基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术应用研究

多波束测深系统因为具有测量面积大、速度快、精度高、成图自动化等诸多优点,而得到广泛应用。但是传统多波束系统作业需要进行验潮,因而受客观条件以及人员配备等因素影响较大。笔者以自身参加的项目为例,对基于多波束测深系统的RTK三维水深测量技术作业方法、测量精度等进行了介绍,为该技术的推广应用得出了一些有益的结论。     

基于吸收边界条件的瞬变电磁法三维矢量有限元快速正演

瞬变电磁法的三维有限元正演通常采用齐次边界条件,为满足该边界条件,需要构建较大尺寸的模型,这降低了正演问题的求解速度.针对该问题,本文采用吸收边界条件代替齐次边界条件,以缩小模型体积,加快正演速度:首先,从时间域麦克斯韦方程组出发,推导了基于库伦规范的矢量势的微分控制方程,结合一阶吸收边界条件推导了相应的的弱形式方程;在此基础上采用一阶四面体矢量单元进行单元分析、Newmark法进行时间离散,实现了瞬变电磁法的快速三维正演.通过均匀半空间模型的解析解,H型地电断面的CR1Dmod解和相应模型有限元解的对比,验证了本文算法的正确性.均匀半空间模型分别采用吸收边界条件和齐次边界条件的正演结果对比表明:吸收边界条件确实可以提高三维正演的精度或者缩小模型尺寸、加快计算速度.     

内蒙古双尖子山矿集区三维电性结构及成矿意义

双尖子山矿集区作为中国北方东部大型的银铅锌多金属矿集区,具有多期叠加成矿的特征.为了揭示双尖子山矿集区2000 m以浅成矿要素的空间展布,本文基于有限内存拟牛顿法(L-BFGS)对覆盖矿集区的6条可控源音频大地电磁测深数据进行含源三维反演,获得了双尖子山矿集区2000 m以浅三维精细电性结构.结合重磁、区域地质、钻井及地球化学资料,得到如下结论:(1)矿集区深部存在大面积的高阻区,可能为与成矿有关的早白垩纪侵入岩的反映,在兴隆山矿段西北侧及西南侧(A、B区)、双尖子山矿段西部(C区)表现为高侵位特征;(2)矿集区与成矿密切相关的断裂系统由1条北东向深断裂(F1)和北西向、北东向以及近南北向的浅层断裂组成;(3)赋矿地层大石寨组电性特征为中低阻,主要分布在1000 m以浅,在兴隆山矿段以及双尖子山矿段东部较厚,与矿集区断裂系统组成了良好的容矿空间和成矿流体上涌通道;(4)建立了矿集区2000 m以浅的成矿模式:在兴隆山矿段,早白垩世侵入岩高度侵位至上覆大石寨组下方,侵入岩就位后析出含矿热液,并在浅部北东、北西向断裂及断裂交汇处成岩成矿,而在双尖子山矿段,成矿流体主要受北东向深断裂F1的控制,在F1断裂以及其与北西向断裂的交汇处富集,导致矿体主要分布于矿段西部.     

腾冲火山多地球物理参数模型

腾冲火山区是中国最年轻的板内火山之一,岩浆活动频繁以及高温地热异常使其受到广泛关注.以往的地球物理探测结果显示腾冲火山区下方存在地壳岩浆囊,但其深部几何形态和分布一直存在争议.本文基于腾冲火山地区的大地电磁测深结果,并结合相关地质与地球物理资料,提出腾冲火山岩石圈尺度的多地球物理参数模型.我们的模型显示在腾冲火山区中下地壳内存在三个岩浆囊;腾冲火山区岩石圈上地幔可能存在岩浆囊,但需要长周期大地电磁测深数据进一步的验证.     

多波束数据质量等值线的水深不确定度表征法

采用不确定度理论进行评估是目前多波束测深数据质量的一个新的研究热点。基于国际海道测量标准(S-44),分析了适用于海道测量数据处理的不确定度评估方法;提出了基于多波束测深数据水深不确定度的数据质量等值线表征法。通过采用实例进行分析与评定表明,该方法为准确直观地评估多波束测深数据质量提供了理论依据和参考。     

