基于实测积累电荷静电场消除静态效应的方法

频域电磁测深法存在的静态效应问题是由地表浅层电性不均匀体在一次天然电场作用下不均匀体界面积累电荷引起的。积累电荷引起的二次静电场与一次天然电场成线性关系,且二次电场与一次电场的比值K只和地下介质的电性有关,地下介质的电性不变,则K值不变。因此,利用人工源供电的方法,在供电时测量测点一次场和二次场的总场Et;断电后测量二次场E_2,然后求取K值,利用各测点的K值和大地电磁法实测电场计算一次电场,进行静态校正。本文采用有限元二维大地电磁正演模拟地下浅层电性不均匀体产生的静态效应,利用K值校正静态效应,获得了成功。结果显示这种方法能有效压制静态效应,达到静态校正的目的。     

花岗岩地区浅部地下水井位的快速确定

文章探讨在花岗岩地区地下水井位的快速定位问题,结合工程实践,采用三极电阻率测深法和天然电场选频法开展综合探测研究。首先实施三极电阻率测深剖面工作,对采集结果进行二维有限元反演研究,获得二维测深断面上低阻导电体的分布规律;在测深剖面上进一步开展天然电场选频法剖面勘探工作,得到低阻含水构造的水平精确位置,并进一步开展选频测深法的实践。后期的成井结果表明:三极电测深勘探成果的剖面异常比较直观,选频法则在异常体的地表水平定位方面比较精确,施工非常方便,两种方法相结合对地下水进行综合勘探是一种行之有效的办法。     

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。     

物探方法在地下热水勘探中的应用

缺水地区需要寻找地下水,旅游开发有时需要寻找温泉,地球物理勘探也因此在这些方面发挥了重要的作用。通过阐述天然电场选频法在某地温泉勘探中的应用效果和异常成因的理论分析,结合作者多年的实践应用可知,地下含水构造体在地表会引起选频法明显的相对低电位异常和指针摆动信息,将该方法应用于湖南浏阳某地的温泉勘查中,当其它物探方法受场地环境限制的情况下,选频法在含水破碎带上方获得了明显的异常,钻孔验证结果也证明了天然电场选频法的有效性。在实践应用的基础上,作者进一步从麦克斯韦方程组出发,通过对均匀谐变电磁场中低阻水平圆柱体的感应场进行理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法的异常成因主要是由二次感应电场所致。     

榆林地区浅埋煤层采空区电法综合勘探技术

为探明榆林地区浅埋煤层不明采空区,分析了其浅埋煤岩层垂向、横向正常电性特征以及存在采空区时的异常电性差异特征,从而确定榆林地区具备使用瞬变电磁法和高密度电法探测采空区的电性基础。然后开展了瞬变电磁法和高密度电阻率法探测的施工参数试验,建立相应的施工技术体系,实现了榆林地区浅埋煤层采空区的有效综合勘探。结果表明:(1)榆林地区正常地层垂向电性呈稳定的"低阻-高阻-低阻"趋势特征,而当煤层中存在地质异常体时,横向差异明显,出现不连续的高阻或低阻特征;(2)瞬变电磁法采用240 m×240 m发射线框、14 A发射电流、25 Hz发射频率、2048次叠加次数,高密度电阻率法采用20 m接收极距,这些施工参数可以满足榆林地区浅埋煤层采空区的电磁法探测要求;(3)瞬变电磁法、高密度电阻率法探测的异常区范围基本一致,在两种方法重合异常区打钻揭露采空区,说明两种方法可互相补充、验证,为应用于榆林地区煤层采空区综合物探的合理手段。     

岩溶体的天然电场选频法异常成因研究

在实地探测的基础上,主要是从理论模型的角度研究天然电场选频法异常的形成原因.首先在已知的充水岩溶上开展实地探测工作,获取实测异常曲线;从麦克斯韦方程组和边界条件出发,求取均匀垂直谐变一次磁场中良导球体和圆柱体内、外磁场矢量位,推导出球外和圆柱体外感应二次电场的解析计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算获得地表主剖面上良导球体和圆柱体的感应二次电场异常曲线.通过实测曲线与理论模型上的模拟计算结果对比分析可知,二者曲线形态相似、特征相同,由此推知天然电场选频法在含水低阻体上方测得异常的起因之一可能是由天然感应二次电场所致.     

阵列电磁法在新疆某铜矿区的应用

阵列电磁法系统,简称DPEM,是利用天然电磁场或人文电磁场作为场源,研究大地的电磁响应,探测地下电性分布及地质结构.通过在新疆某铜矿区的实验,证明阵列电磁法在复杂地质环境下,能较好圈划出含矿低阻体,而且还可划分出不同岩性的地层,对西部矿产的勘查开发具有很高的实用性和适用性.     

