多种电磁测深技术在深部控矿构造探测中的应用研究—以泥河铁矿为例

长江中下游成矿带是我国东部重要的铁、铜多金属矿产资源基地,使用现代地球物理探测技术对该成矿带典型矿床深部结构进行探测,对认识深部矿床成因、总结找矿方法和深部找矿的实践具有重要意义。本文选取位于长江中下游成矿带庐枞矿集区内的泥河玢岩铁矿为实验区,开展了音频大地电磁(AMT)、可控源音频大地电磁(CSAMT)和瞬变电磁(TEM)等电磁法探测实验;通过对AMT、CSAMT和TEM数据的处理和反演,发现3者相同测线反演结果反映的控矿地质体电性特征基本一致,但细节上存在一定差异。综合3种电磁测深反演结果,电性特征刻画了砖桥组火山岩地层分布,分辨出闪长玢岩体的隆起部位和基本形态,揭示了矿体的赋存位置。认为在合理的数据采集、处理和反演条件下,电磁测深能有效地区分复杂地质构造条件下次火山岩与围岩的电性差异,找到控矿构造界面,从而推断出矿体的位置。     

Application of Comprehensive Magnetotelluric Sounding Technique in Prospecting Deep Structures: A Case Study of Nihe Porphyrite Iron Deposit

长江中下游成矿带是我国东部重要的铁、铜多金属矿产资源基地,使用现代地球物理探测技术对该成矿带典型矿床深部结构进行探测,对认识深部矿床成因、总结找矿方法和深部找矿的实践具有重要意义.本文选取位于长江中下游成矿带庐枞矿集区内的泥河玢岩铁矿为实验区,开展了音频大地电磁(AMT)、可控源音频大地电磁(CSAMT)和瞬变电磁(TEM)等电磁法探测实验;通过对AMT、CSAMT和TEM数据的处理和反演,发现3者相同测线反演结果反映的控矿地质体电性特征基本一致,但细节上存在一定差异.综合3种电磁测深反演结果,电性特征刻画了砖桥组火山岩地层分布,分辨出闪长玢岩体的隆起部位和基本形态,揭示了矿体的赋存位置.认为在合理的数据采集、处理和反演条件下,电磁测深能有效地区分复杂地质构造条件下次火山岩与围岩的电性差异,找到控矿构造界面,从而推断出矿体的位置.     

大地电磁面积性资料和稀疏测线资料的三维反演解释

对理论模型合成的稀疏测线数据和面积性数据以及实测单一测线数据进行了三维反演。通过对比分析合成稀疏测线数据和面积性数据的三维反演结果发现,使用4个张量阻抗元素作为反演数据的稀疏测线数据的三维反演结果可以较好地反映三维目标体,虽然效果可能不如面积性数据的三维反演结果。实测单一测线数据的三维反演结果也较好地揭示测线周围地下基岩界面的三维起伏情况。合成数据和实测资料的三维反演结果表明:可以采用三维反演解释的方法对大地电磁稀疏测线资料进行反演解释。同时,从合成数据的三维反演结果分析可以看出,对大地电磁稀疏测线资料进行三维反演,应尽可能反演所有张量数据;对大地电磁面积性资料进行三维反演,可以只使用两个非对角元素数据,但使用所有张量数据的效果更好。     

音频大地电磁法在怀化方石坪村红层找水中的应用研究

文章采用音频大地电磁法,在怀化方石坪村红层进行找水应用研究。结果表明:（1）音频大地电磁法在该红层区是一种有效的物探方法,虽然该红层区电阻率值低,电性差异小,但音频大地电磁法是综合利用岩土层（体）的电性特征和磁性特征来分辨异常,电性差异对其影响相对较小;（2）数据处理的结果能很好地指示出异常特征和比较具体的异常位置,推断结果与钻井验证结果基本一致,最大涌水量为82.94 m3·d-1 ;（3）钻孔处视电阻率测深曲线ρs能有效地对地下电性结构进行评价,其K曲线将ρs 曲线中的微弱变化进行放大,突出异常,标示该红层区地下异常比较具体的深度和分层位置,分层结果与钻孔结果基本一致。      

大地电磁测深在地热勘查中的应用研究

大地电磁测深法(AMT)作为一种传统的频率域测深法,在地热调查中应用广泛。本文基于大地电磁测深和静电α卡测量两种物探手段,对陕北某工区进行地热勘查研究,基于大地电磁测深资料,以石炭系-侏罗系碎屑岩裂隙地热水为重点,通过反演地电模型,结合地质、物性等资料,推测地层的空间展布形态、构造特征以及富水状态,研究结果显示：勘查区地层在横向上的展布比较平稳,地质构造较简单,电性层分布情况较明显。推断测区有两层含水层,上层为侏罗系地层含水层,取水深度约为200 m;下层为三叠系地层含水层,埋深在1 000～1 800 m左右,可作为取用地下水的主要层位。利用勘查成果可在测区拟定钻孔深度为1 800 m,确定合理取水段为上层侏罗系含水层和下层三叠系含水层。研究结论证明大地电磁测深在该地区具有较好的勘查效果。     

