用共偏移距反射法拓展地质剖面的解释深度

针对核电工程选址中的能动断层地质调查工作需要,提出了利用共偏移距浅层地震反射时间剖面来拓展地质剖面解释深度的技术方法,通过物性和岩性的综合解释来提高对能动断层鉴别及其产状确定的可靠性.探测试验结果表明该方法是有效可行的.地质剖面上描述的断裂破碎带在共偏移距时间剖面上反应明显,二者可以相互印证,优势互补.该技术方法可用于类似工程地质调查和第四系覆盖较薄地区的隐伏断层探测.     

分布式三维电法研究进展

自然界中几乎所有的地质结构都是三维的,尤其是对于矿体形态变化很大的金属矿,常规的二维电法探测很难准确刻画其三维形态,另一方面,极化率参数对硫化物金属矿的反映更为直接有效,因此开展三维电法工作获取电阻率和极化率三维形态,是深部矿产资源探测的迫切需求,也是当前电法的发展方向.本文从原理、装置、硬件系统、反演方法及软件等方面,介绍了分布式三维直流电法勘探研究进展.通过对TITAN-24、NEWDAS和IRIS分布式系统的特点及其应用实例分析,发现由于同时观测不同方向的电性参数,大大提高了横向分辨率;大功率、大极距的采集方法,有效加大了勘探深度;分布式的测站布设,提高了工作效率;采用全波形记录前提下,在干扰严重的老矿山周边,仍能采集到有效的电法数据,为危机矿山的深、边部找矿开辟了新的途径.     

掘进巷道直流电法四极装置超前探测的模拟及应用研究

为研究矿井直流电法四极装置在掘进巷道超前探测中的效果,本文以矿井直流电法超前探测原理为基础,通过分析COMSOL Multiphysics点电源正演模型模拟值与理论值的误差,验证了COMSOL Multiphysics研究直流电法超前探测的可靠性与可行性;建立巷道超前探测三维地电模型,通过正演模拟,分析了巷道空腔对数据的影响,对比了二极、三极装置与四极装置的探测效果及对不同距离低阻体的响应特征;基于相似性原理构建物理模拟实验,绘制了超前探测视电阻率等值线图,研究了四极装置对迎头前方不同形状、距离异常体的实际探测效果.研究结果表明：直流电法四极装置能够对迎头前方低阻体产生异常响应,探测数据剔除巷道空腔影响后,能够精准识别出异常体的横向位置;并且相较于板状异常体,四极装置对球状异常体的超前探测效果更好．通过将直流电法四极装置超前探测应用于工程实例中,经钻探验证与探测效果一致,说明该技术具有很强的实用性和推广性．     

深度学习在地球物理中的应用现状与前景

深度学习是机器学习的一个分支,是使用低维特征组合来表示高维特征组合,包含多重复杂结构或多个非线性变换的多个处理层对数据进行高维抽象的一种算法.深度学习的自我学习和适应能力使它在计算机视觉、语音识别、金融等领域得到了广泛应用.为分析深度学习在地球物理领域的应用前景,本文在介绍深度学习概况的基础上,结合实例分析了深度学习在地震探测定位、大地电磁数据处理、航空电磁数据解释等领域的应用现状.发现深度学习在处理海量数据在并行处理、进行模式识别特征提取、数据预测等方面都有巨大的优势.随着三维探测逐渐成为地球物理勘探主流趋势,必将产生海量数据,涉及大型计算和反演,深度学习在地球物理探测中应用将更加广泛.     

采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用

综合地球物理技术在采空区的探测中发挥了重要作用.目前通常采用单方法反演、仅对不同方法反演结果进行对比解释的综合勘探方式,单方法反演的多解性严重降低了其探测精度.如何提高采空区的探测精度,对采空区进行有效探测一直被认为是地球物理技术面临的首要难题.为了提高地震与电法技术的探测精度,基于交叉梯度联合反演理论,设计了地震初至折射走时数据和高密度电法数据的联合反演算法流程,对采空区理论模型和野外实际数据进行了联合反演处理.结果发现通过两者的联合反演,不仅可以提高采空区电阻率反演模型的成像效果,而且能够获得地震单方法反演难以成像的采空区低速异常体,从而提高了地震与电法技术对采空区的探测精度.表明地震与电法探测数据联合反演是一种提高采空区探测精度的有效方法.     

