天然电场选频法推广应用及效果

天然电场选频法是以天然大地电磁场作为工作场源,测量天然电磁场在地面上产生的电场分量,研究地电断面的电性变化,进行找水或解决其它地质问题的交流电勘探方法。它具有抗工业游散电流强,轻便快捷的特点,深受广大物探人员的重视,特别有利于城市物探工作的开展,值得推广应用。     

一种可用于深部隐伏矿勘探的新方法——可控源音频大地电磁法

可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio—frequency Magnetotellurics)是七十年代初在常规音频大地电磁法(AMT)基础上发展起来的一种新的方法,它简称CSAMT。音频大地电磁法利用天然场源,在音频范围内测量大地电流的电场和磁场分量,计算出大地的视电阻率。AMT的信号源主要是区域性的雷电活动所产生的。     

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。     

大地电磁法简介

大地电磁法出现于五十年代初期,是法国的卡格尼阿德(Cagniard)和苏联的吉洪诺夫(Тихонов)提出的。它是利用天然电磁场作为场源的一种地球物理方法,国内也称为磁大地电流法(The Magnetote-lluric Method)。从某种意义上讲,可以说是大地电流法的发展。实际上是通过测量各种频率下的地表水平电场分量E_y(或E_x),与正交的水平磁场分量H_x(或H_y)之比,从而达到了解地下电性结构的目的。     

天然电场选频法的响应特性分析与应用

静态效应是频率域电磁法应用中不可避免的一种物理现象,通常通过校正方法进行压制或消除。本文提出一种直接利用天然电磁法的静态效应进行浅部电性异常体勘探的新思路,利用天然电场选频法(FSM)能够测量天然交变电磁场在地表所产生的几个不同频率的水平电场分量来研究地下介质的电性变化。首先采用二维有限单元法对FSM开展正演模拟,模拟结果表明：当近地表存在低阻异常体时,地表沿测线方向的水平电场分量曲线与FSM实测曲线形态相同,在低阻体的上方出现十分明显的低电位异常;当计算的频率点增多时,电场分量剖面曲线及其拟断面图会出现静态偏移现象,发现FSM异常实质上主要是静态效应所致。FSM实践应用成果及钻井验证结果表明,当有地下水存在时,FSM实测的剖面曲线及拟断面图会出现明显的静态效应现象,且与CSAMT的勘探成果一致。通过理论与实践可知,直接利用天然电磁场的电场分量开展浅部电性异常体的勘探具有可行性,今后也可利用频率域电磁法的静态效应现象开展浅层地质勘探。     

PC—1型频率电磁测深仪

频率电磁测深法是通过研究在大地中人工激发的交变电磁场的变化规律而达到地质勘探目的的。在大地中存在着频谱成分相当复杂的强烈的电磁干扰,其振幅可以超过有效信号的几十倍或几百倍。因此,要求仪器的供电部分具有相应频段及足够的输出功率;要求测量部分具有高选择性、高放大倍数、高稳定性、高输入阻抗等性能,并能适应于电场及磁场分量的测量。     

声频大地电磁法（AMT）的进展

声频大地电磁法（ＡＭＴ）的进展大地电磁法（ＭＴ）是一种较老的物探方法，它利用仪器在地面测量诸如太阳磁活动或雷电等遥远距离的电磁源在地下产生的天然电场和磁场。这些天然场内含有地电构造的信息。但是，在很长一段时间内由于测量１０Ｈｚ以上的ＭＴ信号在技术上比...     