安徽铜陵矿集区大地电磁数据三维反演及其构造格局

安徽省铜陵地区是我国著名的矿集区之一,是长江中下游成矿带的重要组成部分。为研究其深部结构,SinoProbe-03项目部署了6条大地电磁剖面。通过数据维性分析,表明该区深部2D/3D构造特征明显,进行3D反演是必要的。通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序,进行了大地电磁3D反演研究,得到了铜陵矿集区3D电性模型;利用模型响应与实测数据的拟合对比对反演结果进行了评价,表明所选反演模型整体可被接受,但部分区域精度低。该结果的剖面切片与2D反演模型相比,整体结构一致,局部存在差异;利用不同深度、不同方向的空间切片,讨论了该3D反演模型的电性结构及其所揭示的铜陵矿集区构造格局,浅部的局部电性差异大于深部;平面的电性分布显示了一定的分区特征;垂向电性分布显示出一定的分层特征;高阻体的分布代表着侵入岩的活动范围;深部的低阻区反映了该段下地壳未受到大规模岩浆的扰动。     

音频大地电磁法对隐伏构造的识别与应用——以河南省郑州市老鸦陈周边为例

为探明郑州市及其周边地区隐伏构造的分布情况,在郑州北郊老鸦陈断层东侧布设了一条EW向音频大地电磁(AMT)测线,并对野外数据进行了去噪、主轴旋转、阻抗分析、静态校正等处理。用正则化反演理论方法——非线性共轭梯度法(NLCG)进行二维反演,利用与AMT测线接近平行的地震剖面分层结果对模型进行约束反演,降低了反演的多解性以及NLCG对初始模型的依赖性,最终取得了较好的电性结果。结果表明测线下方分为3层,并有一隐伏构造。结合地质、地球物理资料推断解释,此隐伏构造有可能是一条发育在晚新近系的正断层,亦或为第四系地层与新近系地层的不整合接触面。本文的研究工作为进一步探明城市隐伏构造提供了地球物理及技术手段依据。     

准噶尔中东部地区深部电性结构电磁探测

为了解准噶尔盆地深部构造特征,综合利用“深部探测技术与试验研究(SinoProbe)”项目在准噶尔盆地45°N 88°E处建立的大地电磁标准点实测资料,应用非线性共轭梯度法(NLCG)对该测站两条短剖面进行二维反演,结合新疆准噶尔盆地区域地质资料,对该地区地层电性结构进行了初步分析,发现准噶尔盆地中东部地区地下结构具有很好的电性分层.与现有地质资料相结合,分析发现其电性分层与地壳分层具有较好的对应.根据岩石层电导性推断:研究区域莫霍面埋深在46 km附近,岩石圈厚度在100 km左右.研究结果对准噶尔中东部地区深部地壳结构的认识具有一定的参考价值.      

电性可控源音频大地电磁法二维反演方法技术研究

在多年来电性可控源音频大地电磁法方法实际应用的基础上,对电性可控源音频大地电磁法二维反演方法技术进行研究。用美国ZONGE公司的SCS2D软件对一个应用实例资料的处理,给出不同的计算结果以及一般的反演计算工作流程。     

大地电磁测深在潍坊滨海区划分断裂和构造单元中的应用

研究区位于莱州湾南畔,为查明该区域的地质构造,采用大地电磁测深等探测方法在该区进行勘探。通过对大地电磁勘探剖面视电阻率断面图和三维反演结果的分析研究,结合该区的地质、钻探和物性特征,对该区的隐伏断裂构造进行了推断解释,划分出9条隐伏断裂。同时对研究区内两个Ⅳ级构造单元进行重新厘定,划分出五个Ⅴ级构造单元。从不同方向,不同深度三维反演切片图中能较为直观获得断裂空间展布情况、构造单元的形态、地质体电性特征等信息,为地质解释提供参考依据。     

高密度电法反演分辨率数值模拟与分析

高密度电法在反演过程中,电极距相比电性异常体横向长度过大时,电性异常体在反演中无法得到约束;某电极距下,当电性异常体埋藏深度增加大到一定深度时,在反演中电性异常体也无法得到约束。针对以上两个问题,利用res2dmod正演软件建立模型,再利用res2dinv反演软件对模型进行反演,通过对比分析结果表明:温纳、偶极和微分三种装置分两种情况:如果电极距小于20m模拟条件下,对于埋藏深度为5m且剖面面积不同的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),横向反演分辨率,温纳装置大于微分和偶极装置;电极距小于12.75m时,微分装置大于偶极装置,电极距大于12.75m时,偶极装置大于微分装置。如果电极距在2m^8m范围内,对于剖面面积为4×4(m2)的电性异常高阻体(异常体电阻率=100Ω·m,围岩电阻率=10Ω·m),其最大约束深度随电极距的增大而先增大后减小;相同电极距下,偶极装置的最大约束深度>微分装置的最大约束深度>温纳装置的最大约束深度。     

