海水层对海洋大地电磁勘探的影响研究

为了研究海水层对大地电磁测深的影响,建立了一维层状模型并进行计算。结果表明,海水层对电磁场的影响特征主要表现为高频段的影响大于低频段,磁场的影响大于电场,相位的影响大于振幅。针对海洋大地电磁测深中使用远参考道问题,设计了三种二维地电模型(取参考点位于陆地或海底,测点位于海底),并对三种模型的大地电磁响应进行了有限单元法数值模拟,通过异常对比研究表明,在海洋大地电磁测深中可以使用远参考道,获得海底深部介质的地电信息。     

海洋CSEM法探测二维海底天然气水合物响应特征

针对海底天然气水合物开展了可控源电磁探测法(Controlled-source Electromagnetic Method,CSEM)响应研究,根据实际地质资料设计二维地电模型并进行正演计算,讨论了频率变化对CSEM响应结果的影响以及海底地形起伏时的CSEM响应特征。综合天然气水合物二维正演模拟结果,论证了海洋CSEM探测海底天然气水合物的可行性,研究成果可为今后的海底天然气水合物勘探提供技术支持。     

二维电阻率倾斜各向异性对海洋可控源电磁场响应的影响

地下介质的电阻率常常表现为各向异性,海底褶皱带、逆冲断层带和倾斜层状沉积序列等地质构造可能形成宏观电阻率倾斜各向异性。这里采用规则矩形网格剖分有限元法,实现了二维电阻率倾斜各向异性海洋可控源电磁(CSEM)正演算法,模拟了二维电阻率倾斜各向异性模型海洋可控源电磁场响应。模型计算结果表明,电阻率倾斜各向异性围岩对含有海底高阻薄层的海洋可控源电磁响应产生严重畸变影响。因此,在海洋电磁资料解释中,电阻率倾斜各向异性的影响应该得到重视,忽略该影响将可能会导致数据解释错误。     

海洋CSEM和MT一维联合反演研究

传统频率域海洋可控源电磁(MCSEM)法利用极化方向电场实部与虚部信息进行反演,由于海底沉积层电阻率一般较低,在海底浅部能取得较为理想的反演效果,但难以探测到海底几千米下的深部基底。这里利用海洋可控源电磁和海洋大地电磁(MT)一维联合反演程序,采用奥克姆反演算法,尝试对海洋电阻率模型进行联合反演。通过反演试算发现,利用频率更低的海洋MT加入反演,不会影响浅部反演效果,同时能探测到深部基底,为海底油气勘探提供了更多技术手段。     

从海洋内部研究海洋

几百年来,人类总是从海洋外面——在船上或者岸上研究海洋。随着技术的最新发展,人类现在可以从海洋内部来研究海洋。简要讨论了海底观测系统和活动观测平台为各领域的海洋研究提供的空前机遇,并指出中国发展海洋科学必须对这一新趋势给予密切注意。     

发射电流波形对瞬变电磁一维正反演的影响

本研究实现了考虑发射电流波形的瞬变电磁一维正反演算法。正演采用矩形回线源,通过Duhamel积分计算梯形波的感应电压;反演采用Occam反演方案,得到一个光滑的层状反演结果模型。理论模型合成算例的计算结果表明：上升沿时间、持续时间和下降沿时间不同程度地影响了垂直磁感应强度对时间的偏导数(dB/dt)响应以及电阻率反演结果。理论模型的正演结果显示,上升沿时间、持续时间和下降沿时间分别主要影响晚期、中晚期和早期的瞬变电磁响应,并且取值越大影响越大。理论模型合成数据的反演算例显示,不同上升沿时间对反演结果几乎没有影响,而下降沿时间和持续时间分别影响浅部和深部的反演结果。     

