基于多采样率FIR数字滤波技术的CSAMT信号提取

在可控源音频大地电磁测深(CSAMT)中,通过接收机同步记录发射频率的信号,以获取高质量的观测数据。但受环境电磁干扰的影响,接收系统观测得到的原始资料是包含多种频谱的时间序列,这种时间序列中所包含的无用信息常常淹没了发射频率的信号。通过分析CSAMT时间序列的特征,将多采样率FIR数字滤波技术引入到CSAMT的信号提取中。实测资料的数据处理结果表明,运用该方法能有效提取待测信号并压制噪声,使处理后的结果更接近于实际,可取得较满意的效果。

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探测系统的低功耗高精度同步时钟源设计

为了提高可控源音频大地电磁法(CSAMT)探测系统同步测量精度和降低系统功耗,在借鉴电力系统频率偏移校准设计思想的基础上,提出低功耗、数字化实时校准时钟基准源频率偏移技术。对全球定位系统(GPS)秒脉冲特性与晶体振荡器特性进行分析,设计以GPS秒脉冲为基准对晶体振荡器频率偏移进行脉冲补偿的方法;对脉冲补偿过程中的误差均分算法进行研究,实现基于温补晶振(TCXO)的低功耗高精度时钟源设计。研究结果表明:同步测量精度低于318 ns,时钟源功耗低于100 mW,有效地保证了时钟基准源输出频率的精度,降低了仪器野外工作功耗,提高了仪器野外工作效率。

可控源音频大地电磁法(CSAMT)一维全区Levenberg-Marquardt反演方法

将Levenberg-Marquardt这一全新反演方法引入可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘探的全区数据反演,提高了CSAMT勘探的深度,避免了测深数据的浪费。Levenberg-Marquardt反演的核心是引入变阻尼的思想,在反演的过程中根据向量各个分量的收敛速度的不同,给定不同的阻尼因子,实现反演的自适应化,这样就大大增加了整个反演的收敛速度和反演精度。反演中采用改进的Bostick变换作为初始模型,减少了反演的迭代次数。

改进遗传算法的CSAMT一维反演

传统的可控源音频大地电磁法(CSAMT)反演方法属于线性或者局部线性,大都依赖初始模型.而遗传算法因其不依赖初始模型的特点而应用到CSAMT反演中.但是,标准的遗传算法存在早熟、局部收敛等问题.针对这些问题,对标准的遗传算法进行改进,采用排序法和最优保留策略相结合的选择算子,增强其种群多样性并保证其收敛性;采用父子竞争策略和自适应概率法相结合的交叉算子,能够防止好的父代个体被淘汰,又具有适应性.通过理论模型进行算法仿真验证,证明其有效性,说明改进遗传算法较标准遗传算法在CSAMT一维反演中有明显的改善.通过对实测数据进行反演,其结果与地质资料吻合,证明了其适应性.

一个CSAMT非平面波效应的实例及数值分析

本文以实例结合数值模拟说明CSAMT中非平面波效应对资料解释的重要影响。实际数据测量于河南卢氏县,在同一条测线测量,发射源长度1.3 km,收发距离分别为4.5 km和7 km。通过对数据进行必要的校正后进行了光滑模型反演,为了对比反演结果,整个处理过程的参数都保持一致。反演的电阻率断面显示,两种收发距离反演的电阻率断面其异常形态基本一致;但在电阻率的数值上,4.5 km的收发距离反演的电阻率较7 km的大。分析发现上述现象主要是源的非平面波效应造成的,并通过三维正演数值模拟得到了验证。由于在有限收发距离时,计算卡尼亚视电阻率靠近源受非平面波效应影响偏大,远离源后,该视电阻率趋于平面波视电阻率。因此,为了采用目前的可控源音频大地电磁测深解释理论,要求收发距离尽可能大。否则,必须采用带源效应的真正可控源电磁反演技术完成数据分析。

斑岩型铜矿床带条件约束的CSAMT数据精细处理和反演解释

金属矿产地球物理资料的反演中,数据的自动反演往往会出现反演模型与客观地质情况不符的现象,而带已知条件约束的反演,能限定反演模型的埋深、形状、尺寸、物性变化的范围等,使反演的地电模型更切合实际。以可控源音频大地电磁法(CSAMT)在广西某斑岩型铜矿床的应用为例,考虑了CSAMT方法的有效性、分辨率和岩矿石物性及矿床特征等因素,使用浅部已知矿体、围岩等条件反演剖面地电模型,对深部矿体进行了定位和预测,经钻孔工程验证,取得了显著的找矿效果。

CSAMT法在高速公路长大深埋隧道勘察中的应用研究

CSAMT法是一套综合了MT和AMT各自优点的电磁自动采集和处理系统.本文介绍了CSAMT的原理、特点、工作方法和资料处理.该系统首次运用于高速公路长大深埋隧道勘察中,结合其它手段,成功解译出了隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的位置,为划分隧道围岩类别提供了较好的依据,同时也为高速公路长大深埋隧道提供了一种新的勘察方法.

