高密度电阻率法逐级反演与实践——以湖南省常德市鼎城区某地质剖面为例

为提高高密度电阻率法的探测精度和效果,在常德市鼎城开发区开展了基于比照印证已有地质钻孔数据进行约束模型的一维到二维的逐级反演试验.文中首先阐述了一维层状模型的正反演解析解的计算方法,并完成了高密度电阻率法二维模型的正演响应公式和基于高斯牛顿法的反演理论推导;其次设计层状模型利用有限单元法进行了正演模拟,从其响应数据中抽取了单点测深数据进行层状反演,并利用一维反演结果结合已有地层电阻率信息构建了二维初始模型进行反演,实现了高密度电阻率法逐级反演的理论研究;最后,选取常德市鼎城区跨越常德—益阳区域构造的高密度电法剖面进行试验,并根据地质情况和钻孔信息对野外采集的连续剖面的每个测点的数据进行了层状划分,构建二维模型对其进行反演,完成了高密度电阻率法逐级反演的应用研究.结果表明:在城市开发区利用逐级反演的思想对高密度电阻率法探测数据进行处理,有助于提高反演精度和地质解释的准确度.     

ADS项目场地稳定性评价中高密度电阻率法的综合应用

以高密度电阻率法为主，综合其他方法对"十二五"国家大科学装置项目——ADS项目的场地稳定性进行评价。ADS项目场址位于广东省惠州市惠东县，通过在场区布设多条高密度电法剖面，进行二维反演后绘制电阻率剖面图，结合已有的钻孔和地质资料对其下断层的分布特征进行推断解释，查明场区内的断层产状、风化层厚度、水文地质条件等；并对厂址附近断层在未来地震作用下可能放大震害的问题进行研究，为拟建场区装置的设计和修建提供相关的技术支持。这项综合手段的评估研究可为同类国家重大项目选址时提供参考。     

大地电磁测深法在秦皇岛—唐山沿海地区地热资源调查评价中的应用

应用大地电磁测深法,对秦皇岛-唐山沿海地区进行地热资源勘查.在该测区布设6条测线,获得103个测点的野外资料.采用先进的数据处理和反演方法,得到大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型,根据当地区域地质资料,对地层、断裂构造进行推断解释,并结合华北地区地热资源类型及其与地质构造特征的关系,圈定该测区地热资源远景区.     

赋予地质信息的采空区三维联合反演

浅部采空区探测一般采用高密度电法,但该方法的探测结果一般都是剖面形式.在圈定的大范围采空区内,高密度法也只能确定测点周边电阻或某一条剖面的电阻分布情况,并不能很好的利用其他周边测线的结果和采集到的地质标本以及其他地质信息.地质信息也只是作为反演结果的判定条件,不参与计算过程,同时以往采集的大量的二维高密度数据也需要得到进一步开发计算.因此,对地质信息进行赋值,通过标准偏差确定赋值的合理性,最后对联合地质资料进行反演迭代计算,得到三维铁矿采空区结果,并与二维反演结果、实地际踏勘情况、未添加赋值信息的三维反演结果相对比,赋予地质信息的三维反演结果对采空区、山体裂隙的识别更精细直观.     

晋冀蒙交界及附近地区小极距井下地电阻率观测装置设计

为提升2022年北京冬奥会期间地电阻率测项的震情保障能力,将对晋冀蒙交界及附近区域的宝昌、集宁、阳原、大同、代县、临汾、通州和平谷8个台站在原有观测基础上增加具有全空间性质的小极距井下地电阻率观测。本文根据台站钻孔岩芯剖面和电测深数据反演测区水平层状电性结构,利用介质对地电阻率观测的影响系数方法,计算影响系数随极距和埋深的变化,选择合适的极距和埋深,使浅层介质对地电阻率观测的影响尽可能小,使目标层位对观测的贡献尽可能大,减少浅层介质对观测的影响。由此得出了各台站观测极距及埋深等装置系数,在此基础上完成了8个台站观测装置的方案设计。     

