可控源音频大地电磁法在隐伏活动断裂探测中的应用

根据已有地质和地球物理研究结果,北京东部平原地区存在多条第四纪隐伏活动断裂。为了查明该区基岩面的起伏情况、断裂的空间展布以及深部断面的延伸情况,2010年初,在北京顺义区庙卷村和朝阳区孙河地区附近完成了2条可控源音频大地电磁测深剖面。文中介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)隐伏活动断裂勘探的特点、资料采集过程及数据处理方法,结合区域地质资料对研究区域进行了综合地质解释。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中能给出工区内断裂的构造位置、倾向、断距以及发育规模,为地质分析工作提供可靠的基础资料。CSAMT法已经成为隐伏活动断裂探测中一种重要的地球物理手段,在城市活动断裂探测中发挥着重要的作用。     

大亚湾中微子试验隧道工程不同物探方法探测结果综合分析

对不同埋深花岗岩采用重力法、电法和电磁法、地震法等地球物理勘探方法的结果差异性如何?本文以广东大亚湾花岗岩为例,先后开展了重力法、高密度电法、地震折射法、可控源音频大地电磁法(CSAMT)等4种不同方法,探测中微子场地断层破碎带、花岗岩与沉积岩接触带、风化壳厚度、地下水埋深等与隧道工程设计方案和围岩稳定性密切相关的地质条件.地球物理勘探以岩层物性(电阻率、波速和密度等)为基础,这些特征与岩性及地下水状态相关.同时相同物性特征对应不同岩层和含水状态,因而物探结果具有多解性.在工作中采用多种物探方法进行了相互补充验证.勘探结果比较后发现,对浅表50 m以内风化壳厚度,以人工重锤为激发震源的地震折射法效果较好,对风化壳分带和厚度达100多米的风化囊,高密度电法探测效果较好,而对于深大断裂或密闭断裂,重力法和电磁法效果较好.这四种不同物探方法结果的综合分析,对全面深入认识花岗岩地质条件提供了依据,其结果得到了钻探和隧道工程施工开挖揭露的验证.     

CSAMT数据三维可视化的方法

CSAMT(可控源音频大地电磁法)是地球物理勘探中电法勘探的一种经济且有效的方法,传统的方式是通过手动或自动的方法绘制剖面图、等值线图等来展示其探测的数据,这些方式往往具有数据展示不全面、效果不直观等缺点.为了克服这些缺点,本文利用计算机三维可视化技术,以甘肃玉门某地区的数据为例,探索并实现了CSAMT数据三维可视化构模的方法.文中首先分析了CSAMT数据的存储方式与空间分布,提出了一种高性能的数据读取与组织算法;接着文章根据原始的数据信息,提出了基于探测方向数据点生成TIN的方法,建立了测线模型;为了更好地预测勘探范围内的三维空间情形,文章实现了一种高效的CSAMT数据快速局部插值算法,进而实现了数据场模型的建立.本研究表明,通过三维可视化技术将CSAMT数据建立并绘制成三维虚拟模型,能更加直观、更加全面地展示该数据,可为地质解释与规划决策服务,具有较好的推广前景.     

综合地球物理勘探快速获取城市待建区浅部三维地质特征:以成都市天府新区独角兽岛为例

尽管在城市中使用地球物理方法进行探测会受到复杂人文干扰、施工场地有限的挑战,但是相比于昂贵且具有破坏性的钻孔勘探,在城市采用无损的地球物理勘探带来的好处还是远远超出了其限制.本文以成都市天府新区独角兽岛为试验区,在提前了解其地质背景和研究区工况现状的前提下,采用地质雷达、高密度电阻率法组合地球物理方法,对试验区1 km2的面积开展了综合地球物理勘探,地质雷达主要用于30 m以浅的地质结构精细分层,高密度电阻率法重点对30～100 m深的地层进行约束分层.为了提高分层精度,测点及地表起伏形态通过RTK测量控制,最终通过综合地球物理信息、RTK测量信息和钻孔信息,快速获取了试验区100 m以浅的三维地质特征,为正在开展的独角兽岛地下空间规划及施工建设提供了重要的基础资料.     

