瞬变电磁法探测复杂状态下煤矿充水采空区物理模拟实验

煤矿充水采空区形成后,分布形态各异且位置不明,因此极易造成严重水害事故。为了精准定位充水采空区并研究其电磁响应特征,本文选择神东煤矿1号煤层为工程背景,采用亚克力玻璃架子充当实验台,并使用相似模拟材料充当各岩层设计了不同积水量以及不同垮落岩体存在状态下充水采空区的瞬变电磁探测物理实验。结果表明:当采空区内充水时,感应电动势曲线在衰减过程中会受到低阻效应而产生异常的"上凸"现象,且充水量越大异常幅度越明显。垮落岩体的存在会有限地减弱低阻异常效应。当采空区内未充水时,感应电动势曲线正常衰减,此时垮落岩体产生的影响可忽略不计。本次研究对于煤矿采空区水害防治具有重要意义。     

计算矩形大定源回线瞬变电磁测深全区视电阻率

介绍了矩形大定源瞬变电磁测深全区视电阻率的计算方法。根据大定源感应电动势关于电阻率非线性变化特点,利用二分法计算感应电动势的全区视电阻率。在此过程中,计算首先从早期感应电动势开始,并将计算得到的视电阻率作为下个窗口视电阻率计算的依据。以此类推,得到全部时窗的视电阻率。理论模型和实际数据的计算结果表明文中提出方法的有效性和正确性。     

含水采空区全空间瞬变电磁响应分析

针对含水采空区全空间瞬变电磁响应信号识别问题,采用有限元数值模拟及现场实测方法,基于电动势—视电阻率及对应时深转换关系,获取了全扇面视电阻率随深度变化的空间分布规律,提取了低阻异常区测点感应电动势衰减曲线,得出了测点随探测角度变化的电动势量化变化规律.基于上述研究,开展了井下钻探验证及钻孔窥视,并对现场钻孔出水水样进行...     

国产矿井瞬变电磁仪的性能试验研究——与进口Terratem仪器对比

为评价国产本安型矿井瞬变电磁仪YCS40(A)的稳定性及对异常体的分辨能力,特将其同井下使用较频繁的进口仪器TERRATEM做了试验对比.试验中,进行了二款仪器使用各自的常规装置展开单点背景值实验对比、对异常体的分辨能力实验对比和抗干扰能力等模拟实验对比.并在同一感应电动势-衰减时间(V-T)的坐标下考察二者的关断时间、感应电动势的幅值、光滑程度及衰减速率和尾期信号的抗干扰度等衡量仪器性能的硬性指标.最后通过井下实际工程实例剖面测量对比,表明国产YCS40(A)矿井瞬变电磁仪具有稳定性较好、抗干扰能力强、对异常体具有较强的分辨能力等优点,同时也感到该仪器探测窗口较少、感应时间短,当井下异常体埋深超过120 m时其分辨力的不足.     

瞬变电磁场探测中低阻屏蔽层影响的时-频分析

瞬变电磁法在低阻覆盖层地区施工时会受到低阻层的屏蔽影响。虽然观测数据如感应电动势有较大的数值,但实际上探测深度却大大减小了。当有上覆低阻层存在时,要探测同样的深度,需要较长的观测时间。采用平滑伪Wigner-Ville分布和Gabor展开,分别将典型的二层地电模型(D、G型)与三层地电模型(H、A、K、Q型)的感应电动势衰减曲线映射成为时间-频率平面上的二维信号,通过对时-频能量谱的分析及模型之间的对比研究表明,瞬变电磁场能量在低阻层中聚集和损耗,尤其是对于描述我国华北型煤田的A型地电模型(地表为低阻层),瞬变电磁场的能量在由地面向下扩散的过程中,能量通过基底以上各低阻层的聚集和损耗,到达最有观测意义的底层界面(奥灰与煤系的界面)时,已经消耗殆尽。因此,当在A型模型地层地区进行瞬变电磁勘探时,应充分考虑低阻屏蔽层的影响,在施工设计时应选择较长的观测时窗以保证探测深度,并采用大功率仪器来提高信噪比。      