高密度电阻率法在西藏日喀则地区隐伏断裂探测中的应用

以跨谢通门—青都断裂的两条高密度电阻率法探测资料为基础, 对高密度电阻率法在青藏高原日喀则地区隐伏断裂探测中的首次应用进行了详细介绍． 所获取的高密度电法剖面显示, 该断层的电阻率异常特征清晰, 其上断点埋深可达20—30 m, 较浅层人工地震探测所揭示的断层上断点埋深(50 m)更浅, 结合地层年代资料推测该断裂的最新活动时期为早—中更新世． 探测结果表明: 高密度电法剖面清晰地显示了断层在浅部松散层的延伸, 适用于日喀则地区的隐伏断层探测; 相较于浅层人工地震探测, 该方法对浅部松散层的探测具有明显优势, 一定条件下能够更好地揭示断层上断点埋深, 可与浅层人工地震探测形成互补． 需要指出的是, 在应用中需重视测区水文地质及地层发育情况对探测的影响．      

多方位拟3D电法技术在古墓葬探测中的应用

2D高密度电法在古墓葬勘探中应用较多,但二维剖面解释局限性愈发突出。以2D平行或等角度放射状测线为基础的拟3D高密度电法能够一定程度上给出三维信息,但对地表条件要求较高,灵活性稍差。3D高密度电法能够给出详细的3D探测信息,但施工效率偏低,且难以适应复杂地表环境。为解决复杂地表环境古墓葬探测问题,提出了一种多方位拟3D高密度电法技术,并在一个位于密集竹林中的大型古墓葬调查中进行了应用研究。结合地表条件布设多个方位的2D高密度电法测线,将多个方位的2D反演数据合并为拟3D数据体,进行可视化解释获得了内部结构的3D信息。结果表明,该技术能够适应复杂环境,拟三维数据不仅能补充二维解释缺失的信息,且与钻探结果基本吻合。      

高密度电法在乌鲁木齐市活断层项目中的应用实例

举例说明了高密度电法在乌鲁木齐活断层勘测项目中的应用,展现高密度电法在断层定位中的广阔应用前景。简单介绍了高密度电法的基本原理。说明了几条断层的位置、地层分布等特点和布设测线DF1、DF2、DF3以及DF4的目的,阐述了各条测线剖面的视电阻率成像结果。展示了场地环境因素对断层测线DF5和DF6的影响以及测线剖面的电阻率成像结果。     

长偏移距瞬变电磁测深法在碳酸盐岩覆盖区落实局部构造的应用效果

详述了长偏移距瞬变电磁测深法 (LoTEM )在碳酸盐岩地区进行局部构造落实的试验与效果。选择了面积约 2 0 0km2 的湖南桑植 -石门复向斜中的四望山构造区作为试验区。工区地形复杂 ,地表地质条件以高陡构造为主 ;表层为灰岩覆盖 ,电阻率一般大于 50 0Ω·m ,目标层为志留系泥岩 ,电阻率在 10Ω·m左右 ,埋深一般为 1～ 2km。试验布设场源 2个 ,测线 8条 ,共完成物理点 2 12个。测网基本均匀 ,线距 2km ,点距 50 0m。尽管测区内文化干扰十分严重 ,由于LoTEM法具有较强的抗干扰能力 ,资料质量的优良率达到了 80 %以上 ,单点电动势曲线 1s以前可靠 ,确保了资料解释质量。通过资料处理与反演 ,获得了该区各测线的电阻率深度剖面图 ,与工区内地震剖面对比的一致性较好 ,表明该方法能在如此复杂的地区进行局部构造落实     