A numerical comparison of enhancing horizontal resolution (EHR) technique utilizing 2D resistivity imaging

The effectiveness of inversion apparent resistivity data to determine accurately the true resistivity distribution over 2D structures has been investigated using a common inversion scheme based on smoothness-constrained nonlinear least-squares optimization with enhancing horizontal resolution (EHR) technique by numerical simulation. The theoretical model generates in RES2DMOD software at specific distance and depth using Wenner, Wenner–Schlumberger, and pole–dipole arrays were inverted. The inversion model was compared with the original 2D model in RES2DINV software. The study model includes horizontal layering, vertical resolution, and horizontal two layers with different resistivity. Also, the response to variations in data density of these arrays was investigated. The study shows the best array suitable to be used in the survey was chosen for real data acquisition at the actual site. Subsequently, the results from borehole were used to verify the results of 2D resistivity imaging method with and without EHR technique. Saturated zone (0–40 Ω-m) was found scattered at the depth of 10–20 m. The borehole is located at 63 m at 2D resistivity imaging survey which shows at depth 10–20 m is sandy silt. Highly weathered sandstone was found at 6 m depth with resistivity value of 800 Ω-m and SPT N value of 20. The bedrock was found at 27 m depth with resistivity value of 3,000 Ω-m and SPT N value of 50. The application of 2D resistivity imaging with EHR technique indicate the ability of the proposed approach in terms of density, depth, and resistivity value of anomalous and layer in a computationally and numerically efficient manner and to exhibit good performance in the data inversion.     

基于“3S”技术的物探测量系统

对勘探精度及分辨率要求越来越高的地球物理勘探方法对测量技术提出了更严格的标准,而“3S”（GPS、RS、GIS）技术在物探测量中的应用,为物探测量工作带来更好的解决方案。通过分析”3S”技术在测量中存在的若干技术和概念问题．指出GPS技术在物探测量中的应用,可有效提高测量精度,保证测量数据的可靠性,提高测量效率,降低工程费用：RS技术在物探测量中的应用．为在沼泽地、高山区等不易到达的地区施测提供了参照资料,其小于1m的影像图分辨率,对于物探施工设计、变观放样及精确绘制测线草图,提供了较大方便;基于位置多属性处理和分析的GIS技术,在数据处理、图形处理、空间查询、可视化表达等方面,为提高物探测量技术水平提供了强有力的技术支持．     

基于2m测温法的地热异常区探测及地温预测

地热异常区的探测对于地热能开发利用至关重要。利用2 m测温法和相关仪器对厦门东山某热泉地区进行实地探测,获取1~2m深度地层温度和导热系数数据,绘制研究区2m深度温度等值线图和浅层热流密度分布云图,圈定地热异常区。运用一维稳态热传导模型对研究区20 m深度地温进行反演,并与研究区20m深度实测温度进行对比分析。结果表明,2m测温法对地热异常区探测效果明显,一维稳态热传导模型对于20m深度地温的预测结果与实测结果较为一致。该方法可以作为地热探测初期的有效手段。     

激电测深在江西某矿集区穹隆构造勘查中的应用

文章简述了激电测深在江西某矿集区穹隆构造勘查中的应用。通过在穹隆构造上布设剖面,开展大功率对称四极激电测深,结合矿集区岩矿石标本的电参数以及地质资料,对测深剖面进行了电阻率/极化率2.5维反演与推断解释,根据不同电性特征,成果大致反映了该区的地电结构分层情况,对该穹隆构造的地层单元界线划分有所体现,激电异常对深部寻找隐伏岩体具有一定地质指示意义。     

Vertical electrical sounding to delineate the potential aquifer zones for drinking water in Niamey city,Niger, Africa

Niger is a landlocked African country and the only source of surface water is the Niger River which flows in the western part of Niger and only few villages near to the river gets benefited from it, leaving most of the areas dependent on groundwater solely. The groundwater resources in Niger are mainly used for drinking, livestock and domestic needs. It can be observed that the water exploitation is minimal there due to several factors like undeveloped areas, less population, limited wells, rain-fed irrigation, etc. The delineation of potential aquifer zones is an important aspect for groundwater prospecting. Hence, the direct current (DC) resistivity soundings method also known as vertical electrical sounding (VES) is one of the most applied geophysical techniques for groundwater prospecting that was used in the capital city, Niamey of Niger. Twelve VES surveys, each of AB spacing 400 m were carried out in lateritic and granitic rock formations with a view to study the layer response and to delineate the potential zones. Potential aquifer zones were at shallow depth ranging from 10 to 25 m for the drilled borehole depth of 80–85 m in every village. Analysis of the result showed a good correlation between the acquired data and the lithologs.     