高密度电法数值模拟及其在寻找北京人头盖骨化石中的应用

为寻找埋藏在地下两米以内深度装有文物的木箱,采用高密度电阻率方法进行了探测.在完成三维正演与二维反演数值模拟的基础上进行了野外数据的反演解释工作,利用三维局部异常体的正演响应特征及二维反演结构与真实模型的对应关系,对实际的数据进行了认识解释,得到了目的层的异常体可能是地道而不是木箱的初步结论.实际表明,利用高密度电法来进行浅层的探测是可行的.     

综合探测方法在太原盆地东山山前断层探测中的应用

东山山前断层位于太原盆地东部,是盆地北端的边界断层。在多道直流电法和浅层地震勘探初步确定断层位置的基础上,采用钻孔联合剖面探测对断层进行准确定位,并结合年代样品测试确定断层的最新活动时代。通过探测得到:东山山前断层是由三条断层组成的断裂带,长22km,宽约800m。断层上断点埋深约16.7m,错断了中更新世地层,最大断距约23.96 m,断层的最新活动时代为中更新世。此结果修正了前人认为其为晚更新世活动断层的结论。三种探测方法中,多道直流电法勘探只能初步确定断层的位置,采用高分辨率浅层地震勘探和钻孔联合剖面相结合的探测方法是确定隐伏断层位置、判定断层活动性的有效方法。     

高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤田采空区勘查及注浆检测中的应用

从煤矿采空区诱发的地质灾害对国民经济建设的危害和采空区探测与治理的现实意义出发,总结了煤矿采空区探测中的地球物理方法技术现状,分析了开展煤矿采空区地球物理探测的物性差异前提.在简要介绍高密度电阻率法和瞬变电磁法基本原理的基础上,结合我国新疆某地区的探测实例,研究总结了高密度电阻率法和瞬变电磁法在煤矿采空区探测中的应用效果.结果表明,由于煤矿地下采空区和未采区之间存在有明显导电性(电阻率)差异,使用高密度电法和瞬变电磁法综合勘察煤田采空区效果较好,工作区120 m以上浅部采空区采用高密度电法探测,其定量解释结果精度较高,而100~350 m深度范围内采用瞬变电磁法探测作定量推断解释效果较好.文章还结合应用实例探讨了利用高密度电阻率法评价煤矿采空区注浆治理效果的可行性.     

基于OpenGIS的地球探测信息综合解释平台

地球探测出现了大量的新技术和新方法,其应用也日益广泛,由于其技术和方法的多样性,致使地球探测数据的记录文件格式、处理方法、图形显示也是多种多样,庞杂无序,不便于保存、使用和管理.本文提出一种基于OpenGIS的地球探测信息综合解释平台,对多源、多尺度、多方法、海量多维地球探测数据进行整合,结合OpenGIS中的GDAS、GLS和WMS、WFS等规范,通过GIS平台进行数据融合,为专家进行综合解释、评价提供一个便捷、有效的工具.目前系统已经被实验室应用于一些项目中,实现了各种探测数据的集中管理和数据融合,提高了综合解释和评价效果.     

矿井瞬变电磁法超前探测合成孔径成像研究

在矿井瞬变电磁超前探测数据处理和解释中,为了更好地识别巷道前方含水体电性分界面,利用扩散场与波动场间的函数关系,将矿井瞬变电磁法超前探测中瞬变电磁波场转换为拟地震波场,实现波场转换.同时,为了解决波场转换后信号幅值偏弱,以增加信噪比利于解释,利用雷达的合成孔径方法对波场转换后的拟地震信号进行相关叠加处理.将矿井瞬变电磁法巷道超前探测的同一测点不同探测方向的数据作为孔径数据进行合成孔径成像,以突出弱异常而提高信噪比,结合应用实例验证了方法的效果.研究表明,矿井瞬变电磁法合成孔径成像方法能够提高电性界面信息的信噪比和界面几何分辨率,对矿井瞬变电磁法精细超前探测含水构造具有重要的理论意义和应用价值.     