航空瞬变电磁法在内蒙古巴林左旗地区圈定含水地层中的应用

巴林左旗是内蒙古赤峰的典型缺水区域,水资源的匮乏制约了地区的农牧业发展,圈定含水地层对本区具有重要意义.为了实现地下水增储,使用直升机瞬变电磁法,勘探本区地下水资源.在工作中对航空瞬变电磁数据进行视电阻率-深度计算,dB/dT感应电动势分析,衰减曲线特征分类,最终圈定本区含水地质体,给出了含水地层平面及空间展布特征.推...     

矿井瞬变电磁法多匝小回线装置电感效应的理论研究

由于线圈的自感耦合作用,使瞬变电磁早期时间道信号严重失真。为研究瞬变电磁早期信号的特性,讨论多匝线圈与单匝线圈的自感系数的关系,得出线圈自感信号振幅的理论表达式,并推导出单匝和多匝回线的电感公式。分析瞬变电磁发射回线等效回路的暂态过程及感应电动势的产生和衰减规律。影响早期信号的因素为线圈自感信号,它的衰减不仅与时间有关,而且与等效回路的材料有关。该项研究对进一步研究瞬变电磁早期场的附加效应打下了基础,同时为提取早期数据的研究提供参考。     

地面核磁共振模型约束反演含水层参数

导电模型的地面核磁共振感应电动势是含水量的非线性函数.引入模型约束的迭代反演方法求解该非线性问题的反演.在反演过程中,根据理论公式计算迭代过程中灵敏度矩阵,并采用平坦模型和光滑模型两种约束.对均匀半空间、层状导电模型和实际数据进行了反演模拟,结果表明,模型约束迭代反演方法能从地面核磁共振感应电动势获得含水层较为合理的含水量及分布,且该结果可以从作为初始模型的均匀含水量分布反演得到.对无噪音数据,平坦模型和光滑模型约束对反演的含水量分布影响不大;但当数据存在一定的噪音时,平坦模型约束将比光滑模型约束获得更为精确的含水层参数.     

由航磁异常判断准噶尔盆地基底性质

笔者分析了前人对准噶尔盆地基底性质进行地球物理研究的看法和依据 ,认为在准噶尔盆地下存在太古代或早元古代陆壳。文中研究了剩余磁化强度对准噶尔盆地航磁异常的影响 ,提出准噶尔地区以感应磁化强度影响为主。利用小波变换技术对航磁异常进行了分离 ,并在此基础上利用华北地台太古代陆壳的磁化强度值模拟了位于地壳深部的古老结晶基底的形态与产状。模拟结果表明 ,古老结晶基底为薄板状体 ,赋存于下地壳中。     

应用HP3562A动态信号分析仪进行时频转换的误差传递及其可行性探讨

对于均匀大地上电偶源水平电场和重叠回线感应电动势时间谱应用ＨＰ３５６２Ａ动态信号分析仪向频域转换，并且再将其频域结果向时域进行反变换，将变换前后的时间谱进行对比，探讨其误差传递。此外，还对均匀大地和均匀极化大地上重叠回线感应电动势时间谱分别变换到频域进行对比，来探讨应用ＨＰ３５６２Ａ动态信号分析仪进行电磁信号分析的可行性。     

Impulse response of viscous remanent magnetization: laboratory measurements by a pulse induction system