气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层影响研究进展

气候变暖对湖泊物理、化学、生物和生态系统有着复杂而深刻的直接和间接影响,而具体影响随研究区域和水体表现不尽相同。气候变暖通过改变湖泊热力和溶解氧分层进而影响湖泊生物过程和生态系统结构与功能。从全球湖泊变暖趋势、长期缓慢气温上升、极端高温事件以及气候情景模拟等方面详细综述了气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层影响的研究进展。研究表明,全球不同区域湖泊均存在不同程度的变暖趋势;长期缓慢气温上升和短期极端高温均会造成湖泊热力分层提前,分层结束推迟,分层时间延长,混合层和温跃层深度下降,以及热稳定性增加;相伴随的是溶解氧扩散深度和氧跃层深度明显下降,加剧了湖泊底部好氧和厌氧环境。除了这种直接影响外,气候变暖引起的流域降水、入湖物质的变化以及风速的变化也会对湖泊热力和溶解氧分层产生许多间接的影响,因此未来仍然需要更多的实验证据、经验和数值模型来验证和预测气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层的影响。     

频率域直升机航空电磁法视电阻率转换及应用

以Impulse直升机航电水平共面装置系统参数为基础,介绍了正演公式,根据视电阻率转换的2种转换模型--均匀半空间和似层状半空间模型,分别介绍了一维搜索法和列线图查找法这两种视电阻率转换方法.根据应用实例,通过对比视电阻率转换图,探讨这2种方法的转换效果.     

基于姿态参数的海洋可控源电磁数据一维反演

基于姿态信息的海洋可控源数据一维反演采用Occam方法进行,反演数据为不同收发距离观测到的电场振幅(MVO)。接收器和发射器姿态参数同时引入到反演中,正演过程引入发射源姿态参数,借助矢量分解将任意姿态的发射源分解为3个正交坐标轴分量源,分别计算接收点处电场响应,叠加得到总电场响应;根据接收器姿态信息,将计算坐标系中的电场矢量进行欧拉旋转获取任意姿态时测量到的电场响应。理论模型与实际数据反演结果表明,基于姿态信息进行海洋可控源勘探数据反演是可行的。     

体积分方程法模拟复电阻率三维体电磁响应

利用体积分方程法计算了均匀半空间中复电阻率(激电)效应和电磁效应同时存在时的三维体响应。在计算中,对于需要计算三重积分的张量格林函数电荷项一次部分,应用一种差分近似的方法求解,这种方法在保证计算精度的同时更加便于计算机实现;采用二次剖分的算法解决了计算张量格林函数时的奇异值问题;计算含有贝塞尔函数的积分项时,利用一种结合连分式展开的高斯求积代替常规的快速汉克尔变换方法。验证了计算结果并分析了三维体复电阻率模型(Cole-Cole)参数对正演结果的影响,为三维体复电阻率及其参数反演提供了正演依据。     

导磁性对时间域电磁响应的影响

文中计算了导磁导电球体的时间域电磁响应,并与无磁性导电球体的时间域电磁响应作了比较。结果表明,当综合参数小时,前者的异常大;当综合参数变大时,后者的异常大。最后作了对这一现象的物理解释。     

各向异性介质中的浅海海洋可控源电磁响应特征

由于受到空气波的影响,浅海海洋可控源电磁数据对海底储油层的反映较弱,如何对浅海数据进行处理和解释一直是海洋电磁理论研究的热点。随着近年来海洋电磁理论的不断完善,浅海数据已经可以被较好地处理与反演,但是其解释水平仍然受基本理论研究不足的制约。针对这一现状,本文开展了海底电各向异性对浅海数据影响规律的研究。具体方法为:利用欧拉旋转建立不同的海底电性各向异性模型,然后采用交错网格有限差分法计算浅海海洋可控源电磁响应,最后通过分析同线情况下电场E_x分量的振幅和相位曲线特征以及海底电场及电流密度分布规律,分析各向异性对浅海海洋可控源电磁响应影响的物理机制,并讨论浅海各向异性情况下海洋电磁对高阻储油层的识别能力。得出的结论为各向异性介质中的浅海海洋电磁响应特征与深海有较大区别,在进行数据的处理、反演和解释时应区别于深海情况。     

磁化率对大地电磁响应的影响及其提取方法

在电磁探测理论中,电导率和磁导率是两个重要的岩石物性参数. 在磁性较强的地区进行大地电磁探测工作时,电磁场信号必然受到介质磁性的影响. 将磁化率参数引入到二维大地电磁正演理论中,实现了含磁化率的大地电磁有限单元法数值模拟. 建立棱柱体模型计算并分析了磁化率参数对大地电磁的电场、磁场、视电阻率及相位等参数的影响. 数值模拟结果表明:高磁性介质导致电场升高,磁场降低,视电阻率增大,相位复杂变化,且随着磁性物质的增多或磁化率的增大,这种影响逐渐变大. 引入电导率、磁化率光滑约束与磁化率对数约束,采用改进的特别快速模拟退火法实现了电阻率、磁化率参数一维同时反演. 对K型、H型中间层高磁地电模型进行反演试算,反演结果良好. 该研究为在高磁性地区开展大地电磁工作提供了基础,对实现"第二找矿空间"内的矿产勘探,具有一定的意义.     

