基于响应曲线聚类的时间域电磁法地电结构类型划分研究

为了充分利用时间域电磁法正演响应曲线携带的特征信息实现地电结构类型快速预测,通过将曲线的分布特性和形态特性相结合构造了曲线距离,采用相关系数作为权重参数衡量曲线形态相似程度,实现了时间域电磁法正演响应曲线聚类。应用效果表明,依据该方法得到的聚类结果能实现正演响应样本的标签化,从而通过多分类任务神经网络完成地电结构的类型划分。

层理性页岩柱塞样电阻率各向异性测量的影响因素

电阻率对于各类油气资源储层的饱和度评价至关重要,但层理性页岩的电阻率具有很强的各向异性。开展了三位数值模拟分析了层理角度、样品长度及泥质和基质条带厚度和电导率差异对二极法测量层理性页岩柱塞样电阻率的影响。将不同层理角度下的样品与层理角度为0°时的电阻率比值定义为各向异性系数。模拟结果表明电阻率各向异性系数与层理角度的正弦值呈正相关。层理面与样品长轴斜交时,泥质和基质条带的厚度或电导率差异越大,电阻率各向异性系数也越大。样品长度会影响层理面与样品顶底端面的接触关系。当层理面贯穿样品顶底端面时,电流更多地集中于高导条带,从而弱化高阻条带对样品电阻率的贡献。提出了表征各向异性系数与测量角度关系的数学模型,该模型可以应用于页岩等层理性地层的电阻率各向异性校正中,服务非常规油气资源的定量评价。研究结果对于指导层理性岩石的电阻各向异性实验开展和电阻率测井资料校正具有重要的参考价值。

Archie公式的频域适用性实验分析

岩石的电阻率会随测量频率的变化而变化,而各类电阻率测井方法采用的测量频率不尽相同,有必要就Archie公式的频域适用性进行讨论。针对4块人造纯砂岩样品在1 kHz~110 MHz范围内的复电阻率频谱,选取15个离散频率分析复电阻率实部、虚部和幅值与孔隙度和含水饱和度的关系。结果表明:频率为1 kHz时的复电阻率实部和幅值与常规岩电实验规律一致。随着测量频率的增加,样品复电阻率实部呈递减趋势并在某一频率范围内急剧降低。样品孔隙度越小,含水饱和度越低,其复电阻率实部骤降对应的频率更低。因此,在某些特殊频率下可能出现孔隙度越小或含水饱和度越低的样品具有更小的复电阻率实部,呈现“逆Archie规律”。电阻率的频散导致在高频条件下Archie公式的适用性逐步降低,因此,高频电阻率测井资料应用于Archie公式之前需要先进行电阻率频散校正。以上结论认知值得引起测井解释评价工作人员的关注和重视。

综合物探在水库大坝渗漏隐患检测中的应用

水库大坝渗漏隐患检测是水利工程安全运行及除险加固工作的重要环节,对保障大坝安全运行及下游人民生命财产安全具有重要意义。笔者根据水库大坝物性特征的分析,充分利用直流电法对渗漏通道视电阻率响应特征灵敏的优点,合理选取了充电法及高密度电法对水库大坝进行综合探测,首先利用充电法追索坝体渗漏通道,然后结合高密度电法对每条测线二维纵向剖面进行解析,通过两种方法的相互验证,有效圈定渗漏隐患发育位置及规模,取得了可靠的成果,从而达到由点及线、由线及面的综合探测效果,为水库大坝渗漏通道排查及除险加固提供精确可靠的依据。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

滇西地区地壳上地幔电性结构与地壳构造活动的关系

本文根据滇西地区18个大地电磁测深点资料的数据处理和分析结果,对测区深部导电率在纵、横向上的变化特征进行了研究。结果表明:滇西地区深部电性为多层结构,大致可分四至五个电性结构层;深部电性结构横向变化大,明显受区域构造控制;该区上部地壳内普遍存在低阻层;上地幔高导层明显存在两个隆起区,一个以剑川—鹤庆为中心呈北北西向展布的隆起区,另一个以腾冲—潞西为轴呈南北向展布的隆起区。 本文还讨论了地壳上地幔电性结构与大地构造的关系,滇西北裂陷区盆地的形成,以及该区地震活动与深部构造的关系。

