CSAMT在某重大城市活动断层探测中的应用

某城市位于我国南北地震带中段东侧,是一个中强地震频发的地区,1996年被国务院列为全国地震重点检测防御城市,因此该城市的地震活动断层的探测任务非常紧迫.为了对该城市的活动断层进行探测和评价,需查明区内断裂的准确位置、产状以及覆盖层厚度.采用CSAMT方法进行了勘察工作,由于区内人文干扰和电磁干扰严重,野外施工时采用了多种手段以保证观测数据的可信度;采用CSAMT全资料反演程序对野外数据进行反演.分析反演结果并结合已知地质资料,描述了3个背斜形态,识别出了多条断层.     

三维可视化在CSAMT勘探中的应用

CSAMT法是一种强有力的地球物理勘探手段,具有测量迅速、探测深度大、信噪比高等优点,已被广泛应用于金属矿、油气田、地下水、以及地热田的勘探中.在CSAMT勘探资料解释方面,传统的二维电阻率断面很难清晰、直观地揭示3D(三维)地电结构的分布特征,为此应加强3D可视化应用技术的研究.本文详细的介绍了3D可视化的建模过程,将3D构造的建模分为空间曲面剖分、空间曲面拟合插值、空间曲面拓扑关系生成、3D结构网格剖分、属性建模等过程.并以一个CSAMT勘探实例,展现出3D可视化方法技术的突出优势.三维可视化可以多角度、多层面展现地下3D电性结构的分布特征,使我们更加清晰、直观地了解3D地质体的空间范围与几何形态.     

基于遗传算法的CSAMT最小构造反演

利用遗传算法进行不考虑近场校正的全场资料CSAMT反演研究.遗传算法属于全局最优化方法,具有对初始模型依赖小,不易陷入局部极值的优点,然而,当未知数较多时,多解性仍是该方法的瓶颈.为了减小多层反演的多解性,在反演中引入最小构造约束,针对CSAMT的遗传算法反演问题定义了最小构造目标函数,经过模型试验找到了其具体表达式,并找到了适合CSAMT资料反演的拉格朗日乘子的最佳取值μ=0.5,实现了基于遗传算法的CSAMT最小构造反演.利用H、A、K、Q和HKH、KHA模型对方法进行了数值试验,在无噪和加入10％噪声情况下,反演结果与模型一致;加入20％噪声后,反演仍取得良好结果,与理论模型基本吻合.将该方法用于水平层状地层和横向变化地层的实测资料反演,结果与地质资料吻合.不同的计算实例表明了该方法的有效性.     

V6多功能系统及其在CSAMT勘查应用中的效果

地球物理多功能探测系统V6是中国科学院地质与地球物理所2000年底从加拿大凤凰公司引进的新仪器，它具有频点多（62频点系列），抗干扰能力强，发射功率大，A/D转换16位置及发射与接收信号GPS（Globe Position System)时钟同步等特点，能有效地提高纵向分辩率和测量信号的信噪比，为浅层精细勘探提供了保障。V6系统在牛栏山水源八厂标准剖面的试验，山东莱芜业庄矿突水勘查工作等充分证明，V6系统能较准确地确定目标的层深度，结合地质资料，可以提供含水性的判断。     

具有干预机制的CSAMT数据一维最优化反演

在CSAMT测深中,测深曲线往往受到电偶极源的影响而出现畸变,这给CSAMT数据的反演解释带来很大的困惑。文中依据CSAMT法在波区与MT理论相似的原理,提出用Bostick半定量结果作为CSAMT一维反演的初始模型,采用传统最小二乘算法,结合多种常识性物性变化特点,优化层参数并控制反演过程的迭代方向,使纯粹的数值迭代转化为按地球物理特征自动迭代,其结果可更好地满足物探解释需要。算例和实测数据反演表明,优化后的CSAMT一维反演方法,反演精度较高、计算速度较快,其反演结果的正演响应曲线和实测曲线拟合得很好。     

CSAMT法在高速公路长大深埋隧道勘察中的应用研究

CSAMT法是一套综合了MT和AMT各自优点的电磁自动采集和处理系统.本文介绍了CSAMT的原理、特点、工作方法和资料处理.该系统首次运用于高速公路长大深埋隧道勘察中，结合其它手段，成功解译出了隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的位置，为划分隧道围岩类别提供了较好的依据，同时也为高速公路长大深埋隧道提供了一种新的勘察方法.     

可控源音频大地电磁数据的反演方法

从反演方程、构造目标函数和求解三方面对用于可控源音频大地电磁法(CSAMT)的实用反演方法中的四种进行了描述．水平层状地层CSAMT法资料的直接反演法首次尝试了一维空间的全资料CSAMT反演，效果较好，但该方法尚难应用于2D、3D复杂介质中；奥克姆反演方法既考虑了横向的光滑函数，又考虑了纵向的光滑函数，得到比较光滑的横向、纵向变化的背景电性结果，但有可能把一些小构造光滑掉．快速松驰反演算法和共轭梯度算法由于计算速度快，占内存少而被用于三维反演中，二者相比，快速松驰算法在求解雅可比矩阵时只做一次正演计算，在更新模型时解小型方程组，所以在速度上更胜一筹．在后三种算法中，由于复杂电性结构无解析解，正演计算都采用数值计算．数值计算的可靠性、速度影响着反演算法的有效性，这方面的研究也将是2D、3D复杂电性结构反演的研究方向之一.     