高密度电阻率法在天津市七里海牡蛎礁博物馆选址中的应用

七里海畔俵口村南拥有一片距今7700年至1100年的牡蛎滩,是迄今世界上发现的规模最为壮观、排序清晰、密集程度高、保存完好的古牡蛎堆积体.采用高密度电阻率法对天津市七里海湿地保护区内俵口村一带牡蛎礁进行勘查,目的是依据高密度电法剖面反映的电性特征,利用牡蛎层和围岩的物性差异,分析研究地下牡蛎层的分布特征和空间赋存形态,为建设牡蛎礁博物馆提供科学依据.通过在工区布设的多条高密度电法剖面,进行二维反演后绘制电阻率剖面图,结合已有钻孔和地质资料对牡蛎层的地下分布特征进行了推断解释,查明了工区内牡蛎层具有自南西至北东逐渐增厚的趋势,并对牡蛎层的完整性及水平连续性进行了分析解释,由此划定了建设牡蛎礁博物馆的优选区域.     

薄覆盖层地区隐伏断层及其上断点探测的地震方法技术——以废黄河断层为例

通过在同一条测线上应用三种不同地震勘探手段(共偏移距地震反射法、横波反射法与高分辨率折射法)联合反演的方法,获得了测线控制地段内废黄河断层的确切位置、上断点埋深以及速度分布图像.探测结果表明:在薄覆盖层地区的断裂调查中,上述三种技术手段的联合反演要比单独使用其中任何一种手段更加可靠,并能从不同角度查明断层的位置、性质及其特征,为钻孔联合剖面位置的布设和钻孔深度的设计提供地震学依据.经高精度钻孔联合地质剖面证实,三种地震勘探方法反演得到的主要地层界面和构造特征都与钻孔联合地质剖面吻合较好.试验表明了上述三种地震勘探方法在基岩面埋深较浅地区联合反演的可行性以及地震勘探与钻孔联合地质剖面相结合的工作方法的有效性.     

基于非结构网格的电阻率三维带地形反演

地表起伏地形在野外矿产资源勘察中不可避免,其对直流电阻率法勘探影响巨大.近年来,电阻率三维正演取得诸多进展,特别是应用非结构网格我们能够进行任意复杂地形和几何模型的电阻率三维数值模拟,但面向实际应用的起伏地形下电阻率三维反演依然困难.本文基于非结构化四面体网格,并考虑到应用GPS/GNSS时,区域地球物理调查中可非规则布设测网的实际特点,实现了任意地形(平坦或起伏)条件下、任意布设的偶极-偶极视电阻率数据的不完全Gauss-Newton三维反演.合成数据的反演结果表明了方法的有效性,可应用于复杂野外环境下的三维电法勘探.     

新疆玛纳斯大震区地壳深部的电性结构

对玛纳斯大震区新近观测的大地电磁测深数据进行了处理,得到视电阻率曲线、阻抗相位曲线、二维偏离度、主轴方位角和地磁实感应矢量。然后对所有测点的资料进行了二维自动反演解释。结果表明,沿剖面的地壳浅部可划分为５个区段,沿剖面的深部可划分为３个区段,各区段的接触边界由断层或深断裂带组成。沿测线沉积盖层最大深度达１２ｋｍ左右;测线南段存在壳内低阻体。这些解释结果与地质及其它资料吻合较好。玛纳斯７．７级地震发生在地壳电性结构发生明显变化的接触带附近     

蒲江—德阳隐伏断裂带通过成都市区位置的研究

本文根据电测深剖面法、联合剖面法、高密度电阻率法资料，研究蒲江—新津—成都—德阳断裂潜入成都平原后的延伸方向，位置及产状，并得到了断层气和钻孔资料的验证。再次显示出综合电探方法在探测隐伏断裂研究中可起十分重要的作用。     

高压输电线塔基煤矿采空区的高密度电阻率法探查研究

煤矿采空区的塌陷与变形对高压供电线塔基的稳定构成了极大的威胁．使用高密度电法对塔基附近的地质结构进行了探测,应用二维和准三维反演方法确定了地下电阻率分布形态,以此为基础推断解释了塔基附近煤矿采空区的位置和形态,并对塔基的加固处理提出了建议。     