CSAMT的静校正应用——联合反演法

CSAMT方法应用在地下近地表存在电性横向不均匀体时,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。笔者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。对比各种方法,我们选择了时间域的瞬变电磁法和频率域的可控源电磁测深做联合反演,用精度较高的瞬变电磁数据校正受静态影响的可控源测深数据。在甘肃某地进行的铅锌矿CSAMT勘探中,应用联合反演法对可控源测深做静态校正,处理结果与实际地质情况吻合较好。     

大地电磁测深法阻抗相位的特性与应用

从分析阻抗相位与视电阻率的关系入手,导出相位视电阻率的递推公式,对银额盆地实测大地电磁测深剖面资料进行了低频段视电阻率曲线的形态畸变校正,使视电阻率的残余静态效应得到了较好的压制,利用相位曲线的极值点准确地确定了白垩系低阻电性层的界面。     

MT阻抗张量在二维与三维介质中的分析

大地电磁测深法主要研究岩石圈的电性结构,以及对高阻覆盖层下的低阻矿物进行探测。大地电磁测深法利用天然交变的平面电磁波(10~(-4) Hz~10~4 Hz)为场源,依据在地表观测到的包含地下地质体信息的电场值与磁场值计算出阻抗张量,并由阻抗张量计算出的视电阻率以及相位曲线特征来分析大地电性结构特征。通过对阻抗张量的旋转分析、SVD分解、通用分析以及阻抗张量扩展,来获得阻抗张量元素的地质信息,并提出了解决三维介质阻抗张量的计算方法。     

瞬变电磁法在梁河盆地砂岩型铀矿勘查中的应用

简要分析了在梁河盆地开展瞬变电磁勘探的电性基础,对多测道剖面曲线和视电阻率断面图进行了定性解释,解释成果对钻孔布置起到了良好的指导作用。     

电偶源频率电磁测深中的EX分量

在电偶源频率电磁测深的各场量中,电场ＥＸ分量具有分辨率同,观测信噪比高,不需作近场改正等优点。在有地表电性不均匀引起的静态偏移情况下,可通过转换相位消除静态偏移。因此在资料处理与解释中可不局限于比值电阻率的模式,使频率电磁测深具有更大的灵活性与适应性。     

快速识别页岩气“甜点”目标的时频电磁勘探技术及应用

通过研究南方碳酸盐岩海相地层发育区岩石标本电磁物性特征,得出页岩层系在地层剖面中为典型的低阻目标,具备利用电磁法勘探的基础,同时,基于岩石样品和井中岩芯的测定结果证实富有机质页岩层系的高极化响应和高TOC含量有很好的对应关系,具备利用极化异常圈定页岩气"甜点"区的有利条件。时频电磁法将时间域电性勘探和频率域极化性勘探结合在一起,通过大功率发射有效激发页岩层系的响应,配合地震勘探等技术,发挥了综合勘探的技术经济优势,实现了快速识别页岩气"甜点"目标的目的。笔者从页岩气目标的物性基础研究入手,总结了针对页岩气目标的电性和极化性异常提取和综合分析技术,为页岩气勘探提高成功率提供了一种快速识别"甜点"目标的新思路和有效手段。     

“电磁频率测深视电阻率—相位多参数综合反演法”课题

该课题是煤炭科学研究总院西安分院物探所承担的煤炭科学基金项目。针对电磁频率测深ρ_ω视电阻率曲线因受地表电性不均匀体的影响,使ρ_ω曲线产生上下平移的“静态偏移”现象,严重影响频率测深成果的地质解释,提出利用转换相位参数进行“静态偏移”校正的方法,使频率测深资料反演解释更趋合理。该法相位曲线直接由视电阻率曲线转换而来,也可实测。     

用方向滤波法对CSAMT数据进行静态校正

CSAMT在测量过程中,由于地表不均匀体产生的静态效应问题是当前急需解决的一个技术难题.这里提出了一种新的静态校正方法-方向滤波法,并具体阐述了方向滤波算法的设计思想.然后在新疆焉耆盆地CSAMT资料处理中,采用方向滤波法进行了静态校正,达到了消除静态效应的目的,降低了将静态效应解释为异常的错误,且校正后的电阻率断面图,能够正确地反映地表的高、低电阻率不均匀体的位置,并保留其电性结构形态.     