可控源音频大地电磁法在隐伏活动断裂探测中的应用

根据已有地质和地球物理研究结果,北京东部平原地区存在多条第四纪隐伏活动断裂。为了查明该区基岩面的起伏情况、断裂的空间展布以及深部断面的延伸情况,2010年初,在北京顺义区庙卷村和朝阳区孙河地区附近完成了2条可控源音频大地电磁测深剖面。文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)隐伏活动断裂勘探的特点、资料采集过程及数据处理方法,结合区域地质资料对研究区域进行了综合地质解释。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中能给出工区内断裂的构造位置、倾向、断距以及发育规模,为地质分析工作提供可靠的基础资料。CSAMT法已经成为隐伏活动断裂探测中一种重要的地球物理手段,在城市活动断裂探测中发挥着重要的作用。     

基于合成孔径技术CSAMT成像研究

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)在实际生产中具有广泛的应用,但依然存在着一些急需解决的问题,需引进新技术和方法,提高其探测、解释精度.根据CSAMT中同一目标体相邻的回波信号具有很强的相关性,借助合成孔径思想,对CSAMT数据进行相关叠加合成,进而提高其探测精度.本文首先解决了把应用于波动场的合成孔径技术应用到频率域扩散场中,再通过模型算例表明合成孔径技术可以有效的增强弱信号、提高分辨率、减小场源效应、提高信噪比等,通过噪声加载,也进一步证实了合成孔径成像技术在CSAMT的有效性.     

CSAMT全区视电阻率转换及其效果分析

本文给出了一种把卡尼亚视电阻率换算为全区电阻率的便利方法.通过二、三层电性断面的模型试算及实测CSAMT资料的计算结果,说明在远区该方法的结果等于卡尼亚视电阻率,在近区和过渡区则明显改善了卡尼亚视电阻率的畸变.该方法能增加CSAMT的勘探深度,更好地反映地电断面的特征.     

CSAMT的静态效应校正及应用

CSAMT方法在地下近地表存在电性横向不均匀时,在双对数坐标系中视电阻率曲线会出现沿着视电阻率轴平行移动的现象,称之为静态效应.静态效应对深部电性结构处理解释结果影响重大,需对其进行合适的校正.本文介绍了目前通常使用的几种静态校正方法,并且分析了各方法的优缺点.在新疆某地进行的CSAMT铜矿勘探中,应用了曲线平移法进行静态校正,取得了较好的效果.     

量子遗传算法在大地电磁反演中的应用

量子遗传算法（QGA）以量子理论为基础,通过利用量子位编码代替经典遗传算法的二进制位编码,利用量子旋转门定向更新种群来代替传统方法中种群的选择、交叉和变异过程,使得算法具有一定的内在并行运算能力和量子的隧道效应,从而加快了搜索速度,改善了收敛速度,并具有更强的全局寻优能力.本文针对地球物理反演问题的非线性、多极值特点提出一套实现方案,通过理论模型和实测数据试验对比研究,表明量子遗传方法在大地电磁反演中的寻优质量和效果明显优于传统遗传算法.     

起伏地形下CSAMT二维正反演研究与应用

CSAMT在山区金属矿勘查中,采用各种滤波和相位积分之类的处理方法,校正因地形起伏和局部电性不均匀引起的静态效应,往往难保奏效,开发消除静态效应的新方法是提高CSAMT资料处理与解释水平和方法应用效果的重要研究课题. 本文以如何消除地形影响为重点,对起伏地形下CSAMT二维大地三维源地电模型,采用加权余弦数值积分法,进行波数域电磁场二维有限单元法正演. 为模拟复杂地形地电模型,选取交叉对称网格三角形剖分法,实现了在国内常用赤道电偶极装置的CSAMT二维正演计算;在二维正演的基础上,开发了基于奥克姆反演法的CSAMT二维反演技术,研制出一套起伏地形下CSAMT二维正反演处理与解释方法技术系统. 通过理论模型试算和实测数据处理证实,本系统能有效地削减起伏地形影响. 在找矿应用中,该系统反演的电阻率断面,极大地消除了起伏地形影响和静态效应,突显出清晰的控矿构造和矿体的异常,取得了重要成效.     

