非一维条件下大地电磁测深法中电性主轴偏转的研究与应用

地下介质电性在很多地区呈现非一维性,大地电磁测深(MT)在实际勘探时常会遇到测量主轴(电极方向)和电性主轴(测线方向)不重合的情况,这时就有必要将测量主轴上的地电信息转换到电性主轴上来.本文以吉洪诺夫-卡尼尔模型为理论基础,结合湘、鄂西地区的实际大地电磁测深资料,通过理论推导,计算出经过电性主轴偏转后的视电阻率值.再经过静态校正、地形校正,最后反演得出二维电阻率剖面,解释结果符合研究区域的实际地质构造特征,表明采用电性主轴偏转计算处理大地电磁测深资料效果较好.     

S-s方式瞬变电磁测深资料处理方法研究

根据半无限均匀介质空间中电磁场的表达式,本文分析了S-s方式瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义的基本性质并讨论了求解方法.在此基础上,引入了基于感应电动势的"虚拟全区视电阻率"概念,从而解决了全区视电阻率的解的唯一性和存在性等问题.理论算例表明,"虚拟全区视电阻率"能较好的反映地下一维电性层电性垂向变化特征,故对瞬变电磁测深资料的定性解释有一定的实际应用价值,同时对一维反演(构制初始模型和确立目标函数)也有重要意义.     

电偶源频率电磁测深二维阻抗视电阻率计算的源效应校正法

研讨了频率域电磁法中不同源装置的大地电磁测深、线源频率电磁测深和偶极源频率电磁测深阻抗视电阻率的源效应影响特征。在唯象分析的基础上，提出了几种电磁测深法阻抗视电阻率的相互换算法──源效应校正法（大地电磁测深二维ＴＥ极化视电阻率和其它两种电磁法的赤道装置二维阻抗视电阻车）。模型试验表明，利用这一源效应校正法可以由大地电磁二维视电阻率近似地计算出线源频率电磁二维阻抗视电阻率。这一方法被尝试应用于由线源频率电磁二维阻抗视电阻率估算偶极源频率电磁二维阻抗视电阻率。     

试论大地电磁测深法在地震前兆探索中的进一步应用

从大地电磁测深理论分析和实际资料数字试验出发,我们探讨了有关提高大地电磁测深法监测深部电性变化前兆效能的某些问题.研究结果表明,在所定义的几种大地电磁视电阻率中,尚未加以利用的阻抗实部视电阻率具有某些独特的优点,可能成为监测深部电性变化的一个较好的参数指标;应根据各记录道误差的分配,计算过程误差的传播和累加对不同大地电磁响应函数产生不同的影响,选择相对精度较高的参数作为主要监测参量;而识别深部电性变化的多参数综合判别方法应是基本的分析方法.实际观测到的反映地震前兆的某些大地电磁资料证实了上述论证.      

瞬变电磁测深早期数据的修正

通过时间-频率转换关系,TEM数据可以转换成平面波场测深数据,从而可以对TEM资料进行拟平面波场处理解释.在对瞬变电磁视电阻率数据向平面波场测深视电阻率数据转换时,发现由于瞬变电磁使用晚期计算公式及装置问题,使测深曲线早期数据发生畸变.文中建立了视电阻率曲线进入晚期所满足的关系式,从理论上给出不同情况下瞬变电磁测深视电阻率曲线进入晚期的临界点.以瞬变电磁、大地电磁、CSAMT为例,对大量的模型进行正演计算,对计算结果进行对比分析,建立不同地表电性结构、不同时间延迟情况下,瞬变电磁早期数据误差的校正量板.     

S—s方式瞬变电磁测深资料处理方法研究

根据半无限均匀介质空间中电磁场的表达式，本文分析了S-s方式瞬变电磁测深法的全区视电阻率定义的的基本性质并讨论了求解方法。在此基础上，引入了基于感应电动势的“虚拟全区视电阻率”概念，从而解决了全区视电阻率的解的唯一性和存在性等问题。理论算例表明，“虚拟全区视电阻率”能较好的反映地下一维电性层电性垂向变化特征，故对瞬变电磁测深资料的定性解释有一定的实际应用价值，同时对一维反演（构制初始模型和确立目标函数）也有重要意义。     

电偶源频率电磁测深中的静位移现象及视电阻率曲线的畸变

以电偶源频率电磁测深 (FEMS)二维数字模拟为例 ,从理论上简略讨论了波区定义的 5种视电阻率的变化特征及静位移现象 ,定性分析了表面局部水平非均匀体对视电阻率曲线畸变的影响 .     

