地—井瞬变电磁法三维正演研究

地—井瞬变电磁法是一种使用较多的瞬变电磁法工作装置。鉴于现今国内外对其正演研究还比较少,在此实现了基于一维解析法和矢量有限单元法的地—井瞬变电磁法一维和三维正演。通过对比层状介质的一维解析解和水平板状体地电模型的数值解,验证了矢量有限单元法用于模拟地—井瞬变电磁法的有效性;通过对低阻块状体地电模型进行三维正演,分析总结了矩形回线源激发瞬变电磁场随时间和深度变化的扩散规律。

回线源三维地—井瞬变电磁法FDTD数值模拟

采用时域有限差分方法(FDTD),以回线源作为激发源。对均匀半空间和垂直断层面进行正演模拟。分析得出:在均匀半空间中,随观测时间延迟,感应电位先增大后减小,响应极大值向下移动;瞬变场在垂直断层面产生突变,在曲线上表现为峰值,低阻体产生响应直观明显,而高阻体响应无变化;对含有低阻体垂直断层面进行正演模拟,异常响应随断层面两侧异常体的电阻率比值增大而增强,识别能力强。研究结果为定性解释地—井瞬变电磁法异常和判断断层面提供参考依据。

地—井瞬变电磁资料矢量交会解释方法

以往地—井瞬变电磁法资料解释研究主要为定性解释。本文在瞬变电磁等效涡流的理论基础上,通过研究等效场矢量的空间特征,发现感应二次场矢量的方向与一次场强度、观测点距离及观测时间均无关,只与观测点的方位有关,经简单的修正,二次场特征矢量就可以交会于异常中心位置。研究的地—井瞬变电磁矢量交会法是一种新的定量解释方法,该方法通过绘制每个测点的特征矢量,根据异常区矢量交会于一点的规律,确定异常中心位置。分别采用理论模型和实测资料对该方法进行了验证,结果表明矢量交会法能够对井旁盲矿中心位置进行较准确地定位。

电性源地—井瞬变电磁异常场响应特征初步分析

地—井瞬变电磁法是在地面发射、井(钻孔)中接收的装置形式,能够利用已有钻孔使接收探头深入地下更加接近目标体,获得更加可靠的信息。该装置对于深部低阻体,尤其当存在低阻覆盖层、矿化等地质干扰情况下,对于规模不大的深部良导矿体的探测能力较强。相对于磁性发射源,电性发射源勘查范围更广,适合地形起伏矿区开展工作。本文旨在通过研究电性发射源条件下钻孔中地下电性界面的异常特征,为实际勘查工作的定性分析提供参考。文中通过一维模型正演模拟对三分量瞬变响应异常特征进行了初步分析,结果表明,由于瞬变响应总场中叠加了背景场和异常场的响应,曲线形态复杂,仅在中晚期道电界面反映明显;而异常场曲线形态相对简单,对电性界面反映明显;整体上水平分量的异常显示度高于垂直分量。通过数值模拟分析获得了对于电性源地—井TEM钻孔中三分量曲线形态的初步认识,验证了电性发射源条件下地—井TEM对于确定电性界面的有效性,能够为进一步研究提供参考。

地—井瞬变电磁响应三维时域有限差分模拟

地—井瞬变电磁法是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体进行了数值模拟。通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;早期主要反映围岩响应特征,异常体响应特征在晚期表现出来;场源位于中心位置激发时,异常体响应可以很好地体现出来,当场源位于右侧位置,则要选取较长的观测时间降低周围围岩的影响,使异常体的响应特征显示出来;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,削弱了异常体的响应特征。研究工作为定性分析地—井TEM响应特征和资料解释提供了参考。

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。

全波形回线源地—井瞬变电磁全时响应特征分析

地—井瞬变电磁法在金属和煤等矿产勘查中发挥重要作用,其激发波形可以是任意形态,波形形态的选择对探测效果和数据质量具有重要影响,探讨不同发射波形对响应的影响可为电磁勘探系统的波形设计提供理论指导。基于回线源地—井瞬变电磁一维正演理论,通过模拟计算任意发射电流波形下的一维层状模型的水平和垂直分量的磁感应强度和感应电动势,来定性分析不同电流波形对瞬变响应的影响情况。研究表明,4种波形的响应曲线形态在有发射电流期间(on-time)具有较大的差异,而在无发射电流期间(off-time)一致且变化规律简单,方波激励的响应最强,三角波激励的响应最弱。三角波和半正弦波的B、dB/dt的各分量响应幅度在off-time期间随电阻率变化明显,而在on-time期间基本不随电阻率变化;方波和梯形波的B、dB/dt各分量在全时域(on-time、off-time)对地层的电阻率变化均有很好的分辨能力。

地—井TEM在危机矿山深部找矿中的应用实例

为了示范地—井瞬变电磁法在深部找矿应用中的效果,进一步在国内推广,选择在安徽黄山岭、湖北铜绿山矿区开展地—井TEM测量试验,结果在黄山岭未见矿钻孔中探测发现了一处井旁盲矿异常并正确地探测出了铜绿山1200多米深部已见矿体的延伸方向。试验结果表明,地—井TEM法具有探测深部盲矿和追踪矿体延伸方向的良好效果,值得在我国的深部找矿工程中广泛地推广应用。