电阻率图像重建的佐迪(Zohdy)反演及其应用效果

本文讨论了利用佐迪反演方法对地表高密度电阻率法的数据采集结果进行电阻率图像重建。通过对多种复杂地电模型的数值模拟和野外实例的反演分析,表明该方法简单易行,计算成本较低,成像的分辨率高,效果较理想,将其用于地表测量的电阻率层析成像完全可行。作者用Fortran语言编制了实现上述过程的程序,对所有数学模型的正演计算均采用2.5维有限元法。为突出成像效果,本文在结果图示时均采用了伪彩色图像处理技术。     

煤矿浅埋老窑采空区多梯度剖面装置探测研究

以内蒙某露天煤矿的地质特征为依据,建立二维正演模型,利用改进的高密度电法装置——多梯度剖面装置进行采空区在埋深、充水性、规模等不同条件下的正演响应分析,总结出高、低阻模式下异常响应都会随采空区深度的增加表现为幅度减少,且埋深大于采空区直径的3～5倍时,其正演剖面上难以显示出异常特征。以煤层顶板为30m的数据进行反演,发现高阻异常的反演结果与理论模型在位置、宽度、顶部埋深和电阻率值方面吻合程度较高;而充水采空区,异常的规模存在一定误差。内蒙某露天煤矿的勘探实例,验证了多梯度剖面装置在浅埋采空区勘探中,可以取得较理想效果,特别是对不充水采空区,其准确度更高。     

音频大地电磁约束反演在地层识别中的应用:以哈密盆地为例

覆盖区地质填图是新时期地质填图的重要方向.音频大地电磁法（AMT）是覆盖区地质填图的重要地球物理方法之一,可以为地层和基岩面的刻画提供电性参数的约束.然而,常规的AMT反演无法精确刻画电性异常体的边界,且当缺乏其他地质与地球物理资料约束时,难以进行地质解译.针对此问题,基于数值模拟结果的可行性,利用哈密烟墩戈壁覆盖区的4条实测AMT剖面探讨了AMT约束反演在地层识别中的应用效果.相位张量分析指示研究区浅部（> 1 Hz）电性结构表现为二维特征,深部受三维结构影响;浅部为低阻,深部电阻率逐渐升高.采用不加约束二维反演获得了4条剖面的地下（< 3 km）电性结构.基于研究区的重力异常、地震解译结果、物性和钻孔资料,在二维反演结果上初步划分了渐新统-中新统和侏罗系地层的底界面;进而以这两个界面建立先验模型,并根据物性资料设置电阻率变化范围,进行AMT约束反演,获得了更优化的反演结果以及清晰可靠的渐新统-中新统和侏罗系的底界面.结果显示,研究区渐新统-中新统地层电阻率值略小于10 Ω?m,其底界面平均埋深为120 m;侏罗系电阻率值为10~100Ω?m,其底界面最深可达2 km.基岩面（侏罗系底界面）埋深整体上呈现为东南深、西北浅,这指示哈密烟墩地区中生代以来的沉积中心在东南部;此外,侏罗系地层与下伏的古生界地层存在角度不整合.研究表明,哈密烟墩地区新生代以来可能受到了近南北向应力挤压,在研究区中部形成近东西或北东东向的侏罗系隆凹相间的构造地貌格局.而渐新统-中新统地层底部的不整合面可能反映了后期褶皱构造的影响,这种隆凹作用相伴的褶皱构造可能具有同沉积性质.      

非线性共轭梯度三维反演在山西河津铁矿音频大地电磁数据勘察中的应用

利用非线性共轭梯度反演方法,对采集到的近正交的两条音频大地电磁剖面数据构成的主阻抗数据集进行三维反演。结果显示,山西省河津市地下结构呈现较明显的三层构造特征,推测第一层高阻异常是侵入岩或变质片麻岩,第二层低阻异常是铁矿富存区,高阻的第三层异常反映研究区的花岗闪长岩基底。根据地球物理电性参数资料,铁矿体为低阻,电阻率<10Ω·m。因此,推测10Ω·m的电阻率等值面大致勾勒出大地电磁反演结果推测的铁矿的成矿有利区。在两条剖面正交位置下方,矿体规模较小;但在2号线60-100号点和3号线476-492号点的下方1 km深的位置附近发现了新矿体。结果表明,利用大地电磁法寻找类似热液型铁矿这类局部异常体,三维反演是获得可靠结果的必要技术手段;即使是剖面性观测数据,也可以进行三维反演,并取得良好效果。