基于最高频相位法和空间滤波法的二维模型的大地电磁静态校正

静态效应一直是影响大地电磁测深法精确性的主要原因之一.在相位校正法的基础上提出了一种更适用于电性变化较为平缓的地质情况的静态校正方法—最高频相位法,其核心是用需要校正测点两侧受静态效应影响较小测点的最高频视电阻率的算术平均值代替相位法递推公式中每个频点前一个频点的视电阻率值,以消除相位法中的误差积累.以二维模型的正反演...     

海岸效应对近海地区大地电磁测深数据畸变作用研究

在近海地区采集的大地电磁测深数据通常受到海岸效应的影响,使得大地电磁测深数据发生畸变,因而很难利用大地电磁测深资料较为可靠地获得地下深部的电性结构.本文通过正演模拟方法,分析和总结海水深度变化和海底地形变化对近海地区大地电磁测深数据的畸变影响.当测区与海岸线的距离小于目标频率的大地电磁场趋肤深度时,高导海洋的存在会严重影响测区内电磁场的分布.由于海岸效应的影响,大地电磁测深视电阻率曲线和相位曲线均会发生不同程度的畸变,在低频部分,这种畸变作用尤为明显.大地电磁测深一维Occam反演方法和二维非线性共轭梯度反演方法,对近海地区浅部地层具有较好的反演效果.随着海水深度的增加和海底地形的复杂变化,两种反演方法均会出现不同程度的假异常,为地质解释工作造成了影响.近渤海地区的实测大地电磁测深数据在低频部分可能受到海岸效应的影响而导致视电阻率曲线的严重畸变.     

大地电磁测深和电偶源频率电磁测深资料反演

在研究大地电磁响应函数频散关系的基础上,构制了一套滤波系数算法,以用于由一套视电阻率资料估算相应的阻抗相位.理论模型和实际大地电磁观测资料的数字试验表明,该法是行之有效的.由频散关系估算的相位值与观测的相位资料的比较,可用于检验观测资料是否满足频散关系.利用经频散关系校正的阻抗相位值,进行大地电磁阻抗的联合反演则可望获得更为可靠的结果.研究了观测频带相互衔接的电偶源频率电磁测深和大地电磁测深视电阻率的一维联合反演问题.对两个实测点两种电磁法的观测资料进行了联合反演试验,与钻井资料对比表明,所获得的电性分层参数是较为可信的.在补充了由频散关系获取的电偶源频率电磁相位资料后,对于两种电磁法的视电阻率————阻抗相位、阻抗实部视电阻率-阻抗虚部视电阻率进行了拟大地电磁反演,获得了相近的反演结果.      

CSAMT的静态效应校正及应用

CSAMT方法在地下近地表存在电性横向不均匀时,在双对数坐标系中视电阻率曲线会出现沿着视电阻率轴平行移动的现象,称之为静态效应.静态效应对深部电性结构处理解释结果影响重大,需对其进行合适的校正.本文介绍了目前通常使用的几种静态校正方法,并且分析了各方法的优缺点.在新疆某地进行的CSAMT铜矿勘探中,应用了曲线平移法进行静态校正,取得了较好的效果.     

