庐枞矿集区大地电磁测深强噪声的影响规律

天然大地电磁场信号微弱,极化方向随机,极易受电磁噪声污染.张量阻抗分析、远参考技术、Robust估计等对随机噪声和不相关噪声有比较好的压制效果,但对强的相关噪声目前还没有有效的压制方法.庐枞矿集区人烟稠密、工业发达,是我国著名的铁、铜、硫等矿产基地之一,区内强烈的工业、通讯、矿山、民用等电磁干扰严重污染了大地电磁测深数据.本文首先根据实测的电磁场时间域波形和卡尼亚电阻率测深曲线形态,挑选出基本未受噪声污染的测点(Y1650).然后利用数学形态学从受严重污染的电磁场时间序列中提取出类方波、三角波、阶跃、脉冲和充放电5种典型噪声的波形,并以不同的方式将这些噪声波形与Y1650的电磁场波形叠加,对比分析加噪后Y1650点电阻率和相位测深曲线的变化,进而归纳出典型强噪声对庐枞大地电磁测深资料的影响规律,为进一步压制强噪声和资料处理提供依据.     

地球曲率对长周期大地电磁测深法的影响

基于电磁理论,导出了层状球体大地条件下长周期大地电磁响应的计算公式,编制了计算机程序,并对相应理论模型进行正演计算。根据计算结果,分析了地球曲率对长周期大地电磁测深法视电阻率和阻抗相位的影响。理论模型的计算结果显示,随着探测周期的增大,地球曲率对长周期大地电磁响应的影响逐渐增大,视电阻率曲线会明显下降,阻抗相位曲线逐渐趋于90°;在一维情况下,对于目前的仪器测量范围可以忽略地球曲率带来的影响,但随着仪器技术的进一步发展,地球曲率对长周期大地电磁测深法的影响不可忽视。     

大地电磁测深远参考处理原理及效果分析

介绍了大地电磁方法中远参考观测方式的基本原理。通过实例证明了远参考方式的有效性 ,并给出了不同频段远参考点和本地测点之间的一个合理的距离。在高频段远参考点至本地点相距 10～ 2 0km为好 ,中频段 50～ 10 0km比较合适 ;低频段应大于 10 0km     

可控源音频大地电磁测深法勘查深度研究

可控源音频大地电磁测深法的勘查深度问题在理论研究和实际工作中都得到了广泛的关注,本文分析了水平层状大地电磁正反演方法的基本原理,说明了可控源音频大地电磁测深法在深部勘查方面具有可靠性.通过建立两个三层地电模型,并对吉林某地区的CSAMT实测数据进行了带源反演成像,与已知钻井资料对比分析表明,可控源音频大地电磁测深法对地下1000~2000 m深度的反演较为准确,能够反映地下电性的垂向变化.     

带相位信息的一维大地电磁曲线对比反演法

在大地电磁连续介质曲线对比法反演的基础上 ,引入了相位信息 ,即在反演的模型视电阻率的修改量中加入了相位改正量 ,从而提高了收敛速度 ,稳定了反演过程。与其他方法的模型研究比较 ,加入相位信息的曲线对比法反演的结果 ,能够较真实地反映模型的电性分布 ,并可为多维反演提供初始     

带相位信息的一维大地电磁曲线对比反演法

在大地电磁连续介质曲线对比法反演的基础上，引入了相位信息，即在反演的模型视电阻率的修改量中加入了相位改正量，从而提高了收敛速度，稳定了反演过程。与其他方法的模型研究比较，加入相位信息的曲线对比法反演的结果，能够较真实地反映模型的电性分布，并可为多维反演提供初始模型。     

大地电磁测深资料的二次函数逼近非线性反演

将二次函数逼近非线性优化首次应用于大地电磁测深反演问题,该反演方法利用二次函数有唯一最小值的特点进行逼近大地电磁反演模型,从而避免了常规的迭代反演过程中陷入局部极小问题,实现了对目标函数求全局极小,较好地解决了非唯一性问题;同时该方法不用求灵敏度矩阵,且对初始模型无任何要求。通过理论模型检验、井旁MT点反演结果与测井曲线的对比及MT测线的反演电阻率深度剖面与地震测线的时间剖面对比均表明,本文方法取得较好的应用效果。     

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.      