基于互相关算法的CSAMT接收信号处理研究

针对可控源音频大地电磁法(CSAMT:Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric)实际勘探中,因深部目标体响应信号微弱、测量环境噪声严重等特殊情况而导致接收信号的清晰度大大降低的问题,提出一种基于互相关算法的CSAMT接收数据去噪处理的新方法。该方法利用发射信号与接收信号之间相关性强,与随机噪声相关性弱的特点,设计发射信号电流波形记录器,将接收信号和发射信号作互相关处理,滤掉噪声等干扰信号。实验结果表明,该方法可压制噪声,可提高CSAMT测量的准确性。

CSAMT野外工作方法的研究与应用

研究目的:当前,由于铁路的发展,线位深入到采空区的情况逐渐增多,给选线带来一定难度,一直以来,如何利用物探方法提高采空区勘察精度是一个难题。传统的物探方法工作效率低,勘探精度达不到要求,通过对本次工作的研究,目的是提高物探对铁路地质采空区勘察的探测精度及工作效率。研究结论:通过研究得出:(1)影响CSAMT数据质量因素除不可控的人文噪声外,还有可以控制的电极距的长度误差、电极距的水平方向偏差、磁探头水平方向偏差等非人文因素;(2)通过对上述非人文噪声的研究,可减少外业采集产生的视电阻率误差,获得可靠、准确的地电信息;(3)将本次研究应用在铁路地质采空区勘察中,结合采空区地质问题所具备的物性特征及大地电磁解释原则,可提高物探对采空区勘察的探测精度和分辨率,满足铁路地质采空区勘察的需求;(4)本研究成果可用于指导类似采空区项目的勘察工作。

鄂尔多斯盆地北西缘伊和乌素地区CSAMT勘查效果评价

基于伊和乌素地区CSAMT资料,结合地形地貌、人文电磁干扰条件以及方法的有效勘查深度与收集钻孔验证情况分析,对方法的勘查效果进行了评价。研究表明:研究区地形地貌条件较好、人文电磁干扰可控;方法勘探深度可靠,成果反映的3个电性界面、四层地电结构,与钻孔揭露情况基本相一致,在该地区具有较好的勘查效果。

可控源音频大地电磁测深（CSAMT）新技术原理与应用

结合广梧高速公路石牙山隧道及茶岭顶隧道的探测，就可控源音频大地电磁测深（CSAMT）方法对隧道区域断层构造的探测问题进行了分析、研究。说明CSAMT法可用于探测断层产状的发育情况，为分析工程地质问题提供基础性资料，并且可以很好地指导钻探工作的布置。

物探技术在特长隧道工程勘察中的应用

特长隧道常常穿过复杂地质环境,采用传统钻探法进行勘察时难以获得全面的地质信息,应用物探技术加以补充能够更好地指导后续工程建设。介绍了可控源音频大地电磁法(CSAMT)的基本原理及标量测量法的使用步骤,结合工程实例,论述了该方法的实际应用过程。表明应用该方法可以降低隧道施工中可能遇到的风险,更好地保障工程安全。

可控源音频大地电磁测量(CSAMT)方法在寨上金矿区的应用

寨上金矿地表第三系和第四系地层覆盖厚,因而地表找矿和深部矿体定位较难。针对勘查现状,开展可控源音频大地电磁测量（CSAMT）工作。在贯穿寨上矿区南北矿带的16线开展CSAMT测量工作,结果显示南北矿区的电阻率存在显著差异。通过16线电阻率二维反演,扎麻树背斜呈北陡南缓,核部较陡立的形态。破碎蚀变带（矿体）位于高、低阻异常的梯度带上,揭示出10条破碎蚀变带（南、北矿带各5条破碎蚀变带）与已知构造带和矿脉分布套合较好。对寨上矿区南矿带测区范围勘探线进行了电阻率测量工作,43~95线CSAMT测量联合剖面显示,各矿脉深部存在较大的找矿空间,扎麻树背斜核部的35号脉总体北倾,异常下延深度较大,深部具有找矿潜力。可控源音频大地电磁测量工作解决了寨上金矿构造展布问题,探索其南、北矿带深部矿脉分布规律,为该矿区深部勘探提供了理论依据。

