含激电效应的CSAMT一维正演研究

地电体对频率域电磁波激发源的响应为电磁感应和激电效应的综合响应.传统CSAMT法进行数据正反演时认为大地介质电阻率是与频率无关的实数,而实际上因为激电效应,地下可极化体的电阻率是一个与频率相关的复数.为推进二者总体响应研究,并扩展激电法的应用范围,同时提高电磁法勘探的精度,本文基于Dias模型,以复电阻率代替不考虑地电体极化效应的直流电阻率,对CSAMT场源一维层状模型进行了正演模拟,为提取CSAMT信号中所含激电信息提供理论基础.结果表明,考虑激电参数后,视电阻率及相位响应曲线出现明显异常（包括远场、过渡场、近场）;极化前后振幅比值异常峰值、相位差值异常峰值可直观体现激电异常;异常峰值与极化层层厚、埋深以及电阻率变化有连续的对应关系.认为从频率域电磁法信号中提取激电信息有乐观的前景.     

时间域航空电磁激发极化参数三维反演研究

时间域航空电磁中心回线(或重叠回线)装置晚期道数据受激电效应影响常出现符号反转现象.这类数据与多个激电参数相关,并且各参数之间灵敏度差异较大,导致反演存在严重的非唯一性.本文提出一种基于Pearson相关性约束和深度学习算法相结合的时间域航空电磁激发极化参数反演策略.该反演策略首先基于深度学习预测时间域航空电磁激电参数,进而给时间常数和频率相关系数一个较小的约束范围后再反演电阻率和极化率,由此大大减少反演的多解性.针对电阻率和极化率的反演,我们采用统计学中Pearson相关系数构建两种物性参数的相关性约束,进一步减少反演多解性.为验证反演策略的有效性,我们对双棱柱模型和拱形模型分别进行反演试算.理论测试结果表明,基于Pearson相关性约束的电阻率和极化率的反演结果比传统的高斯-牛顿反演结果更接近真实模型,而基于深度学习预测时间常数和频率相关系数后的电阻率和极化率反演结果与给定真实时间常数和频率相关系数后的反演结果效果相当.最后,我们对来自澳大利亚的带激电效应的航空电磁实测数据在考虑和不考虑激电效应条件下进行反演,结果表明考虑激电效应的反演无论数据拟合还是地电断面的连续性均得到明显改善...     

三维大地电磁激电效应特征研究

在积分方程法的大地电磁三维正演模拟中引入Cole-Cole模型研究激电效应特征,对均匀半空间中存在极化体时的三维大地电磁测深响应进行了理论计算,分析了极化参数的影响规律.结果表明:激电效应使观测视电阻率值变低;地下高阻极化体比低阻极化体的激电效应强,特别是极化率大的高阻极化体对大地电磁响应影响大,使观测结果出现假异常.     

利用CSAMT电磁场响应提取激电效应的方法初探

在传统的CSAMT电磁场一雏正演中加入柯尔-柯尔模型,模拟可极化地电断面的CSAMT电磁场响应.通过对均匀半空间、H型地电断面的理论计算,分析了柯尔-柯尔模型参数对CSAMT的Ex、Hy影响特征.基于电场相对磁场对激电效应的反映更加灵敏,提出分别利用Hy与Ex分量反演电阻率、厚度以及激电参数的方法.反演计算表明,该方法克服了电阻率、厚度、激电参数一同反演时受初始模型影响太大,容易陷入局部极小值的问题,可以在一定程度上提取出合适的激电参数.     

基于自适应有限元的复电阻率法2.5维复杂构造电磁场模拟

复电阻率法在矿产、油气勘探调查中发挥着重要作用.为了认识复杂构造的复电阻率法电磁场的变化规律,本文基于自适应有限元方法,采用非结构化网格,引入Cole-Cole模型,实现了电偶源2.5D复电阻率法电磁场正演,可以模拟复杂地形和地电结构,正演结果更符合野外实际地质情况.通过将本文的计算结果与半空间模型解析解、层状介质和起伏模型结果进行对比,验证了本文算法的正确性.最后,基于复杂地电模型,通过正演模拟,系统分析了地形、激电参数、复杂构造对复电阻率法电磁场的影响特征.     