用大地电磁网法在长春等地探测上地幔电导率结构

使用长周期大地电磁测深网 (Network -MT)等技术 ,在长春和三岔河等地对太平洋板块弧后的上地幔电导率结构进行了探测。用陆地电话线或电缆接收长基线的电场 ,由设置在长春地磁台的三分量磁通门磁力仪记录磁场变化 ,得到Network -MT等观测资料的最长周期可达 10 5～10 6 s,反演结果的深度可达约 10 0 0km。 1)在两个区的 10 0～ 2 0 0 ,30 0 ,50 0～ 6 0 0km深度附近存在电性间断面 ;2 )长春测区的 850km深度存在电性间断面 ;3)平滑模型的电导率随深度增大而单调增加 ;4 )三岔河测区 6 0 0km深度、长春测区 850km深度的电导率达到 1S/m。上述结果表明 ,地幔内存在不连续界面和不均匀性 ,有些结果可与岩石学的研究结果对比。

西藏自治区谢通门县斯弄多铅锌矿区地球物理特征及找矿方向

浅成低温热液型矿床是一类主要产于陆相火山岩或与陆相火山岩有关的低温热液矿床,矿床埋藏深度浅是其最大的特点,这也使地球物理勘探方法在这类矿床的勘查中具有先天优势。本文通过对西藏斯弄多Pb-Zn-Ag多金属浅成低温热液型矿床的地球物理参数特征研究,采用激发极化法等综合物探技术在矿体外围探获具有巨大前景的Pb-Zn-Au-Ag浅成低温热液型矿体。目前单工程控制有3段矿体:顶部Au-Ag矿体,中部Au矿体,底部Pb-Zn-Ag矿体。矿体最高Au品位可达5.3g/t,Ag最高品位410g/t,Pb+Zn综合平均品位5.9%。研究结果表明,斯弄多地区林子宗群火山岩物性参数稳定,对矿体异常干扰较小,产于该套火山岩中极强硅化体中的浅成低温热液型Au矿多具有中高极化率和中低阻特征。

二维对称各向异性介质大地电磁反演

考虑一种二维构造走向与一水平各向异性主方向一致的对称各向异性介质.在这种特殊情况下,若假设电导率沿垂向和倾向表现相同的各向异性,即σzz=σyy,则得到形式完全等同于各向同性情形TE和TM极化方程的微分方程.因此,就可用各向同性完全相同的反演方法,获得二维各向异性介质的电导率.亦即各向同性介质的TE和TM极化反演结果,可以解释为对称各向异性介质两主方向上的电阻率.这为MT解释提供了新的解释途径及其理论依据.最后用由此发展起来的各向异性介质反演方法,对甘肃天祝永登一带大地电磁资料进行了反演试验。

云南景谷MS6.6地震震源区深部电性结构及其孕震环境

2014年10月7日云南景谷地区发生MS6.6地震,震源机制显示此次地震为逆走滑型,地震断层面走向140°,同时余震分布显示破裂面走向也为NNW向。文中对1条横穿景谷震区,与地震破裂面垂直的大地电磁测线数据进行了由定性到定量的全面分析,通过二维非线性共轭梯度（NLCG）反演得到了震源区较为详细的地壳电性结构。结果表明：1）震源区电性结构可以分为4层：地表以下约4km为相对低阻层,主要由中、新生代盆地沉积岩组成,电阻率10~100Ω·m;地下5~10km为相对高阻层,可能由元古界变质岩系组成,电阻率〉1000Ω·m;15~30km为中下地壳低阻层,电阻率〈10Ω·m;30km以下为壳幔过渡层,电阻率值约为30Ω·m。2）景谷地震主震发生在高阻层和壳内低阻层的分界面上。3）对余震的震源深度统计发现5km和10km两个深度范围内余震较多,与电性梯度带的位置相对应。

