基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法研究

本文针对Groom-Bailey分解法在消除地表电性不均匀体对MT数据的畸变效应时存在的问题引入遗传算法,对基于传统线性最优化方法的GB分解算法进行改进,提出基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法.通过对理论合成数据以及三维/二维模型正演数据的分解试验,并且对青藏高原北缘阿尔金断裂地区实际MT数据进行分解处理,证明了基于遗传算法的GB分解能够更加有效地校正三维/二维情况下近地表三维电性不均匀体所造成的畸变影响.最后,在已有算法基础上,研究了基于遗传算法的多频率GB分解算法和MT数据静校正算法,并通过实际MT数据的处理证明了这些算法的有效性.

大地电磁数据三维反演技术在隐伏断裂勘察中的应用：以郯庐断裂宿迁段为例

应用音频大地电磁测深法(AMT)对郯庐断裂宿迁段隐伏断裂进行勘察研究,共布设3条AMT剖面,获得61个测深点,并对所获得的AMT数据进行电性主轴分析和维性分析,采用二维反演和三维反演算法,得到了可靠的地电模型。通过基于阻抗张量Groom-Bailey分解方法的电性主轴分析得到,从浅部到深部,电性主轴方向较为一致,约N60°E,这与浅层地质填图资料略有不同(浅表地质资料显示断裂走向约N20°E),这一角度推断为郯庐断裂主断裂或者其分支在地下的走向。应用基于相位张量分解的维性分析,得到郯庐断裂宿迁段在部分深度范围内表现出一定的三维特征,因此单纯采用传统的二维反演方法不能够准确反映地下构造信息,需要同时采用二维反演方法与更先进的三维反演方法对其进行建模来研究隐伏断裂带的产状信息。通过二维反演和三维反演结果对比看出,三维反演能全面反映断裂带的倾向、走向、延伸深度等信息,反演模型更为可靠。最后把三维反演模型垂直切片和水平切片分别与放射性元素探测剖面测得的氡元素异常曲线对比,也得到很好的对应。综上所述,大地电磁数据维性分析和电性主轴分析在隐伏断裂勘查中是非常必要的,对于复杂异常体,三维反演比二维反演能更加全面可靠地反映构造信息。

华北大地电磁测深阵列观测实验与岩石圈导电性快速成像模型

关于中国大陆岩石圈导电性结构研究越来越引起人们的重视,而目前研究大陆岩石圈导电性结构的主要方法是大地电磁测深(Magnetotelluric sounding).为此,在国家项目"深部探测技术与实验研究(SinoProbe)"专项里开展了"大陆电磁参数标准网实验(SinoProbe-01)"研究,完成了华北1°×1°地理坐标网度的大地电磁测深"标准点"阵列(Array)观测.本文详细论述了华北SinoProbe-01项目1°×1°MT"标准点"阵列观测实验的概况,以及通过精细的MT数据处理和一维Niblett-Bostick变换快速成像,所获取的华北地区岩石圈导电性三维成像模型.在分析华北岩石圈导电性结构特征的基础上,从电性结构角度把华北与邻区岩石圈划分为胶辽、燕山、鲁西、太行—吕梁等低导电性(高电阻率)块体,内蒙古、阿拉善和祁连中等导电性块体和黄淮、鄂尔多斯、秦岭良导电性(低电阻率)块体,进一步从导电性的角度证实了华北克拉通是由多个块体集合而成的观点.

鄂尔多斯地块—扬子地块深部电性结构特征及其动力学意义

位于青藏高原东北缘的秦岭造山带在大地构造上南接扬子地块、北接华北地块,是特提斯构造域和古亚洲洋构造域的转换带。本文基于对一条起始于扬子地块,穿过秦岭造山带和鄂尔多斯地块,到达河套地堑的南北向大地电磁测深剖面的研究,探讨秦岭造山带和其北侧的鄂尔多斯地块、南侧的扬子地块之间的接触关系,以及青藏高原物质东北向逃逸等地学问题。对实测数据进行了张量阻抗分解和维性分析等工作,并对剖面进行了二维反演,获得岩石圈电性结构模型。根据电阻率模型认为:在秦岭造山带北部发现大规模"瓶颈状"分布的低阻异常体(C2),可能为华北、华南地块双向俯冲前缘地幔物质的上涌通道,或者是青藏高原中、下地壳物质沿秦岭造山带中构造薄弱位置向东逃逸的通道;在秦岭造山带和大巴山弧形带边界处发现南倾的低阻异常(C1),解释为大巴山弧形带北缘的逆冲断裂在电性上的反映;电性结构模型中,扬子地块高阻异常体(R2、R3和R4)向北倾斜至秦岭造山带下方,而北部鄂尔多斯地块的高阻异常体(R5和R6)向南倾斜至秦岭造山带下方;高阻异常通常被认为是稳定岩石圈的反映,据此推断这两组相向俯冲至秦岭造山带下方的高阻异常是华北地块和扬子地块向秦岭造山带下方汇聚的电性结构探测依据;鄂尔多斯地块南、北电性差异较大,北部中、下地壳大规模分布电阻率值在3~100Ω·m之间的低阻异常体,可能为地幔上涌导致的局部熔融或含盐流体共同作用的结果。

高密度电阻率法比值参数基于阻尼最小二乘反演

三电位电极系中装置的探测精度和数据处理方法的研究一直是地球物理工作者研究的一个热点,同时也存在很大的争议。利用正演模拟结果讨论了岩溶地区几种可能存在的地质条件下三种装置的探测精度,发现β装置和γ装置的探测效果明显优于α装置;然后利用正演计算得到的数据合成比值参数(T),对合成数据T进行最小二乘反演,发现T值反演结果和视电阻率反演结果一致,并在噪声影响较大的区域,T值反演结果优于T值等值线图,可作为判断异常体特征的一个依据,也可验证视电阻率的反演结果,弥补由于噪声对某种单一装置探测效果的影响。以义马某地的水文地质勘察为例,T值最小二乘反演结果表明,在含水低阻区域T值也呈现小值异常,且显示的异常体边界准确,结构特征明显。利用T值反演对数据处理具有重要的意义,应予以重视。

便携式三分量磁场测量模块

高精度磁场测量模块主要用于地质、地球物理、国防等科学领域。现有的三分量磁场测量模块存在便携性差(需要连接PC交互)、本底噪声水平高、续航时间短等不足。针对现有磁场测量模块的不足,对便携式三分量磁场测量模块进行研发,研制了高精度数据模块,开发了Android手机端控制程序,并进行了性能指标测试。测量模块支持Android手机端交互,具有本底噪声水平低(动态范围>121dB@fs=1000 Hz)、同步精度高(时间漂移±0.87 ms/day)、续航时间长(可连续工作一周)、扩展性强(支持多种磁通门传感器)的特点。便携式三分量磁场测量模块设计便携、简单易用,适合野外测试使用。