Transient electromagnetic responses measured in the field or in the laboratory may bear effects of viscous remanent magnetization (VRM) associated with magnetic relaxation of ultrafine grains of ferrimagnetic minerals or superparamagnetism. The behavior of VRM can be studied in time or frequency domain, TDEM measurements being advantageous because they are done in the absence of primary field and owing to broad time range providing high accuracy of VRM parameters. Another advantage is that the rate of viscous decay measured as voltage decay does not need to be corrected for stable and/or slowly decaying viscous component of total remanence. Time-dependent transient responses of viscous decay follow the power law a ⋅ t^–b, where a is the initial emf signal (varying in a broad range) and b is the exponent approaching 1. Laboratory tests with a pulse induction coil system reveal a strong linear correlation of the parameter a with frequency-dependent magnetic susceptibility Δκ used commonly for constraining the relative abundances of superparamagnetic particles. Such systems are thus suitable for quick measurements of the large number of samples for detection of superparamagnetic (SP) particles and quantifying their contribution. The difference of b from 1, though being minor, exceeds markedly its error in estimates from measured data. Simulated TDEM responses of a superparamagnetic ground show both parameters (a and b) to depend on particle volume distribution, which is prerequisite for inversion of time-domain transients to magnetic properties of rocks and soils.     

岩石激发极化衰减谱的多指数反演

激发极化衰减谱比极化率具有更为丰富的储层信息,与地层的孔隙结构、渗透率、地层水电阻率以及泥质含量密切相关。衰减谱是一系列单指数衰减的线性叠加,因此,可以对衰减谱进行多指数反演,得到弛豫时间谱,从而可以更好地利用激发极化衰减谱来进行储层评价。一般的非负最小二乘反演的结果振荡剧烈,与实际情况不相符。这里采用阻尼最小二乘方法,结合奇异值分解技术对泥质砂岩的激发极化衰减谱进行了多指数反演,得到了光滑连续的弛豫时间谱,弛豫时间分布点数为32点~64点较合适,算法和软件对实际的岩心具有较好的效果。     

Measurement of Mass-Independent Perturbations of Cadmium in Nuclear Debris Samples

The isotopic composition of cadmium in nuclear debris was measured by multi-collector inductively coupled plasma-mass spectrometry (MC-ICP-MS). Mass-independent perturbations due to fission product decay on the isotopes of Cd were observed. Relative fission yields for masses 111, 112, 114 and 116 were determined in each sample of nuclear debris and compared with reported values found in irradiated plutonium and uranium fuels. Mass spectrometry measurements of the valley fission product endpoints are extremely challenging due to the low cumulative fission yields and small amounts of each isotope that are produced. To overcome these challenges, a new purification method for Cd was developed and validated by examination of a number of geological reference materials.     

泥质砂岩激发极化弛豫时间谱微观机理

泥质砂岩激发极化弛豫时间谱含有丰富的地层孔隙结构信息。利用串联毛管模型,建立了描述激发极化效应的数学物理模型,数值模拟了激发极化充放电的全过程;利用阻尼最小二乘算法,对理论计算的激发极化衰减谱进行多指数反演,分析了岩石孔隙度、阳离子交换量、溶液浓度、温度、溶液类型和放电时间等因素对激发极化弛豫时间谱的影响。结果表明,弛豫时间谱不仅反映了岩石内部的微观孔隙结构,而且表现了离子扩散迁移恢复平衡的过程。      

正确对待放射性与核安全

通过天然放射性的变化,放射性安全标准体系知识介绍,以及日本3.11大地震及引发的海啸和核泄漏对环境影响范围的分析,说明福岛第一核电站核泄漏对中国领域没有任何影响;以WHO安全标准衡量,在本洲岛的影响范围小于1万km2.同时通过实例讨论,强调了加强对核电站周边环境的日常监测,重视核电站周边放射性环境微小变化,是保障核安全的重要环节之一.最后介绍了大亚湾核电站周边水库水质重金属元素分析结果,并评价了核电站环境的安全性,指出具有好的安全保障体系的核能利用是清洁、环保的能源.     

