层状极化介质激发极化效应特征研究

这里研究层状极化介质激发极化效应特征。首先,在忽略电磁效应的情况下,用柯尔～柯尔模型表征极化介质复电阻率,计算三层不同地电断面复电阻率的振幅和相位随极距变化的曲线;然后,分析极化层不同充电率和不同时间常数、不同激发频率和极化层不同埋深,对测深曲线的影响规律,并提出了具有实际指导意义的极化层埋深与极距的对应关系。这些工作都能够为野外开展复电阻率测量和资料解释起到参考作用。     

宽频带多偏移距电磁测深的几个电性参数

计算了宽频带多偏移距层状大地电偶极～偶极装置的复电阻率,用高频和低频二个频率的复电阻率计算了频散率,并用各道最低频的复电阻率(频率相同),计算了道间复电阻率变化率.计算结果表明,采用诸如逆重复m序列等宽频带信号激励,多偏移距同线偶极～偶极同时观测,计算的频散率及相邻道间低频复电阻率的变化率,可作为物性参数来检测大埋深高阻或低阻薄层的存在.低频接地偶极产生的传导电流,有利于检测到埋深较大的高阻薄层.多偏移距同时观测方法是一种几何测深法,如果有高阻极化体存在,在适当的收发距上,道间低频复电阻率道间变化率或频散率的变化率,就会出现极大值.它所对应的收发距可用来估计极化体埋深,约为极化体埋深的2.2倍～3.5倍.     

去除水平均匀大地和二层大地视复电阻率谱中感应耦合效应的谱激电反演

在频率未达相位峰值频率时,不极化水平均匀大地和二层大地的感应耦合谱的每个频段都可近似地用一个Cole-Cole谱拟合。极化水平均匀大地和底层极化的二层大地的总视复电阻率谱的每个频段都可用乘法或加法组合的两个Cole-Cole谱很好拟合,反演得到的激电谱都近似等于激电效应的贡献,但只有乘法组合反演得到的感应耦合才能代表感应耦合的贡献。     

复电阻率法简介

在常规激发极化法(IP)所取得的数据中,实际上还包含有直流电阻率的信息。但如果要求获得的电性信息量达到最大,则必需在额外的交流电频带上测量电阻率的实、虚两个分量。这种测量方法称为复电阻率法,要求对输出和输入波形的振幅和相位进行比较,经过中间变换,频率域和时间域都被采用。这就可以对整个线性地电系统进行研究。所以,复电阻率(CR)法是一种变频的接地电法,借助于分析大地总电阻率的实分量和虚分量来研究大地的电性。因为这种方法可以得出激发极化的不同参数、电阻率和有关大地的电性和电磁性,区分它们各自的作用,而且把结果显示出来,供观察分析     

有限面极化体界面的极化特性及其复电阻率异常奇异性

作者通过均匀电场中的实测发现,虽然有限面极化体其界面的极化系数频谱特性可满足柯尔模型,但该模型的参数是界面位置的函数.本文建立了面极化柱(球)体面极化系数的一般表达式.通过理论计算,出现了复电阻率异常曲线的宽度和形态随频率发生奇异的变化,该理论结果得到实验的证实.有限面极化体复电阻率异常的这种奇异性,乃是激电效应为“准”线性系统的基本属性.     

基于有限单元法的激电参数正演数值模拟

通过利用有限单元法模拟频率域激电法中的重要参数幅频率Fs和相频率Фs,研究Fs、Фs在三维地电条件下的激电响应特征。首先,在有限元方法中,使用六面体和四面体相结合的剖分单元,对大地模型进行离散,通过计算不同频率下的Cole—Cole模型复电阻率响应,替换模型中的体极化模型,最后模拟得到了频率域激电法中的主要参数。通过对比分析,证明了该方法程序简便、准确,也证明了相频率参数可作为一种有效区分时间常数不同的极化体方法。     

CSAMT法接收系统中电磁耦合效应研究

针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)野外数据采集中接收电缆线之间、接收电缆线和大地之间存在的电磁耦合效应,通过电磁耦合理论研究和等效电路计算,推导正演模拟计算公式,结合各种模型的正演模拟计算和野外实际数据对比,研究了可控源音频大地法中影响电磁耦合效应的三种因素,包括:电缆线长度、不极化电极接地电阻、信号频率,总结出三种因素对应的电磁耦合特征,即:接收系统中电缆线长度越长,电缆线之间的耦合电容越大,视电阻率曲线在高频段出现下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;野外不极化电极上接地电阻越大,视电阻率曲线在高频段表现出下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;电路中信号频率越高,感抗和容抗越大,曲线畸变越明显,当信号频率增大到一定的值时,电路中的感应容抗就不再继续增大,曲线趋于稳定。     

