大地电磁局部畸变异常特征三维数值模拟研究

局部畸变问题曾经困扰大地电磁资料反演解释几十年,大地电磁三维数值模拟技术的发展为剖析局部畸变特点和得到可靠的反演成像结果提供了技术基础。本文采用三维数值模拟成像方法对典型三维局部畸变模型进行模拟分析。三维数值模拟结果显示:电场分量垂直电性分界面的极化模式视电阻率曲线(对应二维情况下TM模式)在穿越低阻异常体界面时,曲线会先上移后下移,而在穿越高阻异常体界面时,曲线会先下移后上移,这与电性分界面处积累面电荷产生的二次电场有关。三维模型中XY模式、YX模式视电阻率和相位在三维异常体附近的水平变化是呈现近似垂向对称的,该现象与电场垂直跨越电性界面时视电阻率的变化规律是吻合的,当测线分别沿X方向和Y方向展布时,三维情况下的XY和YX模式分别对应二维情况下的TM模式。低阻小异常体对区域构造响应的畸变影响比高阻小异常体要严重。低阻小异常体对二维区域响应的两种极化模式视电阻率和相位都有非常明显的畸变影响,相比较而言对TE模式的畸变要大于TM模式,因此我们在做二维反演解释时,可优先考虑拟合TM模式数据。位于小异常体中心上方测点的三维畸变响应虽然与对应真实二维区域响应的差异比较大,但可以等效于某种二维模型响应,这种由局部畸变造成的假二维响应在实际野外数据的解释中是需要注意的。      

利用卫星探测研究地下结构

介绍了国外利用卫星上观测的电子流量和磁场资料进行地下结构探测研究的一些成果.研究表明,卫星上记录到的不同能量电子流量脉冲突变与地下结构、深大岩石圈断裂带有密切的对应关系.卫星磁场观测具有覆盖全球的优势,随着卫星磁场数据观测精度的提高,卫星磁测在全球磁变模型的建立、研究大陆内部结构、大陆和海洋边界带、地幔过渡带等方面的将发挥越来越重要的作用.卫星观测将成为全面、整体探测研究地球内部结构有效的手段之一.     

地震电磁卫星载荷及现状

系统介绍了法国DEMETER电磁卫星搭载的电场测量仪、磁场测量仪、离子分析仪和高能粒子探测仪的科学目的、简单的工作原理、观测模式以及观测的物理量.同时介绍了国际现有运行的地震电磁卫星搭载的观测仪器,对空间－地面电磁观测系统进行了简要的讨论.这些资料将为我国地震电磁卫星计划的实施提供参考.     

岩石破裂电磁辐射(EMR)现象实验研究

岩石破裂电磁辐射现象是客观存在的物理现象.随着电磁辐射观测技术在地震研究、冲击矿压预测等领域的应用,极大地推动了岩石破裂电磁辐射的实验研究.本文对岩石破裂电磁辐射的影响因素以及相伴生的现象,以及有关的物理解释进行了概括介绍.由于不同研究者使用实验设计、实验参数、实验条件的不同,使得观测和研究结果同样难以统一认识.不同的研究者根据各自的试验提出了不同的物理机制.同时对已发现现象的重复性、证实性研究岩石试验缺乏.严重匮乏利用数值模拟以及建立模型定量研究岩石破裂的电磁辐射.此外,岩样实验系统不同于实际的地震系统,进行模拟震源环境的实验研究,发展大尺度的标本和原岩现场实验的基础上,如何建立室内室外岩石实验与地震观测事实之间的联系是问题的关键.     

张北—尚义地震及其邻区地壳上地幔结构

对张北－尚义地震区及其及其邻区的深部结构的研究表明，张家口－蓬莱构造带与其两侧的山西裂谷系、华北裂谷盆地和燕山褶皱带相比，具有低阻性质，地壳内的速度界面及莫霍面的深度分布显示出明显的不同。以延怀盆地为界，把张家口－蓬莱构造还分成西北和东南两段。最新的大地电磁预测研究表明，张北－尚义地震区电性结构与周围有一定差别，壳内有一近北北西向构造，主震和绝大多数余震都发生在壳内低阻带以上。     

代县盆地可控音频大地电磁浅层电性结构探测

为研究代县盆地及其断裂的空间展布以及深部的延展情况,东南跨过五台山北麓断裂带,西北至恒山山前黄土丘陵区,布置了一条NW向穿过代县盆地的可控音频大地电磁(CSAMT)测深剖面,全长12.55km.共完成可控源音频大地电磁测点246个,观测频率为8533.333 ～1.333333Hz.视电阻率、相位曲线具有明显的分段特征...     