三维可视化在CSAMT勘探中的应用

CSAMT法是一种强有力的地球物理勘探手段,具有测量迅速、探测深度大、信噪比高等优点,已被广泛应用于金属矿、油气田、地下水、以及地热田的勘探中.在CSAMT勘探资料解释方面,传统的二维电阻率断面很难清晰、直观地揭示3D(三维)地电结构的分布特征,为此应加强3D可视化应用技术的研究.本文详细的介绍了3D可视化的建模过程,将3D构造的建模分为空间曲面剖分、空间曲面拟合插值、空间曲面拓扑关系生成、3D结构网格剖分、属性建模等过程.并以一个CSAMT勘探实例,展现出3D可视化方法技术的突出优势.三维可视化可以多角度、多层面展现地下3D电性结构的分布特征,使我们更加清晰、直观地了解3D地质体的空间范围与几何形态.     

可控源音频大地电磁法在隐伏煤矿区的应用

应用可控源音频大地电磁法在福建隐伏煤矿区进行了勘探研究.针对"三下找煤",在试验区做了CSAMT探测,分析原始数据,结合各矿区相关的地质资料,比对反演结果,进行了地层划分,圈定了靶区.研究结果表明,在隐伏煤矿区应用CSAMT法探测煤系地层有切实可行的效果.     

CSAMT法三维分辨能力及其物理机制

随着CSAMT法探测应用需求的日益增多,其分辨能力及其物理机制的研究成为人们不得不面对的问题.在CSAMT勘探中,几何效应、电流效应和感应效应是引起电磁场变化的三种物理机制,本文详细介绍了与地下电性结构密切相关的电流效应和感应效应.首先,利用CSAMT法对100 m×100 m×100 m的异常体进行了探测,研究表明存在两个畸变区域.利用电流效应对存在的两个畸变区域进行了解释,进一步研究表明当收发距为10 km时电流效应占据主要地位,感应效应位居次要地位,当收发距增大时电流效应比重下降,感应效应比重增大.选取坐标原点位于电偶极子中心,x方向为电偶极矩方向,z轴垂直向下,随后,研究了CSAMT法对异常体沿x、y及z方向长度变化时的探测灵敏度,研究表明CSAMT法对异常体沿x方向的变化最为灵敏、y方向变化次之、z方向最为迟钝,最后对以上现象给出了解析.     

多种频率域电磁法在冷水坑矿集区的应用效果对比

江西省冷水坑矿集区具有浅部斑岩型矿体与深部层控叠生型矿体的复杂组合.利用现代地球物理方法对矿集区地下深部结构进行了探测,对圈定地下容矿、示矿地质信息和认识地下深部成矿过程具有重要意义.本文以位于江西省贵溪市境内的冷水坑银铅锌矿田为试验研究区,开展了混场源音频大地电磁测深法(EH4)、音频大地电磁测深法(AMT)以及可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)三种不同频率域的探测试验,研究和总结了频率域方法以及不同仪器电磁法数据采集特点和应用效果,为频率域电磁法勘探提供借鉴和参考.通过对冷水坑矿集区典型勘探线上三种电磁方法的数据处理,绘制了视电阻率和相位单点测深曲线、原始拟断面及二维反演断面图.发现单点曲线形态基本一样.由于AMT在低频段受矿区工业干扰,视电阻率曲线呈45°上升;视电阻率、相位拟断面对地下电性分层结构基本一样,总体可分为三层,且分层结构较清晰;二维反演断面能够较好反映地下高低阻异常响应,但响应效果有所差异且CSAMT法效果较好.因此在干扰严重地区,建议选用人工源发射的可控源音频大地电磁测深法(CSAMT).     

南水北调西线隧道中隐伏断层超前预报研究

南水北调调西线工程线路地层倾角陡、沟谷纵横、地质构造复杂、隧道长,埋深大,同时要对1000 m以内的构造、岩溶、岩层划分等进行地质超前预报,利用以往的超前预报方法无法满足工程施工的要求.对于深长埋隧道断层的施工地质超前预报,本文使用CSAMT法探测技术,并进行了近场校正、各向异性校正、静态校正、分辨能力校正和联合反演等手段,进行了实际探测和对比分析,并取得了较好的探测效果.     