激发极化介质的瞬变电磁一维正演

为了研究激发极化介质所产生的激电效应对瞬变电磁的响应规律,先求解相同装置的频率域电磁法响应,将表征介质激电效应的Dias模型在频率域中引入,然后采用正弦变换得到带有激电信息的瞬变电磁响应;重点讨论均匀半空间和层状可极化大地下的瞬变电磁响应特征。通过正演模拟分析得到:在均匀半空间情况下,极化率越大极化效应越强;激电时间常数越大,出现激电异常的时间越晚;极化电阻系数越大,出现激电异常时间越早。对于中间层极化率相同的不同电阻率的三层模型呈现如下规律:H型地电断面反映极化层能力最强,K型反映极化层能力最差,A型和Q型介于两者之间。     

基于cole-cole复电阻率模型的线源可控源有限元数值模拟

受激发极化效应的影响,大地中岩(矿)石电阻率是一个与频率、电化学性质等因素有关的复电阻率。接收到的电磁场信号中,包含了电磁感应效应以及激发极化效应双重因素的影响。将cole-cole复电阻率模型引入二维线源可控源正演理论,加载伪delta函数,实现了含激发极化效应的线源可控源有限元数值模拟。计算了不同极化参数的二维地质体线源可控源的影响特征。结果表明:线源可控源响应对IP效应反映明显,视电阻率出现增高的特征;低阻高极化相对于高阻高极化模型受IP效应影响更大,从低阻中提取IP效应更加乐观。该研究为实现从复杂地质条件下CSAMT信号提取IP效应奠定了基础。     

考虑激发极化效应的瞬变电磁一维Occam反演

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应,对于观测数据负值部分的解释一直存在问题,这影响了反演解释的真实性和可信度。对此,本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算,并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程,能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数,实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后,建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析,结果表明,在激发极化效果明显的低阻高极化地层中,复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明,瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果,也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。     

极化大地复电阻率正反演

论述了层状极化大地复电阻率正、反演算法。给出了层状极化大地条件下三极和对称四极装置视复电阻率的解析表达式,并引入线性滤波方法实现表达式的求解。正演算例计算结果表明;随着频率的降低,复电阻率相位峰值增大;随着极化层层厚增加,复电阻率虚部平缓变化后连续递增。介绍了递推反演算法的实现过程,从理论模型试算结果看,测深曲线较好地反映了极化层Cole-Cole参数随深度的变化规律,其曲线的首支和尾支趋近于极化层的真Cole-Cole参数,表明了反演计算的可行性。     

频谱激电法若干理论研究

本文讨论了频谱激电效应的传递函数模型,提出了一个面极化体极化系数的数学表达式,并依此给出地下半空间中球体上复电阻率的计算公式和计算结果,得到了复电阻率谱随某些控制因素变化的一些规律.     

考虑激电效应的二维大地电磁测深正演

通常情况下地下岩矿石在通电的情况下,不仅表现出电磁效应,还表现出激电效应,在激电效应强烈的地区两者难以分离。笔者通过对均匀半空间中两种极化体的正演模拟,分析Cole--Cole模型参数对极化体的影响规律。模型正演结果表明:激电效应的存在会使视电阻率值增大,不同激电参数对视电阻率产生的影响不同,其中极化率对视电阻率的影响最大;极化率越大,视电阻率越大。     

安徽铜陵舒家店铜矿的电磁法试验研究

安徽铜陵地区是长江中下游铜-金-铁-硫成矿带内的一个重要成矿区,成矿类型主要为矽卡岩和热液型,成矿作用与岩浆岩活动密切相关,而舒家店斑岩型铜矿是近年来在该地区新发现的矿床类型,矿体主体主要赋存在靠北西接触带的岩体中,铜矿化与舒家店辉石闪长岩密切相关。针对该类型矿床开展的电磁法找矿有效性试验对本地区寻找同类型的矿床具有重要意义。本文首先在该矿区开展了可控源音频大地电磁测深和复电阻率两种电磁法野外测量工作,接着对两种试验的数据进行反演,并结合该区地质与钻孔资料对剖面进行了地质解释。CSAMT反演结果基本反映了该矿区的地电结构,电阻率从高到低依次为:花岗闪长斑岩、闪长岩、辉石闪长岩、石英闪长斑岩和志留系下统坟头组砂岩及粉砂岩地层。铜矿体位于高阻(闪长岩)和低阻(辉石闪长岩)的过渡带上,处于高阻闪长岩的右侧。虽然CSAMT的结果不能直接反映铜矿体,但可以通过追踪CSAMT各线中高阻体的位置来大致推测矿体的存在位置与走向。复电阻率法获得了零频电阻率,极化率,时间常数和频率相关系数4个反演断面图。在零频电阻率反演断面图中,辉石闪长岩电阻率表现中等,花岗闪长斑岩和闪长岩的电阻率比较高,这与CSAMT反演的结果相同。在矿体处,电阻率表现较小,极化率中等,时间常数和频率相关系数较大。本文最后得出如下结论:可控源音频大地电磁测深能够获得深部电阻率结构,对找矿提供间接信息,而复电阻率法通过反演的零频电阻率、极化率、频率相关系数和时间常数可以为斑岩型铜矿提供直接找矿信息。     