水下激发极化测深异常特征研究

利用有限单元法对水下激发极化测深进行数值模拟以研究其异常特征和适用条件.水下的电阻率测深和激电测深均可对水底地质体进行近距离探测,提高探测分辨率.而水底地形对视电阻率测深的影响很大.水底极化体有限元正演模拟的结果表明,水底地形对激发极化测深结果没有影响.采用水下激发极化法进行地质体探测是可行、有效的.通过计算不同水体和水底岩石电阻率对视极化率幅值的影响发现,水体电阻率是影响水下极化率测深的主要因素.由于海水的电阻率过低,观测视极化率异常微弱而不适合开展水下激电工作.     

井中激电三维数值模拟及井眼影响因素分析

本文基于异常电位法,使用变步长有限差分的数值模拟方法,通过matlab编程实现了井中激电的三维数值模拟,由具有解析解的球形异常体模型验证了其正确性.同时,分析了侵入带、井径、不同电极系装置和不同井液电阻率对井中激电的影响,通过分析表明井径越小,井液电阻率与背景电阻率差别越大,其对视电阻率的影响就会越大,反之影响会变小;随着测点与点源距离的增加,电流密度随之减小,无论井径还是井液电阻率的影响等也会相应减小;井液及其侵入带相对于围岩低阻时,含有侵入带的视电阻率曲线较无侵入时突变范围变宽,而视极化率响应曲线突变范围变窄.最后根据不同条件下的视电阻率或视极化率响应,采用"自适应噪声滤波"算法对井液电阻率和侵入带等的影响进行了校正,结果表明,此校正方法具有一定的校正效果.     

基于油气藏两种极化模式的海洋可控源电磁法激电效应研究

海洋可控源电磁法(MCSEM)已日益成为海洋油气勘探的重要方法,但在传统MCSEM的数值模拟和反演解释中,通常考虑的是非极化海底介质模型,这与油气藏会产生激电效应的实际情况并不相符.在前人的研究基础上,本文总结了油气藏产生激电效应的两种模式:外生黄铁矿极化模式和油气藏自身极化模式.在典型的海洋4层地电模型基础上,本文设计了包含外生黄铁矿的海洋6层地电模型.基于这两种模型,通过推导MCSEM一维正演公式,引入Cole-Cole模型,本文分别计算了上述两种极化模式下MCSEM的激电响应,分析了各参数对两种模式下激电响应的影响特征,并对两种极化模式共同作用所产生的激电效应特征做了分析.结果表明,外生黄铁矿极化和油气层自身极化都会产生较明显的激电效应,而激电效应的强弱与观测频率、模型参数和激电参数有关.在相同的激电参数下,外生黄铁矿极化所产生激电效应的影响主要集中在小收发距处,而油气层自身极化所产生的激电效应则主要影响较大收发距处的场值.两种极化模式共同作用的效果相当于两种极化模式分别作用时的叠加.     

MT激电效应的模拟研究及在油气检测中的应用

本文引入Cole-Cole模型来模拟大地的激发极化效应,对三层水平地层且中间层为极化层的大地电磁测深的视电阻率进行了理论计算,分析了极化参数对视电阻率曲线的影响规律.采用广义逆方法对三层水平地层且中间层为极化层的模型进行了反演研究,结果表明该反演方法能够较好地确定地层电阻率的同时获得地层激电参数,应用于实际资料的反演时,反演结果与已知含油气地层的实际参数十分吻合.     

