基于麦克斯韦理论的海底大地电磁探测技术

麦克斯韦理论为海底大地电磁探测技术奠定了坚实基础。大地电磁场的测量通常测取Ex，Ey，Hx，Hy,Hz。大地电磁仪的设计要点包括：高灵敏度、智能化、同步采集数据、锚系硬连接、承压密封和合理的下沉速度所观测的数据经计算机处理后，可获得被测海域的地球物理信息。     

四阶△－∑过抽样电路原理及其在微弱地学信号检测中的应用

传统的测量电路无法解决诸如海底大地电磁场这样微弱地学信号的检测问题。近几年诞生了一种称之为△-∑的电路理论以及相应的硬件芯片，给微伏级的弱信号检测开辟一条新的技术路径。文章介绍与地学探测有关的一种△-∑电路类型，该类型以低频段微弱信号为检测对象。采用系统理论和电路分析方法对△-∑原理作了较深入的讨论，阐明这种电路技术对提高微弱信号观测的分辨率是有效的。结合海底大地电磁探测中的信号采集问题，介绍了在仪器中把多路的被测模拟量变为数字量的技术过程。经对实际采集的海底信息的频谱曲线进行分析，证实所采用的△-∑技术以及多路信号采集的电路方案是合理的。     

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。     

海底MT信号采集电路的设计

设计海底大地电磁信号采集电路，需考虑海底信号特征、海上作业以及海底环境等各种因素。分析表明，除遵循电路设计的一般原则外，海底大地电磁测量要重点解决微弱信号检测、智能化数据采集、海底环境监测和同步记录等4个方面的问题。在设计方案中，电路灵敏度达到微伏级；使用嵌入式计算机实现采集控制；对方位、倾斜、振动、温度等参数进行巡回记录；仪器的时钟精度精准到微秒。所研制的电路经过了室内模拟测试和海洋试验。首次采集到中国海域的大地电磁数据。     

西藏高原大地电磁深探测———亚东—巴木错沿线地区壳幔电性结构

摘 要　 展示了超宽频带大地电磁深探测所获得的西藏亚东—巴木错沿线地区电性结构图像; 阐述了西藏中、南部特殊的壳幔电性特征。     

西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳电性结构研究

为了探测西藏高原南部雅鲁藏布江缝合带地区地壳浅部和深部构造沿东西和南北方向的变化特征,在雅鲁藏布江缝合带地区布设了三条南北向剖面(错那—墨竹工卡、亚东—雪古拉、吉隆—措勤),采用超宽频带大地电磁测深方法进行了地壳、上地幔电性结构探测研究,发现该区主要电性结构特征为：1. 雅鲁藏布江缝合带附近表层发育大规模的高阻体,岩体延伸最深达30km以上,是冈底斯花岗岩体的反映. 2. 雅鲁藏布江缝合带的南部有小规模的良导体,在其下方和北侧发育有大规模良导体. 3. 沿剖面从南往北壳内普遍发育良导体,各良导体主体间是不连续的,规模逐渐增大,总体北倾,在缝合带附近产状较陡. 4. 在雅鲁藏布江缝合带附近良导体由西往东规模逐渐增大,导电性逐渐变好,相对雅鲁藏布江在剖面上的位置逐渐南移. 这些重要的电性特征可能是印度板块向北俯冲所形成的,深部大规模的良导体特征沿东西向的差异可能是板块碰撞引起物质沿东西向运移作用的结果.     

新一代陆用MT观测系统

大地电磁法( MT)是地球深部探测的有效物探手段之一,也是当今地球物理工作者的研究热点。要实现MT探测,用于野外观测的仪器系统是基础,要求观测系统具有高可靠、高精度、多台同步、轻便等特点。通过集成嵌入式计算机、DTCXO、24位ADC、锂电池组等部件研制了采集主机,动态范围达119 dB(fs=2400 Hz),功耗约1600 mW,并配备了轻便的低噪声感应式磁传感器、低漂移电场传感器以及用于野外仪器自检的自检盒,在提高了仪器可靠性的同时也提高了野外数据采集质量和野外施工效率。多次室内及野外试验验证了本观测系统的可靠性、低功耗、轻便性及易用性,可满足陆地MT勘探施工的要求。     

藏北高原地壳及上地幔导电性结构——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了研究西藏中、北部壳、幔导电性结构,讨论高原中、北部岩石圈热状态,1998年和1999年（INDEPTH（Ⅲ） MT）在西藏中、北部完成了德庆—龙尾错（500线）和那曲—格尔木（600线）超宽频带大地电磁深探测剖面的研究.研究结果表明,西藏中、北部以昆仑山断裂为界,其南北壳、幔电性结构有很大差异.昆仑山断裂以北地壳和上地幔为高阻区.而昆仑山以南,地壳和上地幔的导电性有明显的分层结构：地壳上部以不连续的高阻体为主,夹有局部低阻异常体,沿南北方向上地壳的电性结构复杂,具有不连续、分块的特点;但中、下地壳为大范围的高导异常区,区内发育有大规模、不相连续、产状各异的高导体,其电阻率均小于4Ωm;在班公—怒江和金沙江缝合带之下,壳内高导体都具有向上地幔延伸的趋势,存在连通壳、幔的低阻通道.根据西藏高原中、北部壳、幔电性结构的研究推断：如同藏南一样,这里也普遍存在部分熔融体和热流体,它们的成因主要与班公—怒江和金沙江缝合带的壳-幔热交换、热活动有关,这是两期形成的壳-幔热交换通道.其中,班公—怒江缝合带的壳-幔热交换通道形成时间比金沙江缝合带早.因此,研究区壳、幔的热活动是从南边和西边开始,向北、向东扩展,导致现今西藏中、北部地壳和上地幔的热流分布由西向东、由南向北增大.     

海底电场传感器原理及研制技术

因海底电场信号微弱，海下自然环境复杂以及海水导电介质以氯离子为主等原因，用于海下电场测量的电场传感器在材料和结构上有其特殊性。研制海底电场传感器成为开展海洋大地电磁探测的重要技术内容之一。研制过程遇到的主要技术问题有；海底电极材料的选择；电极的制作工艺；承压与密封技术；海水运动对测量产生不利影响的克服办法；水下弱信号传输的抗干扰问题，等等，阐述了对上述问题的解决办法。提出了海底电场传感器的全套研制方案。并列举了相关的室内模拟实验和海洋试验的结果。     

海底电磁探测仪器的承压密封舱

在海底进行电磁场探测必须解决仪器的承压密封问题。密封舱的体重对海上投放作业的难易程度有直接影响。为协调设备安全与海上施工效率的一致性,对所研制的承压密封舱需进行合理设计,以较小的体积和重量实现所规定的承压指标。论述了海底电磁探测仪器的承压密封舱的可靠性设计方法、舱体内部的器件安装结构及海底测量过程,压力模拟试验表明所研制的承压密封舱已达到设计要求。