The Modeling of 2D Controlled Source Audio Magnetotelluric (Csamt) Responses Using Finite Element Method

This paper presents the modeling of 2D CSAMT responses generated by horizontal electric dipole using the separation of primary and secondary field technique. The primary field is calculated using 1D analytical solution for homogeneous earth and it is used to calculate the secondary electric field in the inhomogeneous Helmholtz Equation. Calculation of Helmholtz Equation is carried out using the finite element method. Validation of this modeling is conducted by comparison of numerical results with 1D analytical response for the case of homogeneous and layered earth. The comparison of CSAMT responses are also provided for 2D cases of vertical contact and anomalous conductive body with the 2D magnetotelluric (MT) responses. The results of this study are expected to provide better interpretation of the 2D CSAMT data.

CSAMT在贵州省大林硫铁矿山水文地质勘查中的综合应用

二叠系上统吴家坪组是矿区硫铁矿层的主要赋矿层位,同时也是地下水的储水地层,为了使硫铁矿生产安全得到保证,借助CSAMT物探手段对矿区的地下水进行勘查。通过勘查矿区赋矿层位茅口组顶界面岩层富水区分为东、中、西三个区块,其中东区岩溶裂隙较发育,岩石相对破碎,视电阻率明显较周围低,为富水区,面积最大。综合评价矿区水文地质属于由裂隙形成的岩溶裂隙发育,富水性相对较强,地下水受上部含水层垂向补给,并通过裂隙向茅口灰岩深部径流排泄到湘江。

CSAMT法在山东蓬家夼地区层间滑动角砾型金矿成矿预测中的应用

CSAMT(可控源音频大地电磁 )法是 80年代中期兴起的一种测量卡尼亚电阻和相位的电磁测深高技术 ,它轻便、快速、探测深度大、横向分辨率高、抗干扰性能强 ,是寻找金属矿产资源、地下水、石油天然气等及进行大型工程地质探测的一种有效手段。简要介绍了CSAMT法的工作原理 ,比较详尽地论述了CSAMT法在山东乳山蓬家夼地区新发现的层间滑动角砾岩型金矿上的资料处理。

CSAMT方法对虎跳峡龙蟠右岸变形体的反应特征

为了查明虎跳峡龙蟠右岸斜坡变形体的形态和结构,从而对其稳定性进行综合评价,利用地球物理手段做了CSAMT方法的勘察工作。结合地质信息得到了关于斜坡变形体的分布范围、规模及内部不均匀性的结果。认为该结果对认识变形体的特性提供了物性依据,为进一步综合评价其稳定性及可能引起的地质灾害提供了地球物理证据。

三维三分量CSAMT法有限元正演模拟研究初探

首先从麦克斯韦方程出发,用伽里金方法推导了三维三分量CSAMT法的有限元方程.在研究过程中,认识到加入散度条件的必要性,在公式中强加了散度条件,提高了解的完备性.其次将成功应用于二维线源频率域电磁法有限元模拟中的两种技术推广到三维中,一是边界条件统一采用一阶吸收边界,使线源产生的电磁波在边界上按波的传播规律被吸收,以降低平面波假设造成的影响;二是总体系数矩阵的存储,用两个二维数组分别记录总体系数矩阵的非零元素及其在总体结点编号中所处的位置,使总体系数矩阵的存储量达到最小的同时,物理意义明确,迭代求解时迅速简便.最后用均匀半空间模型进行了验证.

CSAMT法在贵州遵义锰矿整装勘查中的运用

为了提高找矿勘查效率,查清锰矿在深部的空间位置和深部构造的发育情况,在贵州省遵义锰矿区首次开展了可控源音频大地电磁法(CSAMT法),采用V8多功能电法勘探系统,选择深溪大型锰矿床延伸部位由西向东布设了4条CSAMT剖面。通过二维反演计算,结合研究区地质特征和岩矿层物性特征,对测量的4条剖面岩矿层及构造特征进行精细的解释,为确定岩矿层在深部空间的位置提供了重要信息。通过钻探验证,其揭露的层位、构造位置和CSAMT方法解释结果吻合较好,找矿效果较为显著,CSAMT法有望作为重要手段在同类型的锰矿找矿预测中推广运用。

CSAMT法在松辽盆地南部砂岩型铀矿勘查中的应用

介绍了CSAMT法在松辽盆地南部砂岩型铀矿勘查中的应用。通过成果分析及部分钻探资料验证,认为该方法是探测深部地质构造的有效方法之一,在我国中新生代盆地的砂岩型铀矿勘查中具有较好的应用前景。