基于Cole-Cole模型的中间极化水平层大地电磁IP效应研究

利用Cole-Cole模型的复电阻率公式表征的介质激电效应,对一维层状介质O型、H型、A型、K型和Q型地电断面中间极化的大地电磁模型进行了正演计算.利用视电阻率比值和相位比值参数来表征IP效应,详细讨论了各地电类型的激发极化效应.对大地电磁场激发极化效应与极化体厚度和埋深的关系进行了讨论.     

频谱激电法在安徽沙溪斑岩铜矿中的应用

为探查安徽沙溪斑岩型铜矿区深部矿体及隐伏矿体,同时为了试验频谱激电法在此类矿产探测中的应用效果,在安徽沙溪斑岩铜矿区布置了一条2 km的频谱激电法(SIP)测线,经过一系列的数据处理及反演,得到7个不同电性参数断面图,对比分析并结合钻孔地质剖面,视电阻率和相位断面图较好的反映了矿体的形态,极化率和金属因子断面图较好的反映了矿体,电性异常与实际矿体的位置及埋深有较好的一致性.试验结果表明,频谱激电法在斑岩铜矿探测中可以取得较好的效果,该方法在高电阻率、高极化率的金属矿的探测中同样可以发挥重要的作用.     

差分进化算法在MT信号激电信息提取中的应用研究

从MT信号中提取激电信息的研究对深部矿产资源和油气资源的开发具有重要的现实意义.在激电信息提取方法的研究中,过去的理论多以线性反演方法为主,主要存在三个问题:(1)依赖初始模型,(2)容易陷入局部极值,(3)多解性严重.本文通过以下方法解决上述问题:(1)采用差分进化算法对MT信号中的激电信息以反演的方式进行提取,该方法受初始模型影响小,不易陷入局部极值.(2)在差分进化算法的适应度目标函数中引入最小构造约束,并提出对极化率和电阻率分别约束来提高反演结果的稳定性.对极化层处于不同位置的不同地电类型的反演仿真结果表明,本文算法能有效获得电阻率和激电参数的光滑模型,反演结果具有较高的稳定一致性和准确性.加入噪声测试后的实验结果表明,本文算法对高斯白噪声有较强的鲁棒性.与微粒群优化算法(PSO)比较结果表明,本文算法具有更为优越的收敛速度,能够获得更好的反演效果.上述结果表明,用非线性方法提取MT信号激电信息具有积极的意义.     

临汾台地电阻率趋势下降有限元数值分析

依据山西省临汾地震台地质资料、岩层电性资料和台站电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,在此基础上,构建了三维非均匀层状介质有限元模型。三维有限元模型采用水平层状结构,假定浅层三层介质电阻率均匀。依据电测深曲线及水平层状模型,借助地电阻率观测资料获取测区地层电性结构。通过第一层介质电阻率变化模拟了2个测道的浅层介质电阻率变化,分别是测区NS向表层介质电阻率随季节性降雨的变化和EW向浅层介质电阻率随水渠水深的变化。计算结果表明,降雨对地电阻率会造成升高影响,解释了临汾地电年变形态"夏高冬低"的原因;此外,降雨对地电阻率的影响还随深度的增加而增大,同时还与介质均匀性、地质因素等有关。测区附近水渠内水位的加深对电阻率造成的变化很小,认为2010年以来的趋势下降异常跟水渠干扰关系很小。研究结果将会对地电阻率的干扰因素以及可能出现的前兆指示具有重要的意义。     

固定点源测深激电异常研究

电阻率法三维有限元数值模拟方法的实现, 给研究形状复杂的地质体的电性异常提供了有力工具.本文利用该数值模拟程序,通过先模拟计算模型的视电阻率,然后利用视电阻率和视极化率的转换公式转换,从而实现对激电异常的数值模拟.文章计算并分析了固定点源测深法在各种1\|D、2\|D、3\|D模型下的激电异常规律及定量解释结果,力求使人们从空间不同角度了解该方法的IP异常规律,从而指导野外生产实践,提高解释效率和精度.     