分层多指数磁共振弛豫信号反演方法研究

磁共振测深技术传统反演方法包括平滑反演和分块反演,通过分别获取初始振幅和平均弛豫时间构建地层含水量及有效孔隙度.然而,这些方法局限于单指数拟合方式,损失了大部分有效采集信息,受限于多孔地质环境解释,并在某些情况下无法刻画含水层清晰分界面.针对上述问题,本文建立了基于MRS全数据的多指数反演方法,依据全部采集时间下的有效信息,通过弛豫时间e指数分解,推导出新的磁共振正演核函数,结合泛函极小值方程,直接反演建立含水量,弛豫时间及地层深度三个重要参数关系,适用于复杂地质环境解释.为得到快速稳定的反演结果和更清晰的含水层分界面,本文借鉴分块反演思想,进一步构建了新的反演目标函数,利用基于不等式约束的空间信赖域算法进行优化,最终实现了一种基于分层反演与多指数结合的磁共振弛豫信号反演方法.模型数据以及实测算例表明该方法的效果和优势,并具备较高的计算效率,本研究为地面磁共振反演提供了一种新的思路与方法.     

华南地区岩石圈电性特征及其地球动力学意义

岩石圈-软流圈界面（The Lithosphere-Asthenosphere Boundary,LAB）是地球内部主要界面之一.大地电磁测深（Magnetotelluric,MT）是研究地球壳幔电性结构最有效的方法,利用长周期大地电磁测深数据可以较好地探测LAB.在SinoProbe-01-03课题的资助下,首次获得了华南地区4°×4°网度的高质量大地电磁测深数据.利用一维奥卡姆（Occam）算法反演了MT阻抗的反对角线元素所计算出的平均视电阻率.根据一维地电结构可以将华南地区岩石圈划分为五种类型：以湖南邵阳和贵州施秉为代表的克拉通型,以四川达州和彭州及湖北荆门为代表的构造边界型,以浙江湖州和广东云浮为代表的岩石圈中等改造型,以江西赣州、广东揭阳及福建霞浦为代表的岩石圈强烈改造型,以湖北英山为代表的造山带型.除湖南邵阳、贵州施秉及广东揭阳外,华南地区岩石圈厚度为60~145 km.本文研究表明华南地区岩石圈显示出南北两侧上抬、中部下凹、东部受不均匀改造的趋势,这一结果与之前发表的文献所揭示的华南地区岩石圈东薄西厚的典型特征是不同的.研究结果反映华南地区岩石圈稳定性较好,晚中生代以来的构造伸展作用对岩石圈的改造程度有限,可能主要以不同形式的软流圈底辟为主.     

基于“双烟圈”理论的瞬变电磁全期视电阻率计算

由于受发射线圈电感和电容的影响,瞬变电磁发射电流类似斜阶跃关断,采用阶跃关断"单烟圈"理论进行视电阻率解释,在早、中期产生失真。根据斜阶跃关断二次场感应电压表达式,提出采用"双烟圈"理论进行解释:将完全关断后二次感应电压等效为大小相等、方向相反、先后发射的两个"单烟圈"二次磁感应强度之和。分别采用前向递推和后向递推两种方法,计算出每个烟圈二次磁感应强度,再利用"单烟圈"二次磁感应强度的单调性,计算斜阶跃关断全期视电阻率,消除了失真。最后通过数值模型,验证了方法的正确性,为全程瞬变电磁探测及解释提供理论支持。     

综合物探在莘县地区地热勘查中的应用

莘县地区广泛被新生代地层覆盖,并且厚度较大,在该区寻找地热资源,首先应查明热储层、盖层及断裂构造的特征。在本区CSAMT法对断裂构造具有很好的横向分辨能力,直流电测深对新生界地层具有较好的分辨效果。在收集有关地质、地震、测井等资料的基础上,通过利用直流电测深半定量的解释结果作为CSAMT定量解释的约束条件进行地质综合推断,基本查清了区内深部隐伏的地层、热储层、断裂构造的埋深及展布特征,取得了很好的勘查成果。综合应用两种物探方法对类似地区进行地热资源的前期勘查,可以高质、高效地取得勘探成果。     

EH-4在姚冲钼矿区含水层识别中的应用

河南省新县姚冲钼矿是一个中型钼矿床,针对矿床做了水文地质研究工作,为解决含水层性质问题,了解矿区内"V"断裂与矿区内风化裂隙含水层及断裂脉状含水层的相关性,使用EH-4对"V"断裂进行了剖面测量。结果表明:姚冲矿区所实施的4条电磁测深剖面很好地解决了矿区内"V"断裂带的分布及影响范围,音频大地电磁测深方法很好地解释了姚冲矿区中风化裂隙含水层及断裂脉状水的统一问题,较为直观地显示了含水层的厚度、水文地质边界等含水层要素,对于未来矿区涌水量预测有不可忽视的作用。