压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析

通过对具有不同初始含水率和干密度的两种压实黏质砂土的脱湿曲线进行测试、分析和对比,并结合核磁共振技术,探讨了干密度、初始含水率和土样组分对压实黏质砂土脱湿过程的影响规律。利用核磁共振测得了试样在各级吸力下的T2时间（横向弛豫时间）分布曲线,定性地探讨了不同吸力下试样中的水分分布特征,揭示了干密度、初始含水率和土样组分对试样脱湿过程的微观机制影响。试验结果表明：干密度仅在低基质吸力条件下对试样脱湿过程产生重要影响,而在高吸力条件下初始含水率和试样组分起主导作用;核磁共振结果证实在压实黏质砂土中,小孔隙结构主要由初始含水率和试样组分控制,而大孔隙的结构主要取决于干密度;试样组分对压实土的内部结构和孔隙大小分布的影响比初始含水率大。     

核试验~(14)C在法医学上的应用:确定不明死者的出生时间

伴随着20世纪50年代及60年代初大规模的大气层核试验活动,原本稳定的大气中CO2的14C含量迅速升高,并通过生物地球化学循环渗透到整个生物圈,自1963年<部分禁止核试验条约>签订后,大气中CO2的14C含量开始迅速减少,其速度却远超过了14C自身的衰变速度,树轮和珊瑚等环境信息载体的14C记录都体现了这一迅速增长而后又衰减的过程.近50年对全球大气中CO2的14C含量的数据采集和发布,使人们发现了14C含量作为现代时间标尺的可行性.介绍了现代核试验14C在法医学鉴定中新的应用方向--根据牙釉质的14C含量确定不明身份死者的出生年代.对于无法判定样品形成于大气14C含量峰值前后的问题,尝试应用同一个人釉质完成时间不同的两颗牙齿的14C含量比较,来予以解决.实验数据结果与真实记录之间的绝对误差为1.4 a,优于以前骨龄和牙齿磨损度等传统的法医鉴定方法.     

Copper valence,structural separation and lattice dynamics in tennantite (fahlore): NMR,NQR and SQUID studies

Electronic and magnetic properties of tennantite subfamily of tetrahedrite-group minerals have been studied by copper nuclear quadrupole resonance (NQR), nuclear magnetic resonance (NMR) and SQUID magnetometry methods. The temperature dependences of copper NQR frequencies and line-width, nuclear spin-lattice relaxation rate T ₁⁻¹ and nuclear spin-echo decay rate T ₂⁻¹ in tennantite samples in the temperature range 4.2–210 K is evidence of the presence of field fluctuations caused by electronic spins hopping between copper CuS₃ positions via S₂ bridging atom. The analysis of copper NQR data at low temperatures points to the magnetic phase transition near 65 K. The magnetic susceptibility in the range 2–300 K shows a Curie–Weiss behavior, which is mainly determined by Fe²⁺ paramagnetic substituting ions.     

核地球物理勘查技术发展概况

本文简要叙述了80年代以来,国内外发展较快的几种主要核地球物理勘查技术的概况。这些方法有：中微子在地球科学中的应用;应用核技术探测纳米级微粒和气体;航空伽马能谱测量;应用核技术原位测品位并计算线储量(包括X射线荧光辐射取样;中子活化辐射取样和伽马射线辐射取样);地面伽马能谱测量;互射线荧光测井;水底和海底天然放射性方法测量;水底和海底中子活化方法测量;水下X射线荧光测量;核磁共振方法;在工程中应用核技术;反射宇宙中子法;以及在环境科学中应用核技术等。     

核地球化学闪烁着先哲的智慧和创新的光辉——纪念侯德封院士诞辰100周年

60年代初,我国著名的地质学家、地球化学家侯德封院上,在他40多年从事地质矿产调查和研究的基础上,运用现代核物理学的基本原理,创立并系统提出了”核地球化学”的基本原理、研究对象、内容和方法,并于1961年发表了著名的《核子地球化学》。随后,在不断补充、修正和完善核地球化学理论的基础上,侯德封先生发表了有关地球物质演化的能源、地球演化的阶段性、核转变的产物对地球的化学成分及同位素组成变异的影响等内容的、为地球科学向更探的物质层次发展具有巨大推动作用的《核转变能与地球物质的演化》科学专著,从而开辟了地球科学一个崭新的领域——核地球化学。 侯德封先生在核地球化学领域上的丰硕成就与在学术上严谨的学风无不闪烁着一位先哲的智慧和创新的光辉。