环工作面三维直流电阻率法研究及应用

本文在矿井直流电法理论基础上,推导环工作面三维直流电法测量深度公式,得到环工作面三维直流电法记录点坐标位置.基于以上理论,建立了环工作面三维直流电法异常体模型,分析了环工作面三维直流电法二极装置、三极装置、四极装置异常体响应特征,得出环工作面三维直流电法各装置敏感度低的主要原因是缺少必要的数据采集点.为了提高环工作面三维直流电法分辨率,最大限度增加工作面内侧的采集数据点.基于以上原因本文提出了对角偶极装置采集模式及多装置的数据叠加反演处理方法,以增加工作面内采集数据点,提高三维勘探的精度.本文通过某矿8802工作面底板富水性探查实例,说明该方法的有效性.     

环工作面三维直流电阻率法研究及应用

本文在矿井直流电法理论基础上,推导环工作面三维直流电法测量深度公式,得到环工作面三维直流电法记录点坐标位置.基于以上理论,建立了环工作面三维直流电法异常体模型,分析了环工作面三维直流电法二极装置、三极装置、四极装置异常体响应特征,得出环工作面三维直流电法各装置敏感度低的主要原因是缺少必要的数据采集点.为了提高环工作面三维直流电法分辨率,最大限度增加工作面内侧的采集数据点.基于以上原因本文提出了对角偶极装置采集模式及多装置的数据叠加反演处理方法,以增加工作面内采集数据点,提高三维勘探的精度.本文通过某矿8802工作面底板富水性探查实例,说明该方法的有效性.     

高精度重力测量在金矿采空区探测中的应用研究

为了确定金矿采空区的位置,对其隐患进行治理,首次应用高精度重力方法.在研究区布设了两条比例尺为1∶100的高精度重力测量剖面,使用加拿大Scintrex公司的CG-5AutoGrav型重力仪, 测取重力异常数据,并采用欧拉反褶积方法实施反演解释,确定了采空塌陷区域及稳定地段.研究结果表明:高精度重力测量应用于金矿采空区探测是行之有效的,用欧拉反褶积方法解释重力异常数据是一种快速、高效、人为干预少的好方法.     

内蒙古地区深部水源瞬变电磁法探测

在干旱少雨,地表水资源紧缺的地区,寻找深部水资源已经成为经济可持续发展首要解决的问题,而如何快速、准确的实现深部水源的定位探测却鲜有文章涉及.本文利用瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中取得的探测经验,通过总结该探测方法的关键性技术,应用拟MT反演技术对探测资料进行解释,在内蒙古酸刺沟煤矿工业广场附近成功探测到两处深部低阻异常区,经过钻探验证,出水量均达到80m3/h,实现了深部水源的定位探测,为该煤矿水源井工程的建设提供了可靠的供水水源,解决了该煤矿生产、生活用水的问题.说明:采用瞬变电磁法探测技术探测深部水源,是一种较为理想且有效的探测方法,可以在地表水资源匮乏的地区推广应用.     

接地源短偏移瞬变电磁法研究展望

开展第二深度空间(500~2000 m)矿产资源精细探矿,已成为一项紧迫和长期的任务,研究瞬变电磁探测新方法、新技术,是完成大深度、高精度找矿任务的途径之一.针对电性源瞬变电磁法的优越性,本文提出采用接地源短偏移瞬变电磁法解决深部目标矿体精细探测这一问题.从探测装置、探测深度、数据处理、资料解释等方面对这种方法进行讨论.通过对短偏移装置探测能力、对地形影响、静态效应、偏移成像等几个关键技术问题的分析,认为这种方法可以实现大深度、高精度探测目标.接地线源短偏移瞬变电磁法是一种适合深部探矿并值得推广的方法.     

用VLF、EH4和CSAMT方法寻找隐伏矿--以赤峰柴胡栏子金矿床为例

VLF、EH4和CSAMT均为基于电磁原理的地球物理手段,但它们在探测深度、测量精度和野外操作的复杂程度上有较大的差异.因而不同探测目标和精度要求,尽可能使用不同的方法或方法组合.VLF一般用于矿区及外围的地球物理扫面,以快速确定和发现覆盖层(不超过50～60 m)之下矿化构造系统的空间展布和基本规模.CSAMT具有探测深度大(＞2000m)、工作效率高和抗干扰能力强等特点,一般用于确定矿化系统的深部的宏观几何形态和产状变化.EH4是这三种方法中对地下地质结构解析度最高、有效探测深度适中(800～1 200m)的一种地球物理测深方法,它可以解析较为精确地探测矿体的三维形态、规模、产状变化和细部结构但采集数据时对近场电磁干扰要求较高.这三种地球物理方法在赤峰柴胡栏子金矿区的联合应用,为寻找覆盖层之下隐伏矿体取得了良好的效果.     