基于自适应有限元的2.5D海洋可控源电磁场激电效应特征研究

油气藏自身会产生激电效应,明确海洋可控源电磁场激电效应特征非常重要。本文基于自适应有限元方法实现了带激电效应的2.5D海洋可控源频率域电磁场正演。采用非结构化三角网格单元剖分地电模型,可以模拟任意起伏地形和复杂地电构造。利用Cole-Cole模型表述油气藏的激电效应,实现了考虑激电效应的海洋电磁复电阻率正演算法。将本文的计算结果与已发表的一维模型结果对比,检验了本文算法的正确性。最后,设计了不同的极化模型,针对不同的场源方位角、激电参数和地形,计算了的电磁场响应结果,分析了激电效应对海洋可控源电磁场的影响规律,结果表明油气藏的激电效应和海底地形对海洋可控源电磁场有一定的影响。     

综合地球物理方法在某金多金属矿区找矿中的应用

某金多金属矿区地表矿化痕迹较多,矿化体和围岩物性差异明显,为了准确查明区内矿体的空间分布以及控矿构造,在该区实施了对称四极装置的激电扫面和EH4连续电导率测深工作.激电测量获得了总体呈NE走向、与地表矿带对应的中高视电阻率(?s)及中高视极化率(?s)矿化异常带.异常带西窄东宽,矿化集中在测区327°向测线800～1350 m处;在与已知矿体对应的?s-2高极化率激电异常开展的EH4测深工作结果进一步确定了深部成矿潜力:含矿构造延深可达500 m,具有低阻异常特征,倾角近直立.激电扫面和EH4测深相结合的综合物探方法在该区达到了查明矿体分布规律、控矿构造的目的,是有效的多金属矿找矿方法之一.     

二维孔间电阻率成像中钻孔效应

为了定量分析孔间电阻率成像中钻孔大小及钻孔中填充介质对反演计算结果的影响,本文基于建立的三维地电基准模型,首先根据野外的实际情况选取了典型情况下不同钻孔直径大小及不同电阻率特性的钻孔填充介质组合状况设定基准模型参数,然后分别对设定的地电模型进行正演计算合成二维孔间电阻率数据模型,并对获得的数据模型进行反演计算,计算结果...     

激发极化法在西刚果造山带尼阿里裂谷盆地铜多金属矿勘查中的应用

金属矿床通常品位较低,极少产生电阻率异常,但部分金属矿,尤其是金属硫化物矿床,会产生明显的极化率异常。利用已有露头和岩芯样本,对西刚果造山带尼阿里裂谷盆地铜多金属矿围岩、铜矿化岩石等进行极化率和电阻率测定,分析认为研究区铜矿石具有中阻高极化特征。利用在西刚果造山带尼阿里裂谷盆地进行的激化极化法中梯装置扫面工作,获得视极化率和视电阻率平面图,结合当地地质和钻探资料,对铜矿床成矿远景区进行推断解释。钻探结果显示,在Mankala区块T₅异常70—90 m深度发现了延伸长度400 m、宽度100 m的原生辉铜矿床,铜品位为3%—6%。     

水平电偶源频率测深中全区视电阻率定义的新方法

从电磁场的统一性出发，分析了水平电偶源频率测深中等效电阻率的算法原理和具体定义．分析表明，等效电阻率可明显地改善波区视电阻率在非波区场的畸变，较为形象、直观地反映出地电断面的电性变化．数值计算、三维模型计算和实际数据处理表明，等效电阻率具有良好的特性和应用前景．     

延庆地电阻率西洋参种植干扰有限元定量分析

依据测区地下构造条件、电性结构以及地电阻率特征,结合电测深曲线,建立三维有限元模型。通过数值模拟,计算测区内种植西洋参对地电阻率观测的影响形态和幅度。计算结果表明,在扣除地电阻率基准值后,西洋参种植干扰形态和幅度与实际观测值的异常变化较为吻合。