基于信噪辨识的矿集区大地电磁噪声压制

为了避免形态滤波方法在大地电磁强干扰分离中的“过处理”、进一步保留大地电磁低频段的有用信息,提出基于信噪辨识的矿集区大地电磁噪声压制方法.首先,从信号处理的角度剖析矿集区典型强干扰与天然大地电磁微弱信号之间的定量辨识关系,利用形态分形维数和形态膨胀谱熵对大地电磁信号与强干扰进行信噪辨识.然后,结合形态滤波技术和阈值法,仅对辨识出明显不是天然大地电磁信号的异常波形进行噪声压制.最后,重构大地电磁有用信号,并对算法进行性能评价.仿真结果表明,形态分形维数和形态膨胀谱熵能较好地定量辨识大地电磁信号与强干扰,大地电磁信号中一些缓变化的低频信息得到了更为精细的保留;与形态滤波整体处理相比,本文所提方法获得的卡尼亚电阻率曲线更为光滑、连续,视电阻率值相对稳定,其结果更为真实地反映了测点本身所固有的大地电磁深部构造信息.

     

长偏移距瞬变电磁测深法在碳酸盐岩覆盖区落实局部构造的应用效果

详述了长偏移距瞬变电磁测深法 (LoTEM )在碳酸盐岩地区进行局部构造落实的试验与效果。选择了面积约 2 0 0km2 的湖南桑植 -石门复向斜中的四望山构造区作为试验区。工区地形复杂 ,地表地质条件以高陡构造为主 ;表层为灰岩覆盖 ,电阻率一般大于 50 0Ω·m ,目标层为志留系泥岩 ,电阻率在 10Ω·m左右 ,埋深一般为 1～ 2km。试验布设场源 2个 ,测线 8条 ,共完成物理点 2 12个。测网基本均匀 ,线距 2km ,点距 50 0m。尽管测区内文化干扰十分严重 ,由于LoTEM法具有较强的抗干扰能力 ,资料质量的优良率达到了 80 %以上 ,单点电动势曲线 1s以前可靠 ,确保了资料解释质量。通过资料处理与反演 ,获得了该区各测线的电阻率深度剖面图 ,与工区内地震剖面对比的一致性较好 ,表明该方法能在如此复杂的地区进行局部构造落实     

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。     

大地电磁一维连续介质反演的曲线对比法

根据电磁波的传播特性,把视电阻率随周期变化的曲线转化为电阻率随深度变化的曲线,并以此作为初始反演的地电模型．通过初始地电模型得到的视电阻率曲线与真实模型的视电阻率曲线的对比,对初始地电模型的电阻率值进行校正．校正后的反演模型的视电阻率曲线与真实模型的视电阻曲线的拟合程度有所提高．然后如此反复进行多次校正,获得与真实模型更为接近的反演模型,反演的拟合误差一般小于ｌ％．模型试验和实际例子表明,该方法的拟合程度优于Ｂｏｓｔｉｃｋ法．     

南黄海海底大地电磁测深试验研究

针对南黄海盆地深层地震地质条件差,地震波受屏蔽,能量严重衰减,在海洋反射地震资料中很难识别反映中-古生界的反射地震波组,不能满足南黄海盆地前第三系油气资源前景评价的需要等问题,于2006年5月,开展了南黄海海域海底大地电磁测深试验,在盆地内五莲斜坡和胶州凹陷区布设了3个海底大地电磁测深点,取得了可靠的海底观测数据.本文详细阐述了海底大地电磁测深与常规大地电磁测深在数据处理方法上的差别,论述了海洋电磁噪声对海底大地电磁场观测的影响,提出了海底大地电磁场实测资料“水平姿态”校正、“方位”校正和“海洋电磁噪声”校正的方法.通过对试验观测资料的处理和反演,并结合地质、物性资料进行综合分析,结果表明在南黄海盆地海底以下深部还存留有古生代地层,这对于南黄海前第三系含油气前景的评价具有重要意义.试验结果也证明了海底大地电磁测深技术在研究古生代残留盆地方面的问题可以发挥相当好的作用.     