海洋TEM中心回线装置一维正演及全时域视电阻率计算

首先对海洋中深海区中心回线装置的瞬变电磁响应进行了一维正演计算,频率域垂直磁场分量表达式中的汉克尔积分变换采用了124点滤波系数进行数值计算;时—频域转换使用了适应时间范围较宽的余弦变换算法;然后采用连分式算法求取了典型地电模型全时域视电阻率随深度变化的曲线.结果表明,曲线基本可以反映地下电性介质的相对大小变化;并且,根据极值点可以大致确定低阻或高阻层顶界面深度.这为海洋TEM实测资料的快速定性解释以及反演初始模型参数的选定打下了基础.     

双偶极电磁装置对导电平面的电磁响应

在导电平面模型基本解的基础上,推导出该模型的垂直和水平磁偶极子二次磁场的表达式,利用现代数值计算方法,可以计算出某些双偶极电磁装置的相位矢量图等解释图表,为地面及航空电磁测量资料解释服务.     

广域电磁法E-E_φ视电阻率研究

利用水平电偶极子电磁场电分量的表达式,讨论了Ex分量、Eφ分量的幅值范围,提出了广域电磁法Eφ分量的视电阻率定义方法,初步研究了由Eφ分量定义的广域视电阻率的特点。在均匀半空间的条件下,水平电场Ex分量、Eφ分量幅值范围不同,测量Eφ分量可以扩大野外的观测扇区,减小施工成本。通过二层地电模型正演理论曲线的讨论,发现Eφ分量定义的广域视电阻率受观测角度的影响较比Ex方式小很多,在相应的观测扇区内不会发生视电阻率曲线畸变。通过H型、K型地电模型广域Eφ分量定义的视电阻率计算,结果表明,低阻中间层的反映情况比高阻中间层的好。数值计算结果表明,广域电磁法也有近区的存在。     

基于非结构三角网格的海洋CSEM和MT二维联合反演研究

采用非结构三角形网格结合快速Occam算法对海洋可控源电磁(CSEM)与大地电磁(MT)数据进行二维联合反演试验研究.非结构三角形网格能够准确地模拟起伏地形和复杂地质构造,对反演目标区域采用精细网格剖分,其他区域采用粗网格剖分,在满足精度的前提下减少了不必要的计算量.将CSEM与MT数据加入到同一反演数据集中,通过对联合反演数据权重公式进行推导,构建CSEM及MT数据相关权重因子,控制不同数据的拟合权重来实现联合反演.最后对不同模型进行了反演计算,结果表明联合反演比单一反演对海底构造与异常体的还原度更高,验证了联合反演算法的可靠性.     

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。     

对人工源频域电磁法视电阻率的探讨

对人工源频域电磁法的三种视电阻率计算方法进行了有关理论、一维地电模型正演、野外实验数据的对比分析,得出:广域视电阻率对于地质基底电阻率反映更真实,具有更强的抗干扰能力,但计算公式复杂;远区视电阻率对于地质基底电阻率反映没有广域视电阻率真实,但计算公式简单,且对于远区与过渡区的电阻率反映情况与广域视电阻率相同,也具备强抗干扰能力;卡尼亚视电阻率在远区与其他两种方法的结果相似,其计算视电阻率公式简单,但对于基底电阻率反映较差,且需额外测量磁场,导致抗干扰能力和工作效率不及前两者.故单纯从视电阻率反映的地质情况特别是基底地质情况看,广域视电阻率最优,远区视电阻率次之,卡尼亚视电阻率最次,但后两者计算公式简单.从勘探数据的正、反演角度而言,后两者的计算量要少于前者.