北天山流动重力测网场源分辨能力

利用球面六面体单元网络模型建立不同分辨率的重力异常扰动模型检测板,基于北天山地区实际地表流动重力测点分布,进行设定场源异常体的等效源反演恢复,进而评估北天山流动重力测网场源分辨能力。结果表明,在假设地下10 km处存在密度差为±1×10^(-3)g/cm^(3)的场源异常体情况下,北天山重力测网具备0.75°×0.75°及以上场源异常体识别能力;测网中大部分地区具备0.5°×0.5°场源异常体识别能力;测点分布较密集的少部分地区具备0.25°×0.25°场源异常体识别能力。最后,综合考虑北天山测网现有网形、地形、交通条件等因素,给出测网最佳优化方案。

基于地磁台站的电离层场源研究

自90年代以来,随着地磁观测卫星的不断增加,地磁测深方法迎来了快速发展的阶段。地磁测深的激发场源为磁层环电流和电离层日变(Sq)电流。其中,磁层环电流产生的感应磁场变化周期为几天到几个月,能够提供地幔转换带下部到下地幔(500~1600 km)深度的电导率信息;电离层Sq电流产生的感应磁场变化周期主要为4小时到1天,能够提供上地幔到转换带上部(100~500 km)的电性结构。为了研究电离层电流产生的电磁响应,本文根据球谐分析方法,通过已有的分钟采样的地磁台站数据还原电离层Sq电流,然后根据不同的地球模型,通过积分方程法模拟其在地表产生的电磁场。

自适应接地电阻的本安型电法监测场源信号发射装置设计

电法监测技术因其对煤岩电阻率变化的高灵敏特点而逐步在突水风险较高的矿井进行推广应用,然而由于井下工作面两巷工况环境复杂,不同场源发射监测电极间的接地条件差异较大且随时间变化,难以在整个监测周期内提供稳定的场源信号。设计了一种基于STM32F407的负反馈式本安型电法监测场源信号发射装置,该装置可自适应调节不同发射电极间的接入电阻,具备双重可靠本安保护电路,实现了本安限制条件下场源信号的最大功率稳定发射,既而使场源能量最大化加载至目标监测地质体来获得尽可能强的场源响应信号,提升电法监测系统数据采集质量,提高反演解释的准确性。

基于四阶累积量的近远场源多参数联合估计算法

该文提出了一种新的基于四阶累积量的信源多参数联合估计方法,可实现信源频率、方位及距离的联合估计。该算法无需峰值搜索,适用于任意高斯噪声环境,可有效降低阵列孔径损失。算法中,通过选取特定序号阵元上的输出构造四阶累积量矩阵,有效地避免了因同时存在远场源时而出现的矩阵降秩现象,因而该算法适用于近场、远场或混合信源的参数估计。仿真结果验证了提出方法的有效性。

大地电磁场源效应特征分析及其校正研究

大地电磁法一直以来基本都遵循场源为平面电磁波的假设,这种假设普遍适用于中高频的大地电磁研究,但在具有显著非平面波场特性的区域或开展长周期大地电磁研究时,则对场源平面波的理论基础带来了挑战,若不满足理论假设,将会导致深部探测的可靠性降低,勘探目标定位风险增高.本文通过选择线状、片状及非规则场源模型来模拟极光电集流、赤道环电流和横向波动的波数场源,开展了大地电磁场源效应的模拟研究,对比分析了非平面波模式和平面波模式的响应差别.模拟表明大地电磁场源效应强度与模型平均电阻率正相关,与频率和测点与源水平距离负相关,且与场源的高度、宽度和横向波长等参数均有关系,非平面波模式和平面波模式正演响应在一些情况下具有超过10%的差异.基于场源效应特征,归纳并提出了五种场源效应校正方法,一是计算极限模型来截断场源效应影响频段的频域截断法,二是对多个同步观测的邻近测点进行平均的测点平均法,三是延长测点观测时间的时间域延长法,四是剔除较强垂直磁场分量所对应场源效应较强段数据的时间域剔除法,五是直接考虑场源的反演,五种方法均能一定程度上降低大地电磁场源效应的影响.对于受场源效应影响的大地电磁数据,若直接采用平面波方式进行反演则可能在深部产生较大畸变,若在获知场源相关参数的基础上,可开展考虑场源的大地电磁反演来消除场源效应影响.

复杂场源形态的海洋可控源电磁三维正演

在使用电偶极发射源的可控源电磁法(CSEM)勘探中,发射源的方位、长度、形状等对观测数据有重要的影响,然而现有的大部分三维数值模拟方法没有全面地将这些因素考虑进来,很多都只能应对非常简单的场源形态,例如单一方位的点电偶极子,这有可能显著降低模拟结果的准确性.本文实现了基于交错网格有限体积(FV)离散的海洋CSEM三维正演算法,能够模拟形态相对复杂的场源,包括任意方位的有限长直导线和弯曲导线发射源.该算法使用一次场/二次场方法,只需对二次场使用FV法求解,避免了场源的奇异性问题;一次场的计算为一维正演问题,使用准解析法求解,并且只要在计算一次场时考虑复杂的场源形态便可以实现同样场源的三维正演.通过与一维理论模型的解析解对比验证了三维程序的准确性,并针对三维理论模型进行了一系列正演测试,初步考察了场源形态对三维正演结果的影响.