Static-shift suppression and anti-interference signal processing for CSAMT based on Guided Image Filtering

Shallow conductive heterogeneity can lead to static shifts ain the apparent resistivity sounding curve of controlled-source audio-frequency magnetotellurics (CSAMT). The static effect will shift the apparent resistivity curves along with axial log-log coordinates. Such an effect, if not properly processed, can distort the resistivity of rock formation and the depth of interfaces, and even make the geological structures unrecognizable. In this paper, we discuss the reasons and characteristics of the static shift and summarize the previous studies regarding static shift correction. Then, we propose the Guided Image Filtering algorithm to suppress static shifts in CSAMT. In detail, we use the multi-window superposition method to superimpose 1D signals into a 2D matrix image, which is subsequently processed with Guided Image Filtering. In the synthetic model study and field examples, the Guided Image Filtering algorithm has effectively corrected and suppressed static shifts, and finally improved the precision of data interpretation.     

起伏地形下CSAMT二维正反演研究与应用

CSAMT在山区金属矿勘查中,采用各种滤波和相位积分之类的处理方法,校正因地形起伏和局部电性不均匀引起的静态效应,往往难保奏效,开发消除静态效应的新方法是提高CSAMT资料处理与解释水平和方法应用效果的重要研究课题. 本文以如何消除地形影响为重点,对起伏地形下CSAMT二维大地三维源地电模型,采用加权余弦数值积分法,进行波数域电磁场二维有限单元法正演. 为模拟复杂地形地电模型,选取交叉对称网格三角形剖分法,实现了在国内常用赤道电偶极装置的CSAMT二维正演计算;在二维正演的基础上,开发了基于奥克姆反演法的CSAMT二维反演技术,研制出一套起伏地形下CSAMT二维正反演处理与解释方法技术系统. 通过理论模型试算和实测数据处理证实,本系统能有效地削减起伏地形影响. 在找矿应用中,该系统反演的电阻率断面,极大地消除了起伏地形影响和静态效应,突显出清晰的控矿构造和矿体的异常,取得了重要成效.     

小波分析与电磁测深中静态效应的识别、分离及压制

用小波分析的原理分析频率域电磁测深中的静态效应，给出识别、分离和压制静态效应的新方法．并用理论模型和实例说明方法的效果，该方法还适合对其它类型复杂信号的分析与处理．     

CSAMT单分量数据解释方法

可控源音频大地电磁法(CSAMT)一直沿用大地电磁法(MT)的办法,通过计算电场分量与磁场分量的比值,求取卡尼亚视电阻率.而CSAMT场源已知,电场分量和磁场分量都与地下电阻率存在一定的关系,可以单独采用CSAMT电场分量或者磁场分量提取地下介质的视电阻率.本文通过分析电场分量与磁场分量的数据特性,提出利用CSAMT电场单分量数据进行视电阻率的计算,用改进的广义逆矩阵反演方法,使初始模型中的地电层数等于频道个数,克服了以往反演计算中层数较少的问题;实现全场区电场分量视电阻率曲线的拟合反演.同时对单分量视相位计算方法进行分析,结合山西大同地区积水采空区探测及数据解释结果,论证本文提出的单分量解释方法的有效性.     