复电阻率测量方法与模型仿真

介绍了国内外复电阻率测量方法的发展状况,指出了其中存在的问题,提出了利用高斯白噪声作为信号源的复电阻率测量方法。在matlab的simulink组件中建立了复电阻率测量模型并进行了仿真测试,利用时间域和频率域相结合的办法计算获得了模型待测区域的复电阻率值,并将计算值与理论值进行了对比分析,结果表明利用该方法获得的复电阻率值与待测区域的真实电性特征相符。     

多频去耦在双频激电数据去耦中的应用

在频率域激电法所用频段0.1~10Hz范围内,单纯由激电效应决定的视电阻率幅值的频率特性,可近似地表示为频率对数的线性函数;电磁耦合效应使视电阻率幅值发生的变化,可近似表示为频率的幂函数。因此,多频测量法被提出用于频率域激电法的电磁耦合校正。SQ-3型双频激电仪设有4个频组,频率从1/13~8Hz,正处于近似公式适用的范围。将前人多频去耦的思路应用于双频激电数据的处理中,根据双频激电的特点,提出双频仪的多频组电磁耦合校正,经野外实际应用,去耦效果良好。     

页岩岩芯复电阻率频散特征主要影响因素的实验研究

影响岩石复电阻率及其频散特性的主要因素有孔隙水盐度、孔隙度、饱和度、渗透率、温度以及各向异性等,对于页岩还与TOC含量密切相关。实验中对昭通地区两口井59块页岩岩芯进行了复电阻率测量,分析了岩芯饱和水盐度、各向异性以及TOC含量对岩芯复电阻率及其频散特性的影响。发现页岩复电阻率和极化率随含盐饱和度增加而减小;在垂直与平行于层界面的方向电阻率与极化率相差较大,各向异性明显;页岩复电阻率与有机碳含量有着负相关性。实验结果为建立页岩储层建模和电磁勘探方法,对页岩储层进行勘探和综合评价提供了有价值的资料。     

起伏地形下复电阻率法25维反演研究

复电阻率法以岩、矿石的频谱参数特性为勘探依据,多种参数的组合解释能为评价异常源的性质提供更为丰富的信息。但其反演问题一直没有得到较好地解决,已经严重地影响和制约了该方法的应用和发展。本文由频率域电磁场的偏微分方程出发,结合Cole-Cole数学模型进行公式推导,并利用有限单元法实现了复电阻率2.5维正演模拟,能够计算起伏地形条件下包含电磁效应的复电阻率响应。在此基础上,提出了利用多个排列的视电阻率和视相位数据的复电阻率反演方法,并在反演方程中加入了Occam法的光滑模型约束,能够对复电阻率参数直接进行大规模的全区反演,有效减弱了SIP反演中欠定性严重的问题。通过理论模型的反演算例表明,该方法能够快速、准确地反演出二维地质断面上所有单元的4种复电阻率参数,从而验证了该反演算法的正确性与稳定性。     

频率域激电法的电磁耦合校正应用研究

通过频率域激电法在已知矿区实际观测结果,发现在第四系覆盖厚度较大的地区视频散率和激电相位参数存在严重的电磁耦合现象,电磁耦合的干扰湮没了激电效应异常。通过多项式法的视频散率校正和双频相位法的激电相位校正,分离出激电效应异常,且异常范围和形态特征与地下隐伏矿体对应的较好,取得了明显的应用效果。同时根据实际电磁耦合校正工作体会,指出频率域激电法中电磁耦合校正应注意的一些关键技术问题。     

长导线源瞬变电磁响应中激电效应的影响特征

长导线源瞬变电磁实际测量时,经常观测到二次场衰减曲线的"符号反转"现象,这主要由于激发极化效应(IP效应)引起,这种现象对瞬变电磁响应数据和解释的可靠性产生影响。为了探讨IP效应对瞬变电磁的影响规律,首先在均匀半空间中研究激电效应影响规律,得出影响瞬变电磁响应的主要参数,然后引入相对误差表征极化效应的影响程度,来研究典型层状模型中极化层厚度和极化层埋深对瞬变电磁响应影响规律,最后以某石墨矿区地质物性参数为基础,对受激电效应影响的长导线源瞬变电磁数据解释,研究激电效应对实测数据的影响。通过研究得出结论:在均匀半空间模型中,零频电阻率和极化率对瞬变电磁响应的影响较大;对层状模型和实测数据的研究发现,当极化层的厚度、埋深和电阻率在一定范围内影响最大,而且即使实测石墨矿的极化率远小于这里采用的极化率值,但造成的影响不可忽略,因此表明激电效应对瞬变电磁的影响是复杂的。