消除全空域效应:原理、装置与应用实例

如何消除"全空域效应"是电磁勘探中的难题,国内外学者试图从基础理论、数据处理、测线布设等方面入手来解决,但存在求解条件苛刻、计算繁杂、技术实现困难、成本高等问题.文中提出了用屏蔽装置直接消除全空域效应以逼近地面式测量的新思路,研制了相应的装置,给出了使用方法和应用实例,取得了良好的实践效果.     

青藏高原冻土区AMT探测天然气水合物采集试验

音频大地电磁测深(AMT)在“死频带”(500~5 000 Hz)内,容易引起视电阻率与相位曲线畸变.为获得探测天然气水合物的高质量AMT数据,在青藏高原冻土区开展了AMT采集试验研究,涉及到5个采集参数,分别为采集时段、采集时长、天气、电极距与测点密度.通过参数对比试验发现:为获取高质量的AMT数据,采集时段应选择在下午至晚上区间,采集时长≥40 min,选用较小的电极距(50~ 100m),选择多云或阴天进行采集,此外,采用密度较高的点距布设(点距100m或更小)有利于构建准确的电性模型.     

考虑卷积完全匹配层数值色散的井间电磁三维正演

本文将以卷积完全匹配层为吸收边界条件的时域有限差分法应用到井间电磁的三维正演模拟中. 证明了卷积完全匹配层中的数值色散会因为有效延伸因子而产生,列举常规有效延伸因子和网格间距对电磁波相速度各向异性的影响,并通过波场快照验证卷积完全匹配层中数值色散的存在;进而推广三维卷积完全匹配层中最大有效延伸因子、最大网格间距与激励源主频之间的约束,以此完善卷积完全匹配层的最优参数设置方案. 在此基础上,通过正演结果中二次场的垂直磁场分量和走时来展示灵敏度分布,以此划定井间电磁勘探的优势区域,提出井间电磁正反演所需要的约束测井系列和最佳取井方案.     

耦合PML边界条件的三维大地电磁二次场有限差分法

本文将大地电磁场分解为一次场和二次场,应用交错网格有限差分法模拟计算大地电磁二次场,并引入各向异性最佳匹配层（PML）吸收边界条件作为二次场边界条件,实现了耦合PML吸收边界条件的三维大地电磁二次场有限差分正演模拟.为了确保正演的稳定性和效率,QMR求解器和磁感应矢量散度校正技术被用于PML吸收边界条件下系数矩阵的快速求解.三维模型正演响应表明,基于二次场的三维大地电磁有限差分算法具有较高的计算精度和可靠性.通过计算分析不同PML吸收因子条件的大地电磁正演结果,显示在适当的吸收因子下,PML吸收边界条件可较大幅度的减小外边界距离,从而有效的压缩模型求解空间,最终提高三维大地电磁正演模拟的效率.

     