海洋可控源电磁场的一维反演

介绍一种海洋可控源电磁场一维反演方法,海洋可控源电磁一维正演是通过汉克尔变换求得的。采用正则化高斯牛顿法对海洋可控源电场分量和磁场分量进行反演。在一维典型海底高阻模型上进行反演方法的正确性和有效性验证。结果表明:高斯牛顿反演方法在反演初期收敛很快,数据拟合误差在10次反演迭代内即可下降到2.0左右,在反演后期收敛放缓并出现震荡收敛现象;但在20多次迭代收敛,反演结果能较好指示高阻薄层的位置,与理论模型吻合较好。

承压介质电阻率变化的方向性与主应力的关系

介质电阻率变化的方向性与主应力方向的关系研究一直受到岩石电阻率实验和地震学等学科的关注.本文在电极面4cm×8cm,6cm×12cm,8cm×16cm和4.6cm×10cm的10块分别为花岗岩、凝灰质粗砂岩(夹砾石)和细晶花岗岩标本上及100cm×100cm的1块人工合成模型上,采用对称四极法布设多位置、多极距、多方位电阻率测线,用单轴压缩、二维约束差应力压缩、低围压三轴差应力压缩和真三轴差应力压缩方式加载.其中在单轴压缩和低围压三轴压缩加载方式下,7块岩石标本中的4块被压破,3块没有被压破,只压到电阻率出现明显的下降异常时卸压.另在上述10块岩石标本中,还有3块是电阻率原始各向异性标本.将这样11块标本所获得的多位置、多极距、多方位测线电阻率资料,按从开始加载到破裂的过程,分成30%附近破裂应力段、50%附近破裂应力段、80%附近破裂应力段和100%破裂应力段,研究同一测点多方位测道中该4个破裂应力段视电阻率变化最大(最小)幅度测线方位与力源最大主压应力方位的关系,结果未发现二者之间有确定的关系.

利用磁梯度法研究我国地幔导电率

利用磁梯度法的原理，对我国地磁台网中的２５个台站１９９２年的数据进行了处理．寻找磁变化在平面上最佳多项式拟合形式，获得了２５个台站的日变４个谐波成分的较好的Ｃ值估计．通过非线性不定问题反演方法，探讨了各台站地下的导电率结构．研究指出，在我国的西南部、北部及其它地区之间Ｃ值和地下深部导电率结构存在差异．探讨了用改善梯度法研究深部导电率结构的可能性。

上海冻结粉质黏土介电常数的实测及规律分析(0.1～1GHz)

利用地质雷达对冻结工程进行无损检测中,冻土中电磁波速的确定是影响冻结壁探测精度至关重要的参数,而电磁波速主要由介质的介电常数所决定的。为此,本文采用矢量网络分析仪,实测不同含水量条件下-30℃～25℃上海长江隧道联络道灰色粉质黏土在0.1～1GHz频率段的介电常数,并建立上海灰色粉质黏土介电常数的频散经验公式。研究表明,冻结前后上海灰色粉质黏土的介电常数有显著变化;温度变化对冻结状态介电常数影响较大,对融化状态下的介电常数影响不大。为今后地质雷达用于上海地区冻结工程的探测提供重要的依据,对冻土温度场的定量反演也有重要价值。

华南地区进贤—柘荣剖面深部电性结构

为了研究华南地区的深部电性结构，探寻浅部地质过程的深部背景，布设了江西进贤至福建柘荣超长周期大地电磁测深剖面。通过剖面数据的处理、定性分析及二维反演，获得剖面岩石圈尺度的电性结构模型，并分区块对壳幔电性结构及主要断裂进行了分析。反演结果表明：1）剖面可分为4个构造单元，分别为江南造山带、华夏地块内部、华夏褶皱带和东南沿海岩浆岩带；2）武夷山与东南沿海岩浆岩带两处电性莫霍面隆起，电性莫霍面的起伏特征受控于区域深大断裂；3）剖面电性岩石圈整体表现为西薄东厚，江南造山带岩石圈一软流圈界面埋深为80～100km，华夏褶皱带及东南沿海岩浆岩带的岩石圈一软流圈界面埋深约为140km，存在一处岩石圈减薄区和两处软流圈上涌区，反映了伸展构造作用对岩石圈的不均匀改造。

