电磁勘查系统研发取得关键进展。     

航空瞬变电磁数据一维Occam反演

分析了奥克姆(Occam)反演法的原理和计算方法,并将其应用于时间域航空电磁一维反演中,给出了一种简便的正则化参数搜索方法,对迭代过程进行了改进,大大提高了反演速度,5次迭代约20s。在反演初始模型中,电阻率数据由原始感应电动势数据通过自动迭代法转换而来,深度数据由初始电阻率计算得出。经算例表明,收敛过程中满足拟合差最小的拉格朗日乘子μ值随迭代次数增加而递减;反演过程非常稳定,一般5次迭代至10次迭代就能达到收敛,对低阻层的反演深度和电阻率值都接近真实值,但对高阻层的反演深度和电阻率值误差较大。     

航空电磁法在水文地质调查中的应用

为了对水文地质调查提供多方法、多深度和多参数解释,提高航空电磁法在水文地质调查中的应用效果,以河北曹碑店地区、定陵—北京十三陵水库地区、黑龙江宝清地区、澳大利亚桥维拉地区、山东黄河口地区的航空电磁资料为基础,建立了利用航空电磁法研究海侵程度、水质填图、寻找浅层淡水的定性和定量解释方法。结果表明: 航空电磁法可以快速高效地研究不同深度的地下水及海侵程度空间分布特征,快速计算地下水矿化度,尤其可为大范围水文地质调查提供多层次的海侵底界面和水平界线、含水层和隔水层分布及水质分布信息,在多个研究区取得了较好的水文地质勘查效果。     

利用时间域航空电磁资料再论华北地台北界的划分

华北地台北缘矿产资源十分丰富,但其与内蒙古中部地槽褶皱系界线的划分问题历来争议不断.通过对大朝阳沟地区最新获得的大比例尺、高精度时间域航空电磁资料不同时间道电磁响应情况、时间常数特征和视电阻率变化规律的研究,精确厘定了区内华北地台的北界.平面上,该界线沿西南沟-小朝阳沟-上东三家一线呈向北凸出的弧形展布;垂向上,界面总体外倾,倾角50°~70°,在两端先内倾,后外倾,呈扭动弯曲的曲面向下延伸.上述研究成果不仅有助于区域大地构造的研究,而且对区内的地质矿产勘查具有重要意义.     

航空瞬变电磁法在火山岩型块状硫化物矿区的试验

为推进航空瞬变电磁法在我国浅覆盖区寻找多金属矿的应用,选择在已知火山岩型块状硫化物( VMS)矿区开展航空瞬变电磁法测量试验,结果显示:反演电阻率断面图中低阻异常与勘探剖面探明的矿体十分吻合,反演电阻率剖面400 m处切面和时间常数τ圈定的航电异常与主矿区位置一致。证明航空瞬变电磁法在寻找火山岩型块状硫化物矿床中效果显著,值得在该类多金属找矿工作中推广应用。     

航空电磁技术在冻土调查中的探测能力分析

准确评估冻土三维分布和阶段性变化对我国气候、水资源、生态、工程建设等方面具有重要意义.我国多年冻土大多分布在高海拔地区,利用地面物探确定多年冻土厚度具有效率低、成本高、交通不便等问题,而依据电阻率差异的航空电磁技术具有较大优势.根据青海祁连地区冻土厚度、电阻率等信息构建地电模型,并针对Aer-oTEM时间域航空电磁系统...     

航空时间域电磁法在澳大利亚新英格兰造山带铜多金属矿靶区优选与评价中的应用

澳大利亚新英格兰造山带构造演化历史复杂,已知铜多金属矿床(点)众多,成矿条件较为优越,是实现铜多金属矿找矿突破的有利区域.通过以航空时间域电磁法测量为核心的工作手段,以航电、磁异常为基础,以"类比—求同"为靶区优选评价指导思想,对新英格兰造山带某探矿权内开展铜多金属矿靶区优选和评价工作.在该地形条件复杂的工作区内,快速、科学有效圈定并优选出铜多金属矿找矿靶区共计9处,其中Ⅰ类找矿靶区3处,Ⅱ类找矿靶区5处,Ⅲ类找矿靶区1处,为在境内外类似工作条件的地区快速有效开展铜多金属矿找矿靶区优选和评价工作提供了参考案例.     

不同类型低阻异常航电时间常数的特征分析

时间域航空电磁系统工作原理是机载发射线圈向地下发射脉冲电磁波,接收线圈观测断电后来自地下低阻体的二次感应电磁场,通过对观测数据进行处理解释达到探测地下低阻体的目的。结合近年来从事时间域航空电磁法探矿数据和资料解释的实践,分别对电力干扰、表层强低阻体、表层弱低阻体和地下低阻体航电异常响应的时间常数τ的特征进行了综合分析,总结出以下规律:电力干扰在τ图上一般显示为不连续的线性异常,电磁响应呈跳跃状的无规律衰减;低阻异常在τ图上一般显示为高值区,电磁响应呈指数衰减,导电性越好规模越大的低阻体衰减越慢。     

航空瞬变电磁法在内蒙古巴林左旗地区圈定含水地层中的应用

巴林左旗是内蒙古赤峰的典型缺水区域,水资源的匮乏制约了地区的农牧业发展,圈定含水地层对本区具有重要意义。为了实现地下水增储,使用直升机瞬变电磁法,勘探本区地下水资源。在工作中对航空瞬变电磁数据进行视电阻率-深度计算,dB/dT感应电动势分析,衰减曲线特征分类,最终圈定本区含水地质体,给出了含水地层平面及空间展布特征。推断本地区地下含水层顶面主要埋深在10~30 m,含水层厚度30~80 m,全区共有地下水储量约4.54×106 t。航空瞬变电磁法在本地区找水方面取得了较好的效果,在水文地质勘查方面具有很大前景。     

航电在高山区找矿快速突破中的应用

为了寻找一种快速、高效的地球物理找矿手段,在我国西部高山地区——青海省五龙沟开展了大比例尺航电示范测量,采用高精度测量和随地形缓起伏飞行的方式获得了区内高质量的航电数据,通过数据处理,结合物性资料分析了示范区的电磁场特征,进行了异常筛选及异常解释工作,结合快速钻探查证实现了示范区找矿工作的"当年飞行、当年查证、当年见矿"的找矿工作新模式的快速突破.从完成的航电调查工作与找矿效果来看,在高山地区开展航电测量具有速度快、精度高、费用低和找矿效果显著等特点,具有广泛的应用前景和推广价值.