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(一)——阻抗张量分解与构造维性分析

本文对大地电磁观测阻抗实施一种数学变换--"共轭阻抗变换",发现转换后的观测阻抗和区域阻抗之间存在特定的关系,这种特定关系不受电场局部畸变的影响,而且同样不需要关于地下区域结构维性的假设,在区域结构是三维的情况下也是成立的.对转换后的观测阻抗采用已有的Swift旋转方法即可求得区域主轴方位角,然后采用最优化方法求取区域阻抗相位、振幅以及畸变因子.同时根据转换后的观测阻抗重新定义了不受电场局部畸变影响的构造维性参数.采用合成理论数据验证了新算法的正确性,和Swift、Bahr、GB、相位张量、WAL方法进行了对比分析,并将新方法应用于实测资料的解释,发展了一套消除局部畸变和进行构造维性分析的MT精细资料处理技术.进一步的工作是将新算法推广到多点多频,并采用最优化技术分解,发展一种稳定性好、多测点多频点的阻抗张量分解技术.     

鄂尔多斯断块地壳电性结构

鄂尔多斯断块作为新生代以来的稳定块体,其中下地壳内是否存在低阻层一直受到关注。基于穿过鄂尔多斯断块大地电磁剖面的观测资料,利用新的数据处理和解释技术,对鄂尔多斯断块的地壳结构进行了整体研究,发现鄂尔多斯断块的地壳具有成层性结构特点,并在约20km深度存在低阻层,推测它是由流体引起的电阻率降低。在断块东、西两侧的构造活动区,其地壳内不存在成层性电性结构,其中的低阻带可能与地壳内的滑脱带(或韧性剪切带)有关。鄂尔多斯断块和周围地区地壳电性结构的不同特点,对于分析不同地块的变形和地震活动性等有一定价值。     

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。     

西秦岭与南北地震构造带交汇区深部电性结构特征

西秦岭造山带与南北地震构造带接触区是中国大陆最重要的南北向和东西向构造转化的接合部位之一.本文介绍了分别位于该区106°E东、西两侧的LMS-L3和DBS-L1两条大地电磁剖面的探测结果,两条剖面分别跨过了龙门山构造带东北段的青川段和宁强段.采用大地电磁相位张量分解技术对两条剖面上各测点的电性走向、二维偏离度等进行了计算和分析,采用NLCG二维反演方法对TE+TM模式的视电阻率和阻抗相位数据进行了二维联合反演.反演得到二维电性结构,在经度106°西侧LMS-L3剖面的深部电性结构自北向南揭示出,西秦岭北缘、成县盆地北缘、康县（即勉略构造带）和平武-青川断裂带都表现为明显的电性梯度带,深部延伸可达几十公里;西秦岭造山带、碧口地块与龙门山构造带东北段3个构造单元整体表现为高电阻体、呈现往南叠合且角度逐渐变陡的趋势.在106°E西侧西秦岭造山带区域的深部存在壳内低阻层,而东侧区域表现为高电阻体,深部电性结构在106°E东、西两侧的差异与该区深部速度结构特征一致,东、西两侧深部结构差异可能是该区中强地震分布差异的深层原因.LMS-L3和DBS-L1两条剖面南段的深部电性结构图像揭示出龙门山构造带东北部的青川段和宁强段内的平武-青川断裂带具有明显不同的深部结构特征,平武-青川断裂带在青川段为明显的电性梯度带,在宁强段不再表现为电性梯度带,而是完整的高电阻块体.汶川强余震向东北发展止于青川青木川附近,与平武-青川断裂带延伸深度和向北东方向的延伸长度密切相关,同时高电阻块体的宁强段对汶川强余震东北发展起到了阻挡作用.