基于南水北调西线工程岩性特征的CSAMT法有限元三维数值模拟研究

有限元法是地球物理数值模拟中常用的方法,本文采用三维可控源音频大地电磁法(CSAMT)有限元数值模拟的程序,根据南水北调西线工程岩性的地球物理特征,设置了不同的三维模型,并对其进行了有限元数值计算分析,从三维空间中模拟场的规律,探索了不同地质异常体的特征,为提高可控源音频大地电磁法在南水北调西线工程深埋藏隧洞探测地质异...     

南水北调西线千米深长隧洞围岩构造地球物理勘探

2004年对南水北调引水隧洞西线一期工程中玛柯河－贾曲段20 km深埋长隧洞进行了地质结构面、岩性特征、赋水性等地球物理勘探、工程地质勘查,并进行综合解释以查清勘探区影响引水隧洞工程建设的不良地质体和不良地质构造.本文介绍了CSAMT法隧洞勘探的特点、资料采集的过程及应特别注意的复杂地形资料处理技术,结合其他补充物探手段及地面工程地质勘察结果对20 km深埋长隧洞围岩介质的结构特征进行了解释,指出了可能影响工程的断层、破碎带及异常区     

金沙江龙蟠变形体隐伏构造CSAMT探测与解译

龙蟠变形（岩）体位于金沙江宽谷河段右岸,规模巨大.此处区域主构造线为近SN向的中甸－龙蟠－乔后断裂带,地质构造背景极其复杂.为查清变形体内的隐伏构造,本次运用V6A多功能系统展开了CSAMT法探测研究.通过对CSAMT反演电阻率断面和钻孔、平洞等所获取的工程地质信息的综合解译分析,检验了CSAMT（V6A系统）法在高山峡谷区隐伏构造探测中的有效性和可靠性,解译成果全面清晰地揭示了冲江河断裂等在金沙江宽谷河段的展布格局,同时为龙蟠变形体稳定性评价提供了关键性地质资料.     

CSAMT方法在寻找隐伏金矿中的应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用是百里店矿山多种地球物理研究的一部分．由于激发极化法（IP）的穿透率和分辨率是与几何因素密切相关,对于较深部的地质特征,靠IP法不容易分辨出来．CSAMT较好地解决了这个问题,首先,根据区域地质背景、成矿条件和矿区岩石物性特征,开展了面积性的激电测量,进而开展了CSAMT方法的探测研究．通过对CSAMT原始数据的分析解释,发现测区深部存在两条低电阻率梯级带,其中一条为陡倾斜;另一条为缓倾斜,两者在地下800m左右深度处相互斜交．经地质推断解释认为：这是测区内金矿的主要控矿、导矿及容矿构造．     

滇西龙陵地区地壳电性结构及其对大瑞铁路地质选线影响研究

高黎贡山地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近的横断山脉南段,是大理一瑞丽铁路(大瑞线)的必经之地,地形起伏大、构造复杂、活动性强,高黎贡山隧道作为全线控制性工程之一,其地质选线的最大困难就是对隧道深部构造环境的了解,特别是缺少对与地热、地震等联系紧密的深部地质构造的认识.为此,本文以大地电磁方法为手段,以高黎贡山隧道为主要研究对象,通过对滇西龙陵地区高黎贡山隧道越岭段两条大地电磁剖面数据的处理解释对研究区的地壳电性结构特征进行了勘探研究.结合区域地质构造特征与主要工程地质问题之间关系的分析,根据隧道主要断层地质条件设计了三维垂直断层模型,利用三维有限元开展正演模拟研究发现,测点点距、位置与横向分辨率密切相关,点距越密,分辨率越高,测点位于断层在地表投影位置能有效提高分辨率.采用大地电磁阻抗张量分解技术对两条剖面上各测点的二维偏离度和电性走向进行了计算和分析,对剖面视电阻率和阻抗相位数据进行了二维NLCG联合反演研究,揭示了沿剖面的腾冲地块、龙陵一瑞丽断裂带及保山地块10 km深度的电性结构特征及相互关系.结果表明:剖面CD电性结构呈现区域构造的三分性,腾冲地块电性结构成层性较好,保山地块成层性较差,两者均以中高阻电性特征为主,中间夹龙陵一瑞丽断裂带,电性结构反映从3 km深度以下存在几乎近于直立延伸的低阻带,推测为班公湖一怒江缝合带滇西段丁青一怒江缝合带的反映;剖面AB共划分了6条与工程密切相关的深部隐伏断裂,结合地震地质、地表地质及龙陵地震深部背景研究,推测F7-3断裂为1975龙陵7.3级地震断裂;从地表黄草坝断裂开始向下延伸,有一条发育最大深度约为4 km的低阻通道,推测为地热断裂深循环通道,其与黄草坝断裂共同控制研究区地下热水的补给、径流和排泄条件,在高黎贡山隧道线位位置形成了一个相对低温通道,为隧道方案成立的关键工程地质条件.勘探结果表明:滇西龙陵地区地壳电性结构有效的反映了高黎贡山隧道深部隐伏断裂和地热断裂深循环通道等深部构造特征,为大瑞线隧道工程地质选线提供了深部地质背景依据.     