CSAMT和重力方法在狮子湖温泉深部地球物理勘查中的应用

作为一种新型开发的绿色能源,地热资源被越来越多的人所重视.开采埋藏较深的地热资源风险大,因此开发前的地质和地球物理勘查是十分必要的.采用单一的地球物理方法勘探具有很大的风险,因此采用多种方法进行综合调查可以降低单一方法的风险,取得较好的效果.本文以狮子湖温泉为例,研究了地球物理方法在温泉勘探的应用.本次勘探采用可控源音频大地电磁法(CSAMT-Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics)和微重力测量,CSAMT是针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱,提出的一种采用可以控制的人工场源改进方案.仪器采用美国Zonge公司生产的GDP-32Ⅱ.该方法由人工向地下供入音频谐变电流建立电磁场,通过仪器在地面接收从地下反馈来的信息,根据不同时代、岩性地层电性特征达到勘查目的.为此我们在测区做了两条剖面,从CSAMT反演图推断,自上而下可分为3个电阻率层,该剖面视电阻率具有很好的层理特征,反映了厚大的中新生代地层（Edn、K）覆盖.剖面西部有明显的泥盆系地层（D）存在.根据视电阻率的变化特点,可以推断这条剖面的5条断层.在剖面中部距地表400～800米深处存在一明显低阻区,推测应为含水破碎带或低阻泥岩.对数据进行二维反演,可以清楚的看到利于储水的盆地构造.CSAMT方法受静态效应影响很大.静态效应位移可能是由地形和电阻率的浅部的横向变化引起的,既是不可避免的,也是不可预测的.因此对数据进行预处理是十分必要的.减少静态效应的影响办法有以下三种：（1）、对效应进行理论计算;（2）、采用空间滤波和相位积分等处理方法;（3）、使用独立的、无静态效应的测量方法.计算静态效应理论值在理论上是简捷的,但在实际的野外条件下,由于无法预测引起静态效应的物体的几何尺寸和电性参数,因此这种方法无法得到可靠的校正值.空间滤波处理是目前广泛采用的一类方法,Bostick（1986）提出了消除MT数据中静态效应的电磁列阵剖面法（EMAP）.EMAP法由于采用连续的剖面测量,可采用窗口可变的自适应空间滤波器-汉宁窗（Hanning window）或叫余弦钟形滤波器消除静态效应.但是这种方法提供了静态效应的要求的数据密度,这就增大了大量的额外测量,提高了获得数据的代价.因此,我们做重力勘探与CSAMT相对比.微重力测量使用美国产LCR-D型重力仪.实测的微重力异常是地下由浅到深各类地质体的物性差异在地面综合叠加的效应,其中包括界面起伏、岩性不均匀、地壳与壳下物质的厚度变化等诸多地质因素在内.实测的重力异常值经过固体潮改正、零点漂移改正、布格改正、正常场改正之后,得到改正后的重力异常值.从微重力反演结果看来,自西往东重力异常逐渐减小,程台阶下降趋势,并趋于平缓,验证了CSAMT的异常结果.从而弥补了CSAMT法的不足.通过这两种方法,我们大致查明了新生代红层盆地的产出形态.该红层盆地西侧边缘位于青山小学一带,自西往东变深;并反演计算出新生代红层与晚古生代泥盆系地层的分界面.深部地球物理勘探的方法有很多,各有各自的优缺点,我们不能从单一的一种方法得到的结论来判断地下地质构造.CSAMT法勘探深度大,但由于本身的物理特性,导致静态效应、近场效应等影响甚大.严重影响我们对地下地质目标体深度的判断,重力和CSAMT法的相互验证,很好的说明了多种地球物理方法综合测定的优势.     

基于小波变换模极大值法和阈值法的CSAMT静态校正

采用小波分析方法进行CSAMT静态校正时,传统方法对视电阻率数据进行多尺度小波分解后,将所有尺度的细节系数设置为零,然后进行重构获得校正后的视电阻率.这使得在压制静态效应的同时,会损失一部分大构造异常的信息.针对传统小波分析方法在CSAMT静态校正中存在的问题,本文提出了基于小波变换模极大值法和阈值法相结合的静态效应校正方法.先对视电阻率数据进行多尺度小波变换,得到每一尺度上的模极大值,然后计算李氏指数进行静态效应的判断,通过设置合理的阈值,进行静态效应的压制.借助于正演模型和实测数据,验证了本方法的有效性.结果证明,本文提出的方法在压制静态效应的基础上,能够最大限度地保留大构造异常的信息.     

利用TEM测深校正MT静态偏移的技术问题

由近地表电性不均匀体引起的静态偏移严重地影响了MT资料解释的质量。研究表明 ,利用时间域电磁测深 (TEM )可以有效地解决这个问题。重点讨论了利用TEM做MT静改时需要解决的 3个技术问题 ,并以实例说明了应用效果     

某新建铁路复杂长隧道岩层地质与CSAMT特征

分析了多种地球物理勘探方法在复杂长隧道探测中的优缺点,指出了CSAMT（可控源音频大地电磁）法在工作条件极其困难,地形复杂,交通不便,要求勘探深度大的隧洞勘察中,是一种行之有效的物探手段.以较高的显示度列举了CSAMT法在本区探测成功的实例.就隧道主要特殊岩层膏溶角砾岩的地球物理异常特征进行了详尽分析,给出了CSAMT法在本区隧道结构面综合地质解释结果.     

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