电性源地—井瞬变电磁异常场响应特征初步分析

地—井瞬变电磁法是在地面发射、井(钻孔)中接收的装置形式,能够利用已有钻孔使接收探头深入地下更加接近目标体,获得更加可靠的信息。该装置对于深部低阻体,尤其当存在低阻覆盖层、矿化等地质干扰情况下,对于规模不大的深部良导矿体的探测能力较强。相对于磁性发射源,电性发射源勘查范围更广,适合地形起伏矿区开展工作。本文旨在通过研究电性发射源条件下钻孔中地下电性界面的异常特征,为实际勘查工作的定性分析提供参考。文中通过一维模型正演模拟对三分量瞬变响应异常特征进行了初步分析,结果表明,由于瞬变响应总场中叠加了背景场和异常场的响应,曲线形态复杂,仅在中晚期道电界面反映明显;而异常场曲线形态相对简单,对电性界面反映明显;整体上水平分量的异常显示度高于垂直分量。通过数值模拟分析获得了对于电性源地—井TEM钻孔中三分量曲线形态的初步认识,验证了电性发射源条件下地—井TEM对于确定电性界面的有效性,能够为进一步研究提供参考。     

基于Julia加速的射频大地电磁法正演模拟与位移电流作用研究

射频大地电磁法(Radio-magnetotelluric, RMT)是浅地表电磁勘探的重要手段之一。由于勘探频段为10～300 kHz,其电磁场传播受地下介质介电常数的影响较大。传统准静态条件下的电磁响应严重制约RMT正演模拟精度,并进一步影响反演成像分辨率。针对这一问题,提出了一种基于Julia并行加速的全电流RMT电磁响应数值模拟方法,利用Julia的分布式计算将各频点的计算发送到不同进程进行求解,从而达到加速计算的目的,同时在计算中考虑位移电流的影响,提升正演的模拟精度。通过计算几种典型高阻/高介电模型的RMT响应,分析并总结了位移电流对射频段电磁场视电阻率及相位响应的影响规律。数值模拟结果表明：当浅部存在高阻覆盖层时,基于准静态假设条件计算的RMT视电阻率和相位响应偏高,且频率越高、覆盖层电阻率越大,响应偏差越大;对于煤炭采空区模型,RMT法能有效反映异常体位置,但忽略位移电流会在采空区及其附近引起较大计算误差;起伏地形的算例表明地形会覆盖地下异常体的RMT数值响应,尤其是地形拐角处;2种不同规模的并行算例对比证明了并行算法的高效性,且随着求解问题规模增大,并行算法效率也随之...     

天然电场选频法的浅层地下水勘探效果与异常分析

通过实践应用、理论推导和模拟计算,说明天然电场选频法在浅层地下水勘探中的有效性,并分析其异常形成过程中起主要作用的天然一次场场源分量。将选频法应用于广西农村找水打井项目中,依据其勘探成果共钻井131口,出水量大于1 m3/h的井共114口,约占钻井总量的87%。实践表明选频法在浅层地下水勘探中是实用可行的。在实践应用和以往研究成果的基础上,设计均匀半空间内球形充水岩溶的简单模型,以便解析求解并计算分析地表主剖面上二次电场的大小;计算结果表明,水平交变磁场产生的二次电场是一个相对高电位异常,而水平交变电场才产生相对低电位异常,由此推断天然电场选频法在地下水勘探中异常的形成主要是由于地下天然交变电场分量作用的结果。     

井地电法地表电场分布规律模型试验研究

为研究井地电法在确定异常体边界时电场的分布规律,笔者对室内水槽固定位置的低阻体(铜板)直接供电,并对充电低阻体形成的电场在地表的电位分布特征进行观测。研究不同方向电位分布特征,及进行线性拟合建立电位梯度曲线,分析异常体不同方向上的电位梯度变化规律,确定该低阻体的边界特征。模拟实验表明,电位梯度曲线在异常体的边界会出现明显的拐点,与电位分布图的对比表明,电位梯度曲线在异常体边界的变化可以作为识别异常体边界的标志。     

瞬变电磁法对低阻薄层的分辨能力研究

从垂直磁偶极源激发的频率域电场出发,采用回线源瞬变电磁法一维正演方法,分别计算了低阻薄层随埋深厚度比和电阻率差异比变化时的感应电动势。依据电磁法探测的体积效应,对传统二分法进行了改进并定义了全区视电阻率的计算方法,并在此基础上分别绘制了低阻薄层埋深厚度比为1∶1.2、1∶1.5、1∶2及1∶4,电阻率差异比为1∶5、1∶10及1∶20的视电阻率曲线。通过对比不同地电模型视电阻率曲线的特征,指出了不同电阻率差异比时,瞬变电磁法对低阻薄层的分辨极限,归纳了瞬变电磁法对低阻薄层的识别及分辨能力,这对于研究地下水平层状介质的垂直电性变化具有重要意义。