基于CSAMT电场分量的电性标志层深度校正技术及应用

可控源音频大地电磁(CSAMT)是探测含煤地层富水区及采空区的重要地球物理方法,但其探测深度误差比较大,采用电性标志层进行深度校正,达到精确解释地层的目的。首先,提出基于电场单分量视电阻率计算方法,只需通过平移即可获得全区视电阻率,无需迭代,简单快速。接着,分析视电阻率微分极值与电性标志层的关系,通过测井电阻率曲线识别出电性标志层,然后通过比值计算深度校正系数,在全区进行插值得到任意测点的校正深度。对新元煤矿31004工作面R280测线数据进行深度校正处理,结果表明:校正后的深度和实际地层基本吻合。最后,通过已知充水采空区边界、淋水点以及钻孔揭示的结果进行对比验证,达到了预期效果。该方法为CSAMT在含煤地层进行精细化数据处理和解释提供了新的思路。

基于OpenMP一维CSAMT正演并行计算研究

电偶极子场源在水平层状介质中传播的电磁场的数值解是通过求解含有零阶和一阶贝塞尔函数的积分(汉克尔变换)所得,可控源音频大地电磁法(CSAMT)一维正演计算就是计算各个频率的视电阻率,使用传统串行方式对频点逐一计算,速度相对较慢。本文旨在使用Intel Visual Fortran 2013和VS2012软件,编写基于OpenMP的CSAMT一维正演并行计算程序。与一维CSAMT串行程序的对比:相同的计算量下,并行程序运行时间少于串行运行时间,计算量越大并行加速比越明显;验证了并行程序的可行性,为CSAMT多维复杂模型正演计算提供了并行研究基础。

CSAMT法在复杂地质条件区探测中的应用研究

引水工程隧洞由于其线路长、埋深大等特点,往往地质条件相对复杂,而隧洞沿线岩性变化、隐伏断层问题是关系到隧洞选线以及后期施工阶段的关键技术问题,常规的地质勘察最有效的手段是地面地质测绘、钻探、平硐勘探等手段,但由于大型引水工程隧洞埋深大、洞线长、穿越的地质单元复杂多变,技术难度大,而钻探、平硐勘探等手段耗时长、成本高,一定程度上不能满足勘察设计工期及成本要求.CSAMT法利用不同岩性和相同岩性不同辅存结构间所反映的电性特征差异,高效快捷地进行围岩级别划分和断裂破碎带判别,为复杂地质条件下的隧洞设计和施工提供资料依据.以某引水工程的CSAMT探测为例,对岩性变化、围岩分级和不良地质体圈定进行了分析.

CSAMT在河南某铝土矿区深部勘查中的应用

应用可控源音频大地电磁法,在河南新安县石寺—北冶铝土矿区进行隐伏铝土矿勘查。结果表明,利用该方法能够反演奥陶系灰岩古地形界面,推断铝土矿含矿岩系的赋存空间,预估算铝土矿潜在资源量;该方法探测深度较大,能满足深部铝土矿勘查需要;根据可控源方法断面电阻率等值线,可较清晰反映地层的产状,进而根据电阻率值划分地层。

大功率CSAMT法在广西朋村铅锌矿区深部成矿潜力评价中的应用

朋村铅锌矿区位于广西大瑶山铅锌多金属成矿带内,矿体呈层状、似层状、透镜状产于下泥盆统上伦组北东向层间断裂内,赋矿围岩为白云岩。矿区已有探矿工程控制矿体赋存标高50～-150 m,控制深度较小;物性测量结果显示铅锌矿石视电阻率平均值为2 500Ω·m,而赋矿围岩白云岩视电阻率平均值为29 542Ω·m,物性差异显著。为评价矿区深部成矿潜力,本次研究采用大功率可控源音频大地电磁测深法开展了视电阻率测深,测量结果表明矿区内己控制矿体均位于低阻异常内或低阻异常上盘,与低阻异常产状一致,两侧围岩总体表现为高阻。测量断面上低阻异常向深部可延伸约600 m,延伸较大,矿区深部仍具有较大成矿潜力。

CSAMT相位校正及其在煤矿采空积水区探测中的应用

可控源音频大地电磁法(CSAMT)磁场数据易受电磁干扰,且会导致相位数据质量严重下降。采用参考邻近测点高质量的相位数据,并结合最小二乘拟合及插值的方法,对受影响的相位数据进行校正。经正演模拟处理分析发现:三次多项式插值效果较好,不但能够更准确地还原相位曲线的变化特征,而且将校正后的相位数据参与到反演计算中,使反演结果更加准确、可靠。将该方法应用于山西某矿采空积水区探测,探测结果较为准确地反映了已知采空积水区的范围。