南北地震带大地电流分布与地震活动关系探讨

利用中国南北地震带38个固定地电场台站观测数据,研究该区大地电流场流线和电流矢量的分布特点,分析了大地电流矢量场的涡度和散度,并联系动力学机制讨论了大地电流与南北地震带的关系,探讨地震活动与电流涡度时变的对应性。这是首次应用空间密度较高的地电场台站开展这方面的研究工作。结果表明:(1)大地电流线走向和汇聚特点与构造地块的运动特点具有某种一致性,在构造边界上大地电流矢量存在汇集及分异的现象;(2)大地电流汇聚和发散等现象与断裂构造相关,一般表现为流线沿断裂带走向汇集或发散,在断裂交错地区表现出较复杂的形态;(3)大地电流场涡度分布特点可作为大构造块体运移的电性指示,涡度随时间变化可能为某种地震前兆。     

层状大地频率域长导线源激发的电磁场

采用Fourier变换法从Maxwell方程组出发,导出了层状大地模型上接地长导线源激发的电磁场表达式。结果表明：接地长导线源实际上是2个接地电极和线电流源构成的一个组合源;其电磁场表达式表明平行于长导线方向的电场分量为2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场的叠加,垂直于长导线方向的电场分量和电场的垂直分量均是2个接地电极激发的;平行于长导线方向的磁场分量由2个接地电极所激发,而垂直于长导线方向的磁场分量为2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场的叠加,磁场的垂直分量为线电流源所激发。进一步的结果分析表明,在均匀半空间上、大收发距时,2个接地电极激发的平行于长导线方向的电场分量和线电流激发的电场分量是相等的,2个接地电极激发的垂直于长导线方向的磁场分量和线电流激发的磁场分量是相等的,且它们的振幅与2个电极之间的距离成正比。     

水平电偶源频率电磁测深理论曲线的正演计算

水平电偶源频率电磁测深是采用水平接地电偶极子在地下激发电磁场,在地面上分别测量电场分量和磁场分量（也可测相应场分量的相位）,以提取反映地质构造的信息。      

广域电磁法和可控源音频大地电磁法在生产矿山探测效果的比对——以水口山为例

为了优选适合在生产矿山开展探矿工作的人工源频率域电磁法,在已知地质剖面上开展了广域电磁法和可控源音频大地电磁法(CSAMT)的试验勘探。在施工条件和参数相近的情况下,对比两种方法的信号强度、抗干扰能力、施工效率、成本和探测效果。广域电磁法采用伪随机信号、只测量水平电场分量,在电场信号强度相近的情况下,其相比于可控源音频大地电磁法抗干扰能力更强,工作效率提高至少7倍,成本更低,探测效果与已知地质资料吻合度更高。试验结果表明,在强干扰的金属矿区,广域电磁法有更好的应用前景。     

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。     

根据地震法和电磁法的共性进行油气勘探

一种联合的地球物理方法在研究油气的非构造圈闭及具有较好储集岩性和含油气岩地带,对改善地震和地电信息资料的条件方面又取得了进展.这种方法使它有可能在涉及详细的图形及分辨率方面把电法的成象和地震成象进行对比.地震反射勘探和近场瞬变电磁测深(NTS)在波场的传播和勘探方法上最为一致.波动方法描述一个地震波场的传播,而具有发散和Sowe分量的方程则描述一个电场.电流产生的激发极化作用导致外和交天电流.激发极化使介电导率的近似值上升,相应地在电磁方程中表示为波的分量形式.在某种条什下,有可能测量到这个分量,从而在电磁勘探时可用地震勘探的多次覆盖系统和求和方法.这种共同技术的基本组成部分叙述于后:地震波场和电磁场的     

天然场激发极化法在多金属矿区的野外试验效果

为了说明天然场激发极化法的应用效果,选取了一多金属矿区为试验区。在该区同时进行了常规的中梯激发极化法和大地电磁测深法测量。资料分析对比研究表明,大地电磁的相对视频散率异常和中梯激发极化异常在异常的范围和幅度上都吻合得很好。研究结果说明,天然场激发极化法在一定条件下进行多金属矿勘探是有效的。     

莱茵裂谷上的大地电流测量和地磁差分测深(周期范围1—125秒)