Simulation and optimization model for irrigation planning and management

A simulation and optimization model was developed and applied to an irrigated area in Delta, Utah to optimize the economic benefit, simulate the water demand, and search the related crop area percentages with specified water supply and planted area constraints. The user interface model begins with the weather generation submodel, which produces daily weather data, which is based on long‐term monthly average and standard deviation data from Delta, Utah. To simulate the daily crop water demand and relative crop yield for seven crops in two command areas, the information provided by this submodel was applied to the on‐farm irrigation scheduling submodel. Furthermore, to optimize the project benefit by searching for the best allocation of planted crop areas given the constraints of projected water supply, the results were employed in the genetic algorithm submodel. Optimal planning for the 394·6‐ha area of the Delta irrigation project is projected to produce the maximum economic benefit. That is, projected profit equals US$113 826 and projected water demand equals 3·03 × 10⁶ m³. Also, area percentages of crops within UCA#2 command area are 70·1%, 19% and 10·9% for alfalfa, barley and corn, respectively, and within UCA#4 command area are 41·5%, 38·9%, 14·4% and 5·2% for alfalfa, barley, corn and wheat, respectively. As this model can plan irrigation application depths and allocate crop areas for optimal economic benefit, it can thus be applied to many irrigation projects. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

Genetic algorithm in seismic waveform inversion and its application in deep seismic sounding data interpretation

A genetic algorithm of body waveform inversion is presented for better understanding of crustal and upper mantle structures with deep seismic sounding （DSS） waveform data. General reflection and transmission synthetic seismogram algorithm, which is capable of calculating the response of thin alternating high and low velocity layers, is applied as a solution for forward modeling, and the genetic algorithm is used to find the optimal solution of the inverse problem. Numerical tests suggest that the method has the capability of resolving low-velocity layers, thin alternating high and low velocity layers, and noise suppression. Waveform inversion using P-wave records from Zeku, Xiahe and Lintao shots in the seismic wide-angle reflection/refraction survey along northeastern Qinghai-Xizang （Tibeteau） Plateau has revealed fine structures of the bottom of the upper crust and alternating layers in the middle/lower crust and topmost upper mantle.     

Preliminary research to determine stress districts from focal mechanism solutions in Southwest China and its adjacent area

The method of sliding direction fitting is used to determine stress districts, taking the shear stress directions and ratios of shear stress to stress on fault planes given by focal mechanism solutions as the criteria to select focal mechanism solutions of one region and sorting out the earthquakes controlled by different tectonic stress fields, and then determining the stress districts from epicenter distribution of earthquakes. We call this method as step by step convergence method. By inversion analyzing of 297 focal mechanism solutions, we consider that Southwest China and its adjacent area can be divided into 5 stress districts, and we worked out directions of the three principal stresses and values of shape factor φin 5 stress districts.     

The inversion of 3-D crustal structure and hypocenter location in the Beijing-Tianjin-Tangshan-Zhangjiakou area by genetic algorithm

Ｔｈｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆ３┐ＤｃｒｕｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｙｐｏｃｅｎｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＢｅｉｊｉｎｇ┐Ｔｉａｎｊｉｎ┐Ｔａｎｇｓｈａｎ┐Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕａｒｅａｂｙｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏ┐ｒｉｔｈｍＹＯＮＧ－Ｇ...     

九江-瑞昌矿集区的3D结构及对区域找矿的启示

本文分析了九瑞地区重、磁场的分布特征.运用最新的方法技术对已有的重磁资料重新进行处理:采用重磁多尺度边缘检测方法,对九瑞矿集区区域重力和航磁数据进行了边缘检测,并根据检测结果重新厘定了断裂系统的展布位置.在整理、分析九瑞地区地质、地层物性资料的基础上,对实测的1∶5万重磁数据进行较细致的准三维反演.同时将重磁三维物性反演应用到岩浆岩空间结构研究中,获得了矿集区地层结构及岩浆岩三维空间形态特征.根据反演所得磁化率强弱,分析了岩体的基性程度,为寻找与火山岩、侵入岩体有关的金属矿产提供了指示信息.最终建立的模型给出了地下地层的分布特征、控矿构造的展布规律、与成矿相关岩体的三维形态以及已知矿点的空间分布特征,为在九瑞矿集区的深部寻找隐伏矿体提供了新的信息.     

地球物理资料群体智能反演(英文)

复杂地球物理资料的反演问题往往是一个求解多参数非线性多极值的最优解问题。而鸟和蚂蚁等群体觅食的过程,正好与寻找地球物理反演最优解的过程相似。基于自然界群体协调寻优的思想,本文提出了交叉学科的群体智能地球物理资料反演方法,并给出了其对应的数学模型。用一个有无限多个局部最优解的已知模型对该类方法进行了试验。然后,将它们应用到了不同的复杂地球物理反演问题中:(1)对噪声敏感的线性问题;(2)非线性和线性同步反演问题;(3)非线性问题。反演结果表明,群体智能反演是可行的。与常规遗传算法和模拟退火法相比,该类方法有收敛速度相对快、收敛精度相对高等优点;与拟牛顿法和列文伯格一马夸特法相比,该类方法有能跳出局部最优解等优点。