大陆岩石圈导电性的研究方法

随着地球科学的进展 ,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视 ,而超宽频带大地电磁测深则是目前用于探测岩石圈导电性最有效的地球物理先进技术。它把现代性能优良的宽频带大地电磁系统 (MT 2 4NS或V5 2 0 0 0 )与长周期智能化大地电磁系统 (LIMS)配套使用 ,采集地面上频率范围为n× 10 -4～n× 10 2 Hz的天然电磁场信号 ,并通过一系列数据处理和反演计算 ,获得深达下地壳和上地幔的地下导电性结构模型。此模型不仅可以提供有关岩石圈地质构造轮廓的信息 ,更重要的是可以间接反映现今地下深部的热结构特征和物质状态分布特点。多年来 ,应用超宽频带大地电磁测深对青藏高原岩石圈导电性结构的研究表明 ,高原的中、下地壳确实是良导电性的 ;它可能说明西藏地壳中普遍存在岩石的局部熔融 ,或地热流体。沿着应县—商河剖面的大地电磁测深研究结果从电性的角度证明了太行山山前断裂为一组向东倾斜的深断裂 ,华北地区岩石圈以其为界划分为东、西两区 ;东区为低阻区 ,与构造活动区的岩石圈导电性特征相符 ;西区为高阻区 ,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。     

利用面波频散反演场地参数的Occam法

将Constable等人1987在解释大地电磁测深资料时提出的Occam反演方法应用到面波频散反演之中，其思路是求满足一定的残差条件下的最光滑的模型。从文中反演的几组数据结果来看，该方法在面波反演中的应用效果是令人满意的。     

柴达木盆地英东地区大地热流及影响因素

英雄岭构造带是柴达木盆地油气最为富集的地区之一,地温场对油气成藏过程有重要影响,也是油田开发工程实施的重要参考.利用试油静温数据,结合激光扫描法开展岩心热导率及放射性生热测试,对研究区地温场进行了研究.英东地区地温梯度为31.8～35.3℃/km,平均为33.6℃/km,新近系热导率为1.8～2.4W/m/K,平均为2.07W/m/K,大地热流值为65～74mW/m²,平均为69mW/m².热流呈“西高东低”特征,昆北、南翼山及一里坪等地热流值超过65mW/m²,而阿尔金山前、冷湖构造带及涩北等地较低,咸水泉和冷湖等地普遍低于50mW/m².新近系实测平均生热率为2.84μW/m³,对热流的贡献约20%.研究区具有“热壳温幔”特征,其影响因素包括地壳放射性生热、蚀源区高U中酸性侵入岩、印度板块汇聚引起的构造热及热岩石圈厚度较薄等.     

沧县隆起中部大地热流及岩石圈热结构特征：以献县地热田为例

岩石圈热结构是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要基础,更是地热田热源机理研究的核心问题,尤其对于深部地热资源开发具有重要的科学指导意义.沧县隆起中部地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区岩石圈热结构尚不明确,制约着区域地热资源勘查开发.本文以沧县隆起中部献县地热田为研究区,开展了4 000 m深井测温、精细的岩土热物性测试,查明了该区大地热流特征及热结构特征,填补了大地热流测量空白区,建立了研究区岩石圈热结构概念模型,估算了其深部温度及岩石圈厚度.结果表明,献县地热田大地热流值为70.58 mW/m²,居里面埋深约为24 km,莫霍面温度约为749℃,热岩石圈厚度约为85～96 km.     

中国大陆深探测的大地电磁测深研究

通过对地震波速度、密度、磁性、导电性等物理场进行观测,研究地壳与上地幔的物性与结构特征,将为研究地球内部物质状态、地壳运动过程及其动力学机制等科学命题提供科学依据,同时也将为寻找深部大型矿床提供信息。大地电磁深探测方法作为研究地球壳幔电性结构的主要地球物理方法,在国内外完成了大量探测工作,取得了许多重要的研究成果。在研究壳幔构造方面,大地电磁法和地震方法一起被视为两大支柱方法,在世界范围内解决大陆动力学问题方面已有许多成功的应用范例。但由于大地电磁探测以天然电磁场作为场源,在矿集区等强干扰地区往往很难采集到高信噪比的数据,抗干扰能力较弱。同时,大地电磁与地震数据的约束反演以及联合解释目前尚没有达到实用化,这些都限制了大地电磁数据的处理及解释精度。深部探测技术与实验研究(SinoProbe)专项下属的深部探测技术实验与集成项目将选择青藏高原、西部造山带与华南山区结晶岩等复杂地质条件和不同人文干扰水平地区,以大地电磁探测与地震探测作为主要手段,研究深部精细地球物理探测技术的集成,并且通过实验剖面研究这些实验区的壳幔结构特征。其中的大地电磁测深大剖面观测实验与壳/幔三维电性研究课题,将通过在实验区的大地电磁观测实验,研究适用于不同地质条件及干扰水平地区的大地电磁数据采集方法技术以及精细处理与反演方法,同时探讨大地电磁数据与地震数据的约束反演以及联合解释。该研究将提高深部地球物理探测精度,为深部精细地球物理探测方法技术集成以及区域地球物理精细探测提供范例。已经完成的青藏高原东北缘西秦岭造山带和福建结晶岩地区的大地电磁观测试验表明,在这些典型地质构造区域,虽然存在施工困难,干扰水平大等各种不利因素,但只要采取合适的野外观测技术,并通过数据精细处理与反演计算,是能够获得高质量的大地电磁数据以及可靠的电阻率分布模型。试验所取得的成果,将为实现深部探测技术实验与集成项目科学目标和研究任务提供重要的技术支撑与保障。     

可控源音频大地电磁法深部找矿实验效果

为了考查电磁法在探测深部金属矿及地质构造方面的实际效果,用可控源音频大地电磁法分别在埋深为500 m和1 100 m的两个已知隐伏铁、铜矿体上进行了实验工作。实验结果表明地电异常显示了矿体、断层以及岩层接触带的分布。在矿体埋藏深度小于500 m、矿层较厚时,地电异常十分明显;若矿体埋藏深度大于1 000 m,地电异常主要反应了控矿、容矿构造。     

对波达波夫和Pride震电波方程组的对比分析

用Biot介质参数说明了波达波夫震电波方程组中弹性动力学 参数的含义，解释了第一类和第二类震电效应的意义，在忽略第一类震电效应条件下将该方 程组与Pride方程组进行比较，说明了二者在描述第二类震电效应方面的异同点. 同时指出 ：波达波夫方程组忽略了流体与固体的耦合质量；方程中的黏性耗散项丢掉了一个孔隙度因 子，依据该方程组计算出的弹性波和转换电场的幅度将偏大；边界条件之一存在错误，会影 响对波在界面上的反射透射规律的描述.     

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。     

时域瞬变场电磁场有限差分法

模拟电磁场在地下介质中的传播规律是理解地下介质响应的重要手段，直接应用有限差分法在时间域对二维、三维瞬变场进行数值分析是一种有效方法。应用反映电磁场基本规律的麦克斯韦方程组，导出时域场量的齐次扩散方程，对所研究的空间区域作差分离散，源作为初始条件加入，采用合适的边界条件，利用差分方程进行计算，从而得到场量的数值结果，展现瞬变场在地下随时间扩散的全过程，对电磁场的瞬态响应有更加直观的了解。