1976年在莱茵裂谷南部,进行了周期范围为1—125秒的大地电流变异和地磁场变异的七个台站的测量工作,研究这些记录表明,大地电流场的线性极化方向与水平磁异常场的垂直方向一致.并且大地电流场和磁异常场具有相同的时间相关性,这很可能是由于传导电流流过表面导电层引起了异常。     

感应源电阻率法和激发极化法

本文向读者介绍Macnae和Irvine 1988年提出的感应源电阻率(ISR)法和感应源激发极化(IIp)法。这些方法用一个不接地的大回线发射系统作为电场源并用一个接地电场接收机测量地中感应的电场。同常规的电阻率法和激发极化法相比较,ISR法和IIP法的主要优点是晚延时的感应初始场电平与大地绝对导电性无关,随深度减小缓慢并不受覆盖层导电性影响。     

点源电场与线源电场的差异和转换问题

直流电法勘探大都用点状电极供电和测量,地下是点源电场。由于点源电场的理论研究和模型实验比较困难,甚至无法开展,因而往往借用线源电场的理论计算(如保角变换)和模型实验(如二度电阻网络、导电纸)的成果,来解释野外实测的点源场资料。在点、线源电场中,同一地电体的异常形态在一定程度上固然相象,但由于两种场的分布规律有差别,致使在这两种场中测得     

测量磁场水平分量H y的电性源广域电磁测深法

基于层状大地表面水平电偶极源电磁场公式系统,提出了比值法获取H y分量全区视电阻率计算公式。计算了层状地电模型多个收发距的电磁场各场分量E x、H y、H z,并用这三个场分量计算了全区视电阻率,以及E x/H y卡尼亚电阻率,并与模型的MT卡尼亚电阻率频谱曲线进行对比。发现H y全区视电阻率在赤道装置和轴向装置的广大区域对地电模型均有较好的响应,可进行单分量广域电磁测深。轴向装置H y全区视电阻率与赤道装置垂直磁场H z全区视电阻率相似,在低频段与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率有相似的频率响应特征,在较小收发距条件下对大埋深基底就能有较好的响应。赤道装置和轴向装置测量的水平电场E x分量全区视电阻率在低频区均会进入“饱和”区。对于各电阻率定义方法,合适的收发距是较好地反映出地电特征深度变化的前提,多收发距测量有利于揭示深部电性特征。     

电性源瞬变电磁法E_X分量和H_Z分量对比分析

为了更好地利用电性源瞬变电磁法独特的优势,对其水平电场分量和垂直磁场分量在信号强度、探测精度以及探测范围上的差别进行了对比分析。根据电性源瞬变电磁的水平电场和垂直磁场的计算公式,设计不同的地电模型,通过数值模拟得出水平电场分量响应极大值集中于发射源附近,离发射源越远(偏移距越大)信号强度就越低,其探测精度随着偏移距的增大而增大;垂直磁场分量响应值在早期段离发射源越远值越小,在晚期段离发射源越远响应值越大,其探测精度随着偏移距的增大而减小。通过分析水平电场分量和垂直磁场分量探测精度随偏移距的变化进而确定其探测范围:当偏移距大于目的层深度的4.134倍时,选取E_X分量更有利于对薄层的分辨,当偏移距小于目的层深度的4.134倍时,H_Z分量对薄层的分辨能力更好,当偏移距约等于目的层深度的4.134倍时,二者的分辨能力分量相当。在实际应用中通过测量水平电场分量和垂直磁场分量,进而综合分析,取得了良好的地质效果。     

我国激电法测量系统的失误与弥补措施

我国激电法测量所使用的发送机都是电压源供电,但计算机极化率却采用稳流源供电公式,这样,所得极化率偏低,不是大地真实的极化率。针对此问题,导出了电压源供电计算极化率的公式,并据此研制了测定电流变化率的装置。利用纠正公式,可将电压源供电所测极化率纠正至稳流源供电的极化率,得到大地真实的极化率。