用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征

大地电磁测深方法应用于深圳城市活断层的探测,针对深圳断裂带进行了4条剖面的密集点距的大地电磁测量。采用远参考道数据观测与处理技术,尽可能地消除测点附近的电磁噪音影响,得到了较为光滑的视电阻率曲线。二维反演利用TM极化模式数据以及非线性共轭梯度法(NL-CG)获得了地下电性结构。结合已有的区域地层、岩体及断裂构造分布等地表地质成果,对2000m以上的电性剖面进行了分析,证实或发现了与电性分界带对应的2处区域性断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)构造及7处局部断裂构造,并将测区分布的地层与电阻率变化相对应。通过5000m以上不同深度的电性水平切片,进一步反映了电性剖面所展示的局部断裂构造其实是测区主干断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)在浅表的分支,它们在深部表现出趋于统一的展布特征。     

滇西地区几个测点的大地电磁视电阻率影响系数分析

采用水平分层均匀的地电阻率结构模型,研究了滇西地区3个测点的MT视电阻率影响系数随频率变化的特征。结果表明:①各地层视电阻率影响系数都随周期变化,为了更好地获得地震多发层内地电阻率变化信息,可以通过影响系数值选择合适的电磁场频段;②在某一特定周期内的短周期段,视电阻率主要反映易受干扰的第一层的变化,对于地震观测而言,应避开该周期段,该周期值可以通过影响系数分析确定;③各地层影响系数之和并非常数,而是随周期变化,在不同频段观测的视电阻率反映地层电阻率变化的能力不同。影响系数分析对MT地震观测频段和测点的选择具有一定的指导意义。     

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.     

相位张量分析约束下的大地电磁测深阻抗张量分解方法研究

由于浅部、局部不均匀三维异常体的影响,大地电磁测深(Magnetotelluric,MT)观测数据往往需要进行畸变校正.本文针对相位张量不受局部电场畸变影响的特点,研究相位张量分析约束下的大地电磁测深(MT)阻抗张量GB(Groom-Bailey)分解方法.分析由相位张量得到的相关参数,结合初步电性结构维性判断及二维或近似二维电性结构条件下电性主轴方向等信息,设计较合理的GB阻抗张量分解初始模型,提高GB算法的稳定性及可靠性.同时,在传统GB分解求解模型的基础上,将各向异性参数引入目标函数,并采用共轭梯度法进行模型的最优化求解.理论数据计算结果表明,MT阻抗张量GB分解方法的计算结果,依赖于初始模型中电性主轴角、阻抗张量值等参数的选择,相位张量分析约束下的GB分解方法能有效改善算法的稳定性和计算结果的可靠性.此外,研究表明,在合理的初始模型选择下,较之传统的GB分解方法,尽管各向异性参数仍旧无法求出,但带各向异性参数的GB分解方法在计算效率和结果可靠性方面均具有一定的优势.选择实际大地电磁测深点数据进行方法验证,取得了理想的电性分析结果.     

大地电磁一维连续介质反演的曲线对比法

根据电磁波的传播特性，把视电阻率随周期变化的曲线转化为电阻率随深度变化的曲线，并以此作为初始反演的地电模型．通过初始地电模型得到的视电阻率曲线与真实模型的视电阻率曲线的对比，对初始地电模型的电阻率值进行校正．校正后的反演模型的视电阻率曲线与真实模型的视电阻曲线的拟合程度有所提高．然后如此反复进行多次校正，获得与真实模型更为接近的反演模型，反演的拟合误差一般小于ｌ％．模型试验和实际例子表明，该方法的拟合程度优于Ｂｏｓｔｉｃｋ法．