CSAMT法在松辽盆地伊胡塔地区嫩江组中的定位应用

上白垩统嫩江组不仅是松辽盆地南部重要的生油层系,而且在本区砂岩型铀成矿中也起着非常重要的作用。从ZK4孔的方法过井测深试验以及地电结构的对比分析入手,对探区内嫩江组的空间分布范围进行了分析研究,通过钻探施工,证实了CSAMT法应用的有效性。

CSAMT法在煤矿隐伏断层探测中的应用

隐伏断层在我国煤矿大量存在,对煤矿的施工设计带来了很大的困难,威胁着煤矿生产安全。本文介绍了可控源音频大地电磁测深法的工作原理,并对隐伏断层的电性特征进行了正演计算。通过在山西某煤矿的实地探测分析可知,隐伏正断层的异常表现一般为横向电阻率等值线发生错断、并伴有同向扭曲现象,有比较明显的密集梯度带。此探测方法是煤矿隐伏断层探测的又一种新的手段和方法。探测结果证明利用此种方法进行煤矿隐伏断层超前预测是可靠的。

三维CSAMT法非结构化网格有限元数值模拟

考虑到可控源音频大地电磁法(CSAMT)电偶极发射源与地下介质的三维结构特点,本文采用非结构化网格剖分技术,开展了三维CSAMT方法有限元数值模拟研究,将三维电磁场的背景场和异常场分别求解,避免了电偶极发射源的奇异性问题,并减小了计算区域.推导了三维异常电场遵循的有限元方程,加入散度条件进行约束以消除电场伪解;对非结构化网格单元采用高斯加权平均算法,得到了精度较高的异常磁场.针对层状介质模型,与积分方程法对比,验证了有限元算法的正确性;计算分析了典型三维地质模型的电磁响应,异常体反映明显.结果表明本文算法正确、可靠,适用于三维地质模型的CSAMT方法正反演研究.

隐伏煤矿区CSAMT法煤系地层勘查研究

对于复杂地形山区深部煤系地层的勘探,可控源音频大地电磁法(CSAMT)是比较有效的一种方法.在福建山区应用CSAMT法对隐伏矿区煤系地层进行了勘查研究.根据复杂山区数据采集的特点,提出了针对该地区的地形改正和静态校正的数据处理方法,分析了原始曲线特征并比对反演结果.结果表明,对有严重静态影响的原始数据采用有阀值的全剖面比较静态校正处理后,反演模型的响应曲线和原始曲线的拟合误差均小于6%.煤系地层在CSAMT反演电阻率断面上表现为中低阻,和上覆介质有明显的电性差异.结合研究区地质资料,对CSAMT反演结果进行了地质解释,划分了地层并圈定了有希望的煤系范围.

CSAMT法和高密度电法探测地下水资源

我国乃至世界目前都面临若严重的水资源的短缺，利用新技术、新方法合理勘探开发并利用水资源，是经济腾飞的关锭．本文概述了ＣＳＡＭＴ方法和近几年来发展起来的高密度电阻率找水方法，列举了两种方法应用的实例，实践表明这两种方法是水资源勘查的有效手段．

深埋长隧道洞线岩性CSAMT法分析研究

深埋长隧道的地球物理勘查工作主要是探测洞线高程附近的隐伏不良地质体的赋存情况。深埋长隧道的不良地质体主要为断层和破碎带,可控源音频大地电磁(CSAMT)法对于勘查这些不良地质体则是比较有效的一种方法。对西南一改建铁路进行CSAMT法勘查隧道洞线不良地质体的研究。结合CSAMT法对于本区的原始数据的质量要求,以及后期数据处理,特别对正常地层和存在断层、破碎带等不良地质体的典型视电阻率–频率曲线进行分析,了解这些特征构造的电性响应;对经过圆滑处理后数据进行反演,反演后的数据与原始数据进行拟合比对,判释反演的合理性。结合研究区钻孔所获得的地质信息,对CSAMT结果进行地质解释和验证。研究结果表明,CSAMT法在勘查深埋长隧道岩性分析方面具有可行性,对于隧道施工有一定的指导意义。