基于二次耦合势的广域电磁法有限体积三维正演计算

与可控源音频大地电磁（CSAMT）相比,广域电磁法通过采用全区视电阻率定义,突破了卡尼亚视电阻率所需的远区条件限制,极大拓展了可控源电磁观测区域和探测深度.考虑到电偶源激发场的三维特征以及地下复杂三维结构,为提高广域电磁数据解释精度,本文实现了基于二次耦合势的广域电磁法三维正演计算.该算法利用Helmholtz定理将麦克斯韦方程转化为库伦规范下的磁矢势和电标势耦合方程,有效改善了离散所得大型线性方程组的谱性质,并通过强加散度条件来消除电场伪解的影响.此外,采用散射场方法,其中一次场使用准解析法求解,二次场使用有限体积法求解,克服了局部激发场源奇异性问题.通过与一维层状模型下电偶源产生的电磁场准解析解对比,验证了本文算法的正确性.在此基础上,利用本文的正演算法对比分析了广域电磁法与CSAMT对典型三维目标体的探测能力,结果表明在相同的观测条件下,广域电磁法能够更准确地反映地下目标体信息,拥有更优的分辨能力.     

地震作用下横断层地质金属成矿带电法找矿成果研究

深部矿产资源勘探是未来勘探的必然趋势.地震作用下的横断层地质构造对金属矿、 能源矿等矿产资源的分布具有重要影响,拥有较大的找矿潜力.对于地震作用下横断层地质等条件复杂的场合,采用高密度电阻率法、 激发极化法和可控源音频大地电磁法等单一电法勘探可能存在找矿效果不佳的问题,有必要研究更为有效的找矿技术方法.首先阐述了激发极化法、CSAMT法等电法勘探的基本内容和各自优缺点;然后,在分析地震作用下横断层地质特征的基础上,研究并提出了基于激发极化法和CSAMT的综合找矿法.基于激发极化法和CSAMT的综合找矿法能有效反映地下地电差异,在大深度范围有效反应地电断面电阻、 极化率参数,互相校正验证;结合已有地质物探资料,推断地下异常,提高横断层的金属矿产勘探效率和效果.将本文的研究成果应用于某横断层地质区域的金属矿勘探实践,取得了良好的勘探效果.实践表明本文所提方法有效、 可行.     

CSAMT法在高速公路长大深埋隧道勘察中的应用研究

CSAMT法是一套综合了MT和AMT各自优点的电磁自动采集和处理系统.本文介绍了CSAMT的原理、特点、工作方法和资料处理.该系统首次运用于高速公路长大深埋隧道勘察中，结合其它手段，成功解译出了隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的位置，为划分隧道围岩类别提供了较好的依据，同时也为高速公路长大深埋隧道提供了一种新的勘察方法.     

从CSAMT信号中提取IP信息探讨

CSAMT信号数据进行反演时,认为电阻率是一个与频率无关的实数,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有关的复数.从CSAMT信号中提取激电信息可以加大激电法的使用范围,并可以提高CSAMT法勘探的精度.本文总结了国内外在这方面研究现状,介绍了从CSAMT法信号中提取激电信息的基本原理,并提出了未来值得深入研究的几个方面.