综合物探方法在滇池补水工程中的应用

本文介绍了包括地震、瞬变电磁法、高密度电法、高频大地电磁法等在内的多种物探方法在滇池补水工程岩土工程勘察中的应用情况.通过选择其中一种或几种物探方法分别应用在河床冲积层、断层带和岩溶探测上,使得物探方法在对物探异常的分辨上能够相互印证,提高了解释成果的可靠性,在探测深度上采用适合浅部勘探的物探方法和适合深部勘探的物探方...     

直流电阻率法高阻管道漏点位置的探测与分析

近年来,城区供水管道发生破裂的现象屡见不鲜,给居民生活造成了极大的影响,解决城市管道漏水问题迫在眉睫.文章采用异常响应更为稳定、解释方便、低成本的直流电阻率法,基于直流电阻探测方法原理,提出利用电位异常方法探测管道漏点位置技术.首先利用数值模拟方法研究了高阻管道漏点电位异常响应,采用有限差分技术,将漏点位置设为源点,分别计算表面位置沿x方向和y方向电位差,数值模拟结果表明,该方法可以有效地定位漏点位置.利用物理实验对理论数值模拟结果进行验证,在实验过程中,分别在地表面沿管道方向以及垂直管道方向进行电位差测量,物理模拟结果与数值模拟结果相吻合,表明该方法合理有效.与其他管道探测相比,直流电位方法原理简单,抗干扰能力强,异常响应特征明显.     

地面磁共振与瞬变电磁橫向约束联合反演方法研究

大地电阻率分布信息是影响磁共振地下水探测反演结果准确性的重要因素.在众多电磁法勘探技术中,瞬变电磁法具有高分辨率、高效率和大探测深度等优势,能准确探测地下几百米范围内的电阻率分布信息.因此磁共振与瞬变电磁联合解释方法具有重要意义.然而,利用单一测点拼接的磁共振与瞬变电磁联合解释方法进行模拟二维反演时存在解释结果不唯一,容易出现错误异常体等问题,尤其在复杂地质情况下,同一测线上相邻测点探测结果连续性差,解释结果偏离实际.基于此,本文提出磁共振与瞬变电磁横向约束联合反演方法(Laterally Constrained Inversion,简称LCI),重点引入外推积分法(quadrature with extrapolation,简称QWE),解决了传统正演过程中基于直接数值积分方法引起的求解效率低的问题,保证了联合反演方法的顺利实施,进而以相邻测点地下结构应具备连续性为依据,引入横向约束反演思想,通过在联合反演目标函数中加入相邻测点间各模型参数约束矩阵,提高磁共振解释结果准确性,加强探测剖面地质结构和含水模型连续性.经过理论模型证实,本文提出的LCI方法能有效提高传统一维反演结果的稳定性和唯一性.最后,对安徽黄山野外实际探测数据进行横向约束联合反演,验证了磁共振与瞬变电磁LCI联合反演方法的实用性.本文的研究成果将为磁共振与瞬变电磁空间约束联合反演奠定基础.     

被动式超低频电磁法在深部地热资源勘察中的应用——以JR-119井及JR-168井为例

分析了深部地热资源勘察中的地球物理电磁法应用现状,阐明了被动式超低频电磁法在深部地热资源勘察中的可用性和优势;重点论述了被动式超低频电磁法在深部地热资源勘察中的探测机理.利用北京大学研制的BD-6型被动式超低频电磁探测仪在京热119井和168井附近布点探测,在探测过程中利用硬件滤波和水平旋转探头方向的方法消除了工频50Hz的部分谐波干扰,同时探测曲线的重复性也非常好,得到了相应井位的超低频电磁探测数据.在对深部热水储层和盖层岩性界面进行地质解释后,得到热储层赋存深度的绝对误差为23-50 m,盖层岩性界面的相对误差小于6.3%.探测结果表明借助被动式超低频电磁探测仪,可以较准确地获得深部岩溶裂隙地热水的分布信息.