辽宁兴城钓鱼台—朝阳娘娘庙地区大地电磁探测及地质意义研究

辽宁兴城地区是我国重要的地质教学实习和地球物理方法仪器试验基地.在多年的建设中,对区域地层分布以及矿床成因等方面开展了大量研究,取得了丰富的基础地质资料,但对于深部构造研究的地球物理资料相对较少.在国家深部探测专项九第六项目(SinoProbe-09-06)的支持下,我们在辽宁兴城钓鱼台—朝阳娘娘庙地区开展了约100km的大地电磁(MT)探测工作.测线横跨该区主要断裂构造带以及古老结晶基底、侵入岩和古生代、中新生代地层以及杨家杖子矿床分布区域.通过对大地电磁剖面的数据处理和反演解释,揭示了该区域燕山期花岗岩、古老基底和晚元古白云岩明显的高阻和较高阻特征,而侏罗系火山岩或火山沉积岩和新生代地层相对的低阻特征.较清楚反映了区域花岗岩岩基和其它侵入岩的侵位关系,特别是杨家杖子矿床的形成时空特征与燕山期花岗岩的侵入关系.为探讨结晶岩系的形成时代、构造环境和侵位机制,对比分析不同岩体的岩浆侵入期次和变质—变形序次,以及研究区域地质构造的演化规律提供了重要的地球物理资料.对于揭示该地区深部构造、岩浆侵入以及动力学演化规律,探索区域成矿背景都具有重要意义.

基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法

本文针对阵列式天线探地雷达系统的目标成像问题,理论模拟分析了最小二乘(LS)估计、Capon估计、幅度相位估计(APES)三种波束形成算法在目标回波到达角(direction of arrival,DOA)估计上的效果和精度,提出了基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法。该方法综合利用多输入多输出(MIMO)阵列信号估计得到的目标回波信号DOA和阵列空间观测信息对目标体进行成像,通过成像点空间扫描对各测点估计DOA幅度值在成像点的加权积分进行目标定位及反射强度估计。该方法实现简单高效,可以广泛应用于地下简单目标体的快速成像。

2.5D forward modeling and inversion of frequency-domain airborne electromagnetic data

Frequency-domain airborne electromagnetics is a proven geophysical exploration method.Presently,the interpretation is mainly based on resistivity-depth imaging and onedimensional layered inversion;nevertheless,it is difficult to obtain satisfactory results for two- or three-dimensional complex earth structures using 1D methods.3D forward modeling and inversion can be used but are hampered by computational limitations because of the large number of data.Thus,we developed a 2.5D frequency-domain airborne electromagnetic forward modeling and inversion algorithm.To eliminate the source singularities in the numerical simulations,we split the fields into primary and secondary fields.The primary fields are calculated using homogeneous or layered models with analytical solutions,and the secondary（scattered） fields are solved by the finite-element method.The linear system of equations is solved by using the large-scale sparse matrix parallel direct solver,which greatly improves the computational efficiency.The inversion algorithm was based on damping leastsquares and singular value decomposition and combined the pseudo forward modeling and reciprocity principle to compute the Jacobian matrix.Synthetic and field data were used to test the effectiveness of the proposed method.

任意各向异性介质三维有限元航空电磁响应模拟

在航空电磁探测方法应用中,地下探测环境复杂,地下介质物性参数存在各向异性特征。如果采用常规各向同性介质模型,在资料解释过程中会产生严重的偏差。本文基于矢量有限元法开展三维任意各向异性频率域航空电磁响应模拟计算研究。首先,将总场分解成一次场和二次场,对空气介质的均匀全空间进行一次场解析计算,同时利用矢量有限元法对二次电场的双旋度方程进行求解。为提高求解速度,采用共享内存直接求解器PARDISO对大规模稀疏矩阵并行计算,大大提高了三维模型的计算速度。之后开展了4种典型目标模型的三维各向异性介质模拟:围岩各向同性-目标体各向异性(绕z轴旋转)模型;围岩各向同性-目标体各向异性(绕x轴旋转)模型;围岩各向异性-目标体各向异性(绕z轴旋转)模型;围岩各向异性-目标体各向异性(绕x轴旋转)模型。对比分析了不同模型在不同旋转角度情况下,磁场实虚分量的变化特征,进而总结了各向异性参数对航空电磁响应的影响规律和识别方法。

解析信号和水平导数法超贫铁矿磁探测——以内蒙古凉城铁矿为例

离分辨率尚精度磁法勘探可以准确定位固岩与磁铁矿的边界。本文以内蒙古壤域铁矿高精度磁法勘探为例。利用解析信号和水平导数法处理了磁异常数据，在工作区发现一宽度60-100m、埋深为30．60m、品位为12％-19％（We）的超贫铁矿。在平面等值线图中任取一条剖面用上迷两种方法计算计算的水平宽度分别为81m和83m，与正演宽度86m、反演宽度75m相吻合。此方法大幅度提高了其水平分辨率，准确定位了超贫磁铁矿与围岩的边界，取得了较好的找矿效果，为用于同类型贫铁矿探测提供了基础。

基于Dias模型的天然场激发极化法有效参数

为了从天然场源较强的电磁效应中提取有效的激电异常参数,找到能与目标介质物性和电化学过程相关的物理量进行异常评价,通过提出相位峰值偏移距和相对视频散率参数作为一对充要条件用以评价激电异常,同时选用表征频率域激电精度较高且参数丰富的Dias模型进行一维层状模型正演计算,通过分析复电阻率的相位特征验证相位峰值偏移距的有效性和适用性。结果表明,该参数与介质极化率有较好的正相关规律,在一些断面类型目标层极化率较高时该参数表现出较好的异常特征,在特定的电条件下该参数具备实际应用价值。