CSAMT法在内蒙古某古河道砂岩型铀矿勘查中的试验应用

古河道砂岩型铀矿床是具有较大经济效益的铀矿床类型之一。笔者在内蒙古某建造内古河道砂岩型铀矿床上,选择CSAMT法进行了试验性应用。通过钻探与成果资料的对比分析,认为CSAMT法对古河道的空间定位具有较好的探测能力,是探测古河道可能的有效方法之一。

CSAMT与SIP物探组合法在河南省栾川山区隐伏金属矿勘查中的应用

目前隐伏金属矿产勘查的深度逐渐加大,勘查区也逐渐向工作程度相对较低、情况更加复杂的山区转移,常规的、单一的物探方法在勘探深度及精度等方面都已经无法满足目前勘查的需要。针对这种情况,本文提出可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)与频谱激电法(SIP)的技术组合,并将其运用于河南栾川山区隐伏金属矿勘查实践中。结果表明该方法组合具有勘探深度大、对异常区分能力强、深部分辨率高等特点,是一种有效的勘查技术手段。

2.5维有限元法CSAMT数值反演

2.5维有限元法CSAMT数据反演是建立在2.5维有限元法正演模拟和CSAMT-RRI灵敏度矩阵近似计算以及拟一维反演方法基础上的一种反演方法。它是一种快速松驰算法型的CSAMT数据反演方法。该法采用2.5维正演模拟,利用CSAMT-RRI方法近似计算的灵敏度矩阵,既符合精度要求,又提高了计算速度,而且在计算中采用拟一维反演减少了对灵敏度矩阵的大量代数运算,进一步加快了计算速度。文中通过两低阻体上覆导电层模型进行数值反演,结果表明倾斜低阻体能得到较好地归位,但反演的模型结构的异常范围要比真实模型大,倾斜异常体在深度方向上也有下拉现象。尽管如此,模型反演与真实结构的拟合曲线均方根误差除个别点外都小于2,达到了较好的拟合。

试论HACSAMT法

ＨＡＣＳＡＭＴ法在不增加任何设备、工作人员、工作时间的前提下，观测基波信号的同时，采集其高次谐波的振幅和相位的数据，大大地提高了劳动效率，而且，由于运用了谐波的有用信号，加密了ＣＳＡＭＴ法勘探的频率，从而。

有限元法2.5维CSAMT数值模拟

目前国内大多数CSAMT资料处理都用一维反演方法,即假定地球介质是水平层状地电结构,这对于横向变化较大的介质结构的反演则是不真实的.为了合理的模拟可控信号源的三维特征应该使用三维有限元方法.受计算机内存和计算速度的限制,三维方法的实用化受到约束.在许多情况下,地电结构沿走向变化很小,只沿倾向发生变化.这种地电结构是二维的,而人工源是三维的,因此CSAMT资料的观测可用2.5维有限元方法进行数值模拟.本文从麦克斯韦方程组出发,建立了2.5维有限元CSAMT数值模拟方法,其核心是把地电参数变化小的走向方向转化成波数域,用一系列波数模拟三维源的特征.用一个横向均匀的三层地电结构模型展示了2.5维数值模拟的特征,并和一维模拟结果进行了比较,证实了有限元方法2.5维CSAMT数值模拟的可靠性.在此基础上对一个地电结构已知的实际模型进行了2.5维数值模拟并和该剖面的野外实测剖面数据进行了比较,进一步有效地说明了本文介绍的2.5维CSAMT数值模拟方法是仿真和可靠的,为在此基础上的2.5维反演打下了良好的基础.

强干扰矿区中广域电磁法与CSAMT探测效果对比

安徽某铜矿区由于电磁、人文干扰严重,传统的电磁法无法取得有效的数据,抗干扰能力较强的CSAMT法在该区检查点数据均方相对误差达到了53.6%,勘探效果较差。将广域电磁法应用到该矿区,取得了质量较高的数据,平均相对均方误差为5.6%。与相同剖面上的CSAMT法反演结果相比,广域电磁法的反演结果与地质资料吻合,深度误差小于10%,矿体的位置与钻孔信息相符。试验结果表明,广域电磁法具有较强的抗干扰能力,可用于强干扰矿区探测。

CSAMT法过渡区电磁场的特征

通过对卡尼亚视电阻率法频率测深曲线的分析,发现卡尼亚视电阻率与远区电场分量Ex的视电阻率曲线在过渡区出现相交的现象。对产生这种现象的物理机制进行了探讨,并提出在过渡区卡尼亚视电阻率曲线的一个改正方法。改正后的卡尼亚视电阻率曲线与实际地层电性比较吻合。