对瞬变电磁测深几个问题的思考(一)——瞬变电磁测深中偶极子源及其转换

偶极子源是电磁法研究的基本对象,是构成更复杂探测装置与资料解释的前提,也是电磁法勘探技术开发与创新的理论基础。从偶极子源的概念出发,导出了均匀大地表面上的主要偶极子源瞬变电磁场公式,并指明正垂直阶跃脉冲与负垂直阶跃脉冲激发的瞬变电磁场公式的异同,以加深认识。举例说明了相应于电性源与磁性源的场分量可根据电磁场的互易定理相互转换,便捷推导公式。重点阐述了由偶极子源的场强公式运用叠加原理可衍生更复杂的电磁场公式,诸如大回线源及其任意一点的瞬变电磁场公式,盘活了瞬变场的应用。     

柴达木盆地三湖地区磁力异常形成机理研究与异常分析

柴达木盆地的油气资源丰富,近年来在该区发现了大量异常显示,但是各种异常形成机理各不相同,存在较大多解性,使得该区油气储量探明率很低.根据柴达木盆地以往开展的常规非地震勘探的现状及效果,以磁测找油机理为基础,采用磁力资料化极、剩余磁力异常提取和磁力平剖图等处理手段,对三湖地区生物气藏磁异常进行分析研究,取得明显的异常显示效果.     

人工触发闪电电流及磁场变化特征对比

对2006年山东人工触发闪电实验中获取的一次传统触发闪电的电流及60 m处的磁感应强度变化波形对比分析的结果表明,Rogowski线圈和磁场测量系统记录到的波形很类似.这次闪电共包含两次回击,回击的时间间隔约为34 ms.两次回击的电流幅值很大,分别为41.6 kA和29.6 kA,在60 m处产生的磁感应强度变化分别为133μT和97μT,通过磁感应强度反演得到两次回击的电流分别为39.8 kA和29.1 kA,与Rogowski线圈的实测结果基本一致.另外,回击之前放电过程中仅出现了两个脉冲,利用所测磁感应强度反演得到两个脉冲对应的电流分别为2.11 kA和2.7 kA,与Rogowski线圈的实测结果2.1 kA和2.8 kA基本一致.     

应用瞬变电磁法小线框大电流探测隐伏断层

瞬变电磁法小线框、大电流技术在金属矿勘探和地下水的探测中已趋成熟。在长期实践的基础上,分析断层上方出现的感应二次场V2 负值现象和成因,提出断层和次新断层以及地质塌陷的探测方法和数据处理的要点,总结出利用小线框、大电流瞬变电磁法探测隐伏断层的技术方法。钻井验证表明,该方法施工快速轻便,断层点定位准确。     

考虑发射电流波形的地–空瞬变电磁三分量响应研究

地–空瞬变电磁法在煤炭采空区勘探等领域受到了越来越多的关注, 有必要研究发射电流波形参数对地–空瞬变电磁三分量响应特征影响, 为地–空瞬变电磁数据处理与解释提供理论依据。以梯形波为例, 首先, 研究不同发射电流波形的频谱分布情况; 然后, 基于三维时域有限差分正演研究发射波形的上升沿时间、脉宽和关断时间对地–空瞬变电磁三分量磁场响应的影响。结果表明:上升沿时间对三分量二次场响应基本不产生影响; 关断时间对三分量二次场响应的影响主要集中在0.2 ms之前, 且关断时间越长对纯异常响应影响越大; 脉宽对三分量二次场响应的影响主要集中在0.1 ms之后, 且脉宽越短对纯异常响应影响越大。三维采空区模型结果表明:关断时间、脉宽对三分量异常场和背景场响应的影响特征基本一致; 通过三分量纯异常场响应多测道图和时间道图可以判断异常体的分布范围和深度。研究成果可为地–空瞬变电磁激励源波形的参数选取提供有价值的理论借鉴。      

地基微波辐射计遥感人工触发闪电的观测研究

为了深入研究雷电产生的微波热辐射特征,从2016年初夏开始利用地基微波辐射计在中国气象局雷电野外科学实验基地开展了连续4年的观测实验,根据雷电热效应的特征,制定了观测方案,并为地基微波辐射计设置了“引雷观测模式”。结果表明,地基微波辐射计具有对雷电热效应产生响应的能力。2017—2019年,辐射计一共成功捕获了30次人工触发闪电,观测效率逐年增长,平均为71.4 %;微波亮温脉冲幅度的最大值约125 K。结合其中28次触发事件的雷电流数据,分析了亮温脉冲幅度和雷电流积分量之间的相关性,并发现了最大亮温脉冲幅度与总电流作用积分之间可能存在指数关系。根据亮温观测数据估算了雷电热效应的持续时间,平均约0.5 s,其中25次触发事件的雷电流热效应持续时间与雷电流持续时间变化较为一致,相关系数约0.73。     

地闪连续电流特征的统计分析

利用高时间分辨的闪电电场变化资料,统计分析了我国甘肃和广东地区闪连续电流特征。结果表明：在甘肃中川地区１０３产次地闪中,带有连续电流的地闪有４９．５％,连续电流的平均持续时间为８８．９ｍｓ;在广东地区的９８次地闪中有连续电流的地闪占５２％,连续电流的平均持续时间为１５８．２ｍｓ。在这两个地区,带有连续电流最多的是有２次或３次回击的地闪,连续电流的持续时间与产生它的回击和前一回击之间的时间间隔△Ｔ呈     

人工触发闪电电流测量及特征性分析

通过对１９９３年７月２７日的人工触发闪电电流、跨步电压的直接测量结果的分析发现,在正电场下触发的慢型放电过程由连续电流和双极性的电流脉冲过程组成,其放电特性与雷暴的电特性有关。闪电电流最大值为１．２ｋＡ,持续时间为２５ｍｓ,中和电荷量为８．９Ｃ。跨步电压与电流的测量结果相一致,是一种间接测量电流的方法。     

三维地闪监测数据分析与校验

选取福建省2015年三维系统地闪资料,采用同期雷电定位系统(ADTD)资料对其时空分布特征进行分析,利用雷电流峰值记录仪数据对2套系统地闪探测效率和定位误差校验,同时结合IEEE工作组和电力行业推荐的概率公式对三维系统地闪雷电流分布特征进行分析。结果表明:(1)2套系统监测到全省地闪密度空间分布趋势比较一致,在三明西南部地区及福州西部零星地区,三维系统地闪密度更低。(2)2套系统地闪频次年变化和日变化均呈单峰变化特征,但年变化中的10—12月,以及日变化中的09:00—12:00,三维系统监测到地闪频次更少。(3)三维系统地闪回击探测效率为40%,平均定位误差为2.75km。(4)在0~50kA区间,相比于负极性地闪,三维系统正极性地闪雷电流幅值分布更加集中,在26~84kA区间三维地闪雷电流幅值相比于IEEE推荐值和规程推荐值偏大。     

基于ADTD系统的雷电流波头陡度频率分布特征

通过对ADTD闪电定位系统2006 2008年在重庆地区监测的729598次闪电进行统计,重点分析雷电流陡度的频率分布特征。结果表明:雷电流波头陡度及其频率随极性不同而差异较大,正闪陡度明显大于负闪陡度,而同陡度负闪频率却显著大于正闪;雷电流幅值与陡度相关系数为+0.613;采用电力行业标准DL/T620推荐波头时间反推得到的雷电流陡度和采用Ciger推荐公式计算得到的雷电流陡度的概率分布特征与统计特征差异较大。在此基础上分析了ADTD系统获取雷电流陡度资料的局限性,为合理选取雷电流陡度参数提供理论依据。