2014年鲁甸M_S6.5地震龙头山镇场地高密度电法勘探

鲁甸M_S6.5地震造成大量房屋损毁及人员伤亡,其中龙头山镇房屋损毁最严重、人员伤亡最多。地震后,骡马口场地被选为恢复重建的主要场所。应用高密度电法分别对鲁甸震区龙头山场地、骡马口场地进行了勘探作业,初步认为勘探场区内地质构造复杂,断裂发育,构造展布以北东、北西向为主。龙头山场地地层较为破碎,场地内存在一洪积扇,是造成其上建筑物破坏严重的重要因素;骡马口场地地形开阔、地势平坦,是地震恢复重建的有利场所,场地内存在断裂活动的迹象,建筑选址时应注意避让。同时,认为高密度电法具有高效快捷,资料分析处理相对简单,便于震后断裂构造快速判断和场地快速评估。

有耗媒质中任意入射角电磁波传播衰减特性研究

为提高无线电波透视技术的探测精度,给出了含入射角度参数的振幅衰减常数表达式。指出在工作频率和媒质参数一定的前提下振幅衰减常数与电磁波入射角度两者满足正弦关系,在0～π/2区间,振幅衰减常数的值随入射角度的增大而增大。采用改进的振幅衰减常数计算得到的数据进行无线电磁波层析成像,结果表明:改进后的振幅衰减常数计算得到的数据层析成像效果显著优于经典振幅衰减常数得到数据的层析成像效果,层析成像剖面图与实测地质剖面吻合较好。证明了采用改进后的振幅衰减常数可以在一定程度上提高无线电波透视的精度。

碳酸盐岩的声波特性研究及其应用

基于岩溶地区碳酸盐岩试样室内声波测试分析发现:(1)泥质灰岩和角砾状灰岩的波速比普通灰岩、灰质白云岩比一般白云岩和角砾白云岩的高。(2)灰岩的声波、密度略大于白云岩的声波、密度,灰岩的动弹性模量、剪切模量和体积模量也比白云岩大。(3)溶蚀程度和微小结构面对碳酸盐岩中波的传播速度影响较大,灰岩波速随风化程度的提高而降低。(4)纵、横波速与岩石的密度具有线性关系,利用密度、波速、纵横波速比或泊松比可初步判断碳酸盐岩在岩性上的差别。(5)声波测试和单轴抗压强度试验求得的岩石的弹性模量具有一定的相关性,利用声波测试结果可以推求实际工程中计算、设计所需的力学参数。

高密度电法在大幕山水库渗漏隐患探测中的应用

针对传统土石坝渗漏安全隐患探测方法的不足,采用高密度电法对通山大幕山水库土石坝渗漏安全隐患进行了无损探测,以检查评价高密度电法在中小型水库土石坝渗漏安全隐患探测中的有效性和适用性。试验研究结果表明,高密度电法可以用于查明土石坝渗漏通道位置或进行疑点提示,为大坝除险加固和后续处理提供科学参考依据。

高压条件下含导电矿物的人工砂岩复电阻率研究

天然岩样由于孔隙结构复杂、骨架成分非单一,导致复电阻率研究困难。考虑到根据理想模型制作的人工岩样能够更好地进行实验研究,选用黄铜粉、黄铁矿砂、石墨粉、环氧树脂等材料,人工合成了不同矿物含量的柱状标准岩样,在不同高压条件下使用AutoLab-1000设备测量了标样的复电阻率,并基于Debye分解模型反演获得了人工砂岩标样的零频电阻率、极化率、时间常数等参数;详细讨论了各个模型参数与导电矿物含量、连通性、地层压力等因素的关系,研究发现地层压力和矿物成分对极化率有较大的影响。研究结果对认识高压条件下人工砂岩标样的电性特征具有实际意义。