瞬变电磁法(TEM)新进展及其在寻找深部隐伏矿中的应用

近年来,我国大部分老矿区面临着浅表矿资源日渐枯竭,接替资源严重不足的问题,寻找深部隐伏矿体成为当前地质找矿的重点也是难点之一.文章介绍了瞬变电磁法(TEM),尤其是近20年来TEM系统的主要进展,举例说明了TEM在国内外寻找深部隐伏矿中的应用效果.TEM以其探测深度大、空间分辨率高等优势,在围岩和矿体电导性差异较为明显的地区,如铜镍硫化物等矿区,有着极为良好的深部隐伏矿找矿应用前景.     

伊和高勒地区砂岩型铀矿宽频大地电磁数值模拟及应用

频率域电磁测深法在固体矿产勘查中应用比较广泛,是铀矿勘查中常用的物探方法之一,虽然该方法不能用于直接找矿,但可以通过探测地层结构、构造以及砂体的埋深、规模等进行间接找矿。笔者针对二连盆地伊和高勒地区砂岩型铀矿的地电模型开展了音频大地电磁和宽频大地电磁测深的数值模拟,分析对比了两种方法在不同深度的砂泥互层模型中电磁正演响应特征及反演的效果,结果表明:两种方法在识别浅部相对高阻特征的整套砂泥互层结构效果较好,但都无法区分出其中较薄的砂岩层和泥岩层,而探测深部的砂泥互层结构两种方法都比较困难,同时宽频大地电磁观测频点更低,可探测较深的基底起伏形态。通过对二连盆地伊和高勒地区实施的宽频大地电磁测深剖面进行了数据处理和反演解译,获得了浅部砂体分布特征及深部的基底起伏形态,取得了一定的应用效果。因此,在该地区的砂岩型铀矿探测中,使用宽频大地电磁法要优于音频大地电磁法。     

基于物探数据的内蒙古哈达门沟金矿三维地质体建模

目前,可控源音频大地电磁法(CSAMT)的数据处理多以测线(断面)进行,以二维反演断面图作为成果输出,难以清晰、直观地显示三维地电结构的分布特征。以内蒙古哈达门沟CSAMT二维勘探数据为基础,结合当前三维地质体建模技术,利用三维建模软件,采用插值方法得到哈达门沟三维地质体模型,实现了多角度、多层面展现地下地质体的分布特征。应用这种三维可视化手段能较好地反映异常区域的分布、空间位置与形态,通过对良导体和相关构造的空间分布形态进行基本勾画,对矿产资源的进一步勘探、开发具有较好的找矿指导作用。     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.

     

九瑞矿集区三维电性结构研究及找矿意义

九瑞矿集区作为全国重点整装勘查区之一,深部找矿工作一直是研究重点和热点.本文在综合分析研究区区域地质资料、对典型地层和岩石标本进行电阻率参数测试和统计分析的基础上,利用研究区面积性AMT数据进行三维电性结构研究.为获得AMT最佳反演参数,选择一条典型AMT剖面开展二维非线性共轭梯度(NLCG)反演,进而总结出利用TM极化模式数据、拉格朗日乘子等于3的二维反演方案.综合利用地质、钻探和电性特征对全区23条AMT剖面进行二维约束反演,并将所有测线的电阻率反演结果三维网格化,得到了研究区的三维电性结构.最后,我们通过对三维电性结构的综合分析,确定研究区地下地层、岩体展布、断裂构造分布特征以及基底起伏情况.与已知矿床对比,我们发现浅部北西断裂与北东向区域性深部断裂交汇处、基底隆起凹槽边缘以及岩体边缘为成矿有利区.     

河西走廊东部地区的大地电磁测深研究

本文给出了河西走廊东部地区十个大地电磁测深点结果。我们发现,在横穿走廊的方向上,地壳、上地幔的电导率分布发生了明显的横向变化,显示出某种带状特征。走廊盆地的下部地壳内存在一异常低阻层,其表面深度在45-50公里之间,电阻率为数个欧姆·米,厚度在5公里以内。讨论了横穿青藏高原东北缘和东缘上地幔第一个低阻层埋深的变化。并初步探讨了某些电性特征层的成因和作用。     

关于大地电磁的静校正问题

本文从理论上严格地论述了大地电磁测深曲线静态位移的原理,简单介绍了目前国内外所采用的静校正方法,并着重分析了我们所用的压制表层电性不均匀干扰的办法及其效果。     

郯庐断裂带合肥—宿迁段及邻区大地电磁三维成像

本文利用覆盖郯庐断裂带合肥—宿迁段及邻区的大地电磁阵列数据, 应用大地电磁三维反演技术和印模重构方法, 获得了测区可靠的三维电阻率模型.该电性模型中, 郯庐断裂带东西两侧在浅部均有高阻分布, 在深部电性结构显著不同, 具有西低东高的特征, 而郯庐断裂带则是两侧高低阻明显分界带; 在南北方向, 电性结构也存在较大不均匀性, 嘉山地区呈现低阻特征, 是断裂带上的电性分界点, 郯庐断裂带在此处由北部的四条主断裂变成南部的两条.结合研究区地质、大地测量和地震学等资料, 综合分析结果表明: 郯庐断裂带作为苏鲁造山带和张八岭隆起高阻体陡立的西边界, 切割深度超过莫霍面.嘉山地区相对低阻分割了张八岭高阻条带与苏鲁高阻体, 阻碍了断层上应力的传递, 造成了嘉山北、南两侧断裂带构造变形强、弱的变化, 从电性结构上证实了郯庐断裂带具有分段性的特征; 苏鲁高阻体南端向西偏转穿过郯庐断裂带, 阻碍断层滑动, 致使泗洪—嘉山段存在应力积累和断层闭锁的地震孕育环境, 其地震危险性值得关注.

     

隧道强干扰环境瞬变电磁响应规律与校正方法:以TBM为例

以隧道掘进机（Tunnel Boring Machine,TBM）为例模拟了隧道强干扰环境下,瞬变电磁超前探测的响应曲线,系统分析了异常体（以直立充水断层为例）与掌子面距离、围岩电阻率差异、TBM长度、异常体规模等条件下的曲线特征和影响规律,发现TBM干扰源表现为低电阻率目标特征,其影响主要集中在早期,对于电性差异较大或目标规模较大的低电阻率异常（充水断层）模型能够明显地通过衰减曲线区分.根据电磁场叠加原理,将隧道腔体中包含TBM模型的响应减去纯隧道腔体响应可以获得TBM的响应信号,以此作为干扰背景,从实际包含TBM和充水断层的隧道模型总响应中减除,获得去除TBM干扰的响应信号.通过8组算例进行对比,发现经过校正的衰减曲线与模型计算曲线吻合较好,视电阻率曲线差异相对较小,能够表现探测区域的电性分布情况,确认该方法在不同情况下的适用性.即使在TBM响应计算时给定背景电阻率与实际电阻率差异达到100%的情况下,依然能够通过校正获得合理的响应信号和视电阻率曲线.该方法不仅仅适用于隧道环境,对于其他诸如地面、航空、半航空、海洋瞬变电磁勘探同样适用.     

Pre-Seismic Electromagnetic Effects

Along with intense rock strain and rock bursting processes at the late stage of earthquake preparation, mechanical-electrical energy conversion appears in the seismogenic region and its nearby rock formations, which correspondingly stimulate certain electromagnetic effects. The paper mainly analyzes the pre-seismic electromagnetic effect of the ionosphere and proposes a method of monitoring VLF radio waves over the additional ionized region and so on. It is deemed that the method is of significance for short and imminent term prediction of strong earthquakes.