确定探采结合井位的综合物探方法技术研究——以乌蒙山区为例

乌蒙山区水资源严重缺乏,找水难度大.本文综合分析、研究了当前山区物探找水方法的现状,总结各物探找水方法的优点、缺点;以经济、高效为原则,优选出高密度电阻率成像、密集型激电测深和视电阻率测井等3种综合物探方法组合,开展探采结合井位确定;从定性─定量─验证等三层次,提出有效地地球物理找水方法技术组合:采用高密度电阻率法定性分析地层,密集型激电测深工作定量分析含水地层,视电阻率测井资料进行验证.利用反射系数法、衰减度等新技术进行资料综合处理与解释,准确地对探采结合井进行定位.高密度电阻率法和密集型激电测深得到的含水层与钻孔实际深度误差均小于5%,证明该方法组合能经济、快速、有效地确定基岩、含水性地层的深度;计算了高密度电法、激电测深得到的地层层位深度转换为真深度的校正系数,为该区物探找水勘查积累了经验,为该区域地下水勘查起到一定的示范作用.     

长白山天池火山区大地电磁测深初步观测

在长白山火山区沿着两条剖面进行了１５个测点的大地电磁测深观测，对地磁感应矢量和地下电性分布维数特征进行了分析，并使用阻抗张量分解和二维自动反演等新技术对资料进行了解释。结果表明，火山区及其周围地区的地下电性结构具有二维特征，但在火山口及其附近地下存在局部三维异常体，异常体埋深约１２ｋｍ，初步推测可能是火山岩浆囊     

长白山天池火山岩浆系统分析

针对外媒报道长白山天池火山在近2年内有可能喷发的言论,在长白山天池火山区布测了一条长度约为103 km的二维大地电磁测深观测剖面,对火山区深部电性结构进行探测研究.由于研究区内不明来源的电磁干扰非常强,对数据采用了远参考处理、Robust处理、Rhoplus分析、张量阻抗分解和基于一维层状介质电阻率与相位互算方法等先进处理技术,获取到一批在强干扰区质量较为可靠的电磁数据,利用数据计算分析了长白山天池火山区二维构造走向和感应矢量特征,采用NLCG二维反演技术对资料进行了二维反演解释,并将反演结果与前人探测结果进行了对比分析.探测结果表明:在天池火山口下方存在明显的直立型岩浆通道,岩浆通道在下方约5~8 km位置形成关闭;在火山口下方往北方向附近,在埋深位置约7 km深处存在一个明显的低阻异常体,电阻率小于10 Ωm,且与岩浆通道对接,推测其可能是地表浅部发育的岩浆囊;在长白山山门附近C07-C09号测点之间和C04-C05号测点之间,在埋深约7~17 km深处发现近直立型低阻带,低阻带与下方低阻体直接相连,推测低阻带内赋存有活动的岩浆;随着埋深的增加,从天池火山口南部约20 km位置往北方向,在埋深13~30 km之间壳内广泛发育明显的低阻异常体,推测其可能是活动的岩浆囊.反演结果与前人探测结果整体电性特征相似,但又局部不同.     

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.     

电极布置方式对高密度电法探测分辨率的影响

高密度电法据观测到的视电阻率数据及其反演后的电阻率剖面来推断地下地质结构.传统高密度电法受限于测线长度和电极装置,存在着一些弊端,如探测深度较浅,在测线端点处分辨率差,并且分辨率随深度增加而下降,特别当存在浅层低阻屏蔽时,电流难以向深部传播,分辨率降低.针对上述问题,为提高高密度电法探测的分辨率,本文介绍了一种新型高密度电法野外布极方式:多电极埋入技术(Multi-Electrode Resistivity Implant Technique,MERIT).通过室内模型测试和野外实地检验,将其与传统高密度电法排列进行比较,结果表明MERIT布极方式在测线端点处和地下深部分辨率有显著提高.在相同测线长度下,探测深度增加,对低阻体的反映更灵敏,受到低阻屏蔽效应减小,能够反映深部更丰富的地层信息.故MERIT能够有效地克服传统高密度电法探测存在的缺陷,有效提高探测的分辨率.