滇西龙陵地区地壳电性结构及其对大瑞铁路地质选线影响研究

高黎贡山地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近的横断山脉南段,是大理—瑞丽铁路（大瑞线）的必经之地,地形起伏大、构造复杂、活动性强,高黎贡山隧道作为全线控制性工程之一,其地质选线的最大困难就是对隧道深部构造环境的了解,特别是缺少对与地热、地震等联系紧密的深部地质构造的认识.为此,本文以大地电磁方法为手段,以高黎贡山隧道为主要研究对象,通过对滇西龙陵地区高黎贡山隧道越岭段两条大地电磁剖面数据的处理解释对研究区的地壳电性结构特征进行了勘探研究.结合区域地质构造特征与主要工程地质问题之间关系的分析,根据隧道主要断层地质条件设计了三维垂直断层模型,利用三维有限元开展正演模拟研究发现,测点点距、位置与横向分辨率密切相关,点距越密,分辨率越高,测点位于断层在地表投影位置能有效提高分辨率.采用大地电磁阻抗张量分解技术对两条剖面上各测点的二维偏离度和电性走向进行了计算和分析,对剖面视电阻率和阻抗相位数据进行了二维NLCG联合反演研究,揭示了沿剖面的腾冲地块、龙陵—瑞丽断裂带及保山地块10 km深度的电性结构特征及相互关系.结果表明：剖面CD电性结构呈现区域构造的三分性,腾冲地块电性结构成层性较好,保山地块成层性较差,两者均以中高阻电性特征为主,中间夹龙陵—瑞丽断裂带,电性结构反映从3 km深度以下存在几乎近于直立延伸的低阻带,推测为班公湖—怒江缝合带滇西段丁青—怒江缝合带的反映;剖面AB共划分了6条与工程密切相关的深部隐伏断裂,结合地震地质、地表地质及龙陵地震深部背景研究,推测F7-3断裂为1975龙陵7.3级地震断裂;从地表黄草坝断裂开始向下延伸,有一条发育最大深度约为4 km的低阻通道,推测为地热断裂深循环通道,其与黄草坝断裂共同控制研究区地下热水的补给、径流和排泄条件,在高黎贡山隧道线位位置形成了一个相对低温通道,为隧道方案成立的关键工程地质条件.勘探结果表明：滇西龙陵地区地壳电性结构有效的反映了高黎贡山隧道深部隐伏断裂和地热断裂深循环通道等深部构造特征,为大瑞线隧道工程地质选线提供了深部地质背景依据.

     

海底可控源电磁接收机及其水合物勘查应用

海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测,本文从方法原理出发,采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术,设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、水泥块等部件组成的海底可控源电磁接收机,实现了海洋微弱电磁场信号的高精度采集.海底可控源电磁接收机具有高可靠性、低噪声、低功耗和低时漂的特点.利用研制的海底可控源电磁接收机,在琼东南海域进行水合物勘查,采集得到了可靠的人工源电磁场数据.通过数据处理及反演,获得了研究区海底的电阻率模型,结合地震资料,对高阻异常体进行推断解释,其结果为天然气水合物钻探井位布置提供了电性依据.

     

深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统及其应用

针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求,研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常,选择重叠回线收发装置类型;采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下,观测1~100 ms窗范围内的二次场响应,可以发现近海底深海热液硫化物矿堆;另外,通过不同拖延深度海上试验,研究了拖曳深度对瞬变电磁的影响规律及仪器性能.大洋第30航次第二航段在西南印度洋脊热液区,应用该系统发现了明显的瞬变电磁异常.印证了系统的有效性.

     

从高密度电阻率法数据中抽取电测深曲线进行解释

对于碳酸盐岩地层中的多层岩溶、溶洞洞高较小或顺层岩溶,直接从高密度电阻率拟断面图和反演电阻率断面图上难以将其区分。通过从高密度电法数据中抽取电测深曲线,对一系列测点的电测深视电阻率曲线进行解释,同时结合其视电阻率拟断面图和反演电阻率断面图作出推断,能有效地将上述岩溶进行区分。在湖南省某高速公路跨线桥墩台桩基工程基础勘探中的实践表明,使用该方法可获得较好的地质解释效果。     

激电测深半衰时参数在东平山丘区找水中的应用

在东平山丘区缺水村庄的找水定井工作中,应用激电测深方法,结合区域水文地质条件,以激电测深参数视电阻率和视极化率基础,重点结合半衰时参数St 进行综合分析,精确确定储水构造位置和富水地层深度。经后期地质钻探验证,确定的井位单井涌水量均在60 m3/h以上,解决了当地生产生活用水困难,为今后在类似地区的找水工作积累了经验。     

地球物理方法在智利第一大区南部X矿区的应用

智利的区域地质和地球物理勘探的工作程度相对偏低,对矿区的地球物理资料的解释不够,矿床的分布特征了解得不透彻。笔者通过物探地面磁测和电磁法,对智利第一大区X矿区的地质特征与地球物理特征进行了综合分析,认为相对高磁或弱磁低阻异常带及其周围、深部是找矿的地球物理异常标志,本地区构造(破碎带)是下一步成矿规律的研究重点。地球物理方法对实际勘查工作具有指导意义。