多辐射场源地空瞬变电磁法多分量全域视电阻率定义

本文针对多辐射场源地空瞬变电磁法理论,建立了相应的多分量全域视电阻率定义方法.分析了利用磁场强度进行多辐射场源地空系统全域视电阻率定义的优点,针对磁场强度的各个分量,提出了各自的全域视电阻率算法,实现了多分量、全时域、全空域视电阻率计算,并分析了偏移距对全域视电阻率的影响.通过调整源的相对位置及电流方向等参数,多辐射源瞬变电磁地空系统不仅可以加强不同分量信号强度,削弱随机干扰,还可更好地分辨地下异常体的位置.通过对所设计模型的处理,证实了多辐射场源地空系统多分量全域视电阻率算法的有效性,也验证了多辐射场源地空系统的优势.

瞬变电磁法圆锥型场源特征与电感效应（英文）

应用于煤矿巷道、工程隧道等地下有限空间以及城市和工程浅层探测的瞬变电磁法常采用多匝小线圈装置,但是多匝线圈装置的互感耦合大,关断时间长,使探测的浅部"盲区"增大。为此,提出了一种圆锥型场源装置,推导了该装置内各匝线圈半径的计算公式。采用理论解析式对均匀介质中圆锥型场源一次场、二次场特征进行了计算分析,对圆锥型场源与多匝线圈互感系数进行了比较;应用快速汉克尔变换和改进的余弦变换数值滤波法,基于叠加原理的思想讨论了圆锥型场源下瞬变电磁正演方法,并以H型和KH型地电模型为例对正演结果进行了"烟圈"反演分析。研究表明:对于等效磁矩为926.1A·m^2的多匝回线和圆锥型场源,前者的互感约为后者的9倍;增大圆锥型场源的高度可减小互感系数,但其底半径的进一步变化对互感影响有限。圆锥型场源一、二次场特征与多匝线圈相似,但其二次场和总场暂态响应强于多匝线圈。所提出的综合视电阻率方法适用于圆锥型场源计算,正演结果和"烟圈"反演结果与初始模型的吻合性良好。本文研究成果为减小瞬变电磁探测"盲区"提供一种选择,也为装置组合形式和非线性反演技术等后续研究提供理论参考。

混场源电磁法仪器研制进展

混场源电磁法综合了 MT 和 CSAMT 方法的特点，以天然和人工电磁场相结合为场源，探测介质的电阻率，信号频带为0.01 Hz～100 kHz，探测深度从几 m 到1000 m，主要用于地下水、环境、矿产、工程等探测．本文介绍电磁波发射机、接收机、宽频带磁传感器的研制进展与关键技术．讨论了需要解决的问题．野外实验结果验证了仪器原理样机技术方案的可行性．

混场源电磁接收与标定系统的设计

混场源电磁法(HSMT)综合了大地电磁法(MT)和可控源音频大地电磁法(CSAMT)的特点,以天然场和人工场相结合为场源,探测介质的电阻率。本文为实现电磁信号的有效接收,开发了一种同时进行四分量测量的24位并行HSMT接收系统。采用低功耗DSP芯片控制,工作方便、快捷、灵活并能够保证足够的精度。应用以方波作为标定信号的标定方法,该系统可实现对接收通道和接收磁传感器的动态响应标定,提高了标定效率。通过改变采样频率,系统可在0.1Hz～90kHz的宽频率范围内有效工作。

极化水平层上天然场源激电测深的理论研究

采用Dias模型表征介质的激电效应,对三层水平地层中间层为极化层的天然电磁场源激电测深之视电阻率及阻抗相位进行了理论计算。利用中间层充电率m2≠0和m2=0时相同频率的视电阻率振幅比和阻抗相位差作为提取激电效应的参数,重点讨论了不同电阻率断面类型对激电测深异常的影响。最后,给出了在一个已知铅锌矿上的试验结果。

低磁纬度区ΔT剖面磁异常场源深度计算的切线法

航磁ΔT剖面异常场源深度计算的切线法是基于中高磁纬度区建立起来的计算剖面磁异常场源深度行之有效的传统方法,以此方法为基础,明确地提出计算低磁纬度区ΔT剖面负磁异常场源深度的异常"反切"概念和做法,并从理论上证明了其正确性。通过ΔT剖面负磁异常的"反切"做法,使得传统的计算中高磁纬度区ΔT剖面磁异常场源深度的切线法及系数表可直接用于低磁纬度区,从而圆满地解决了低磁纬度区利用切线法计算ΔT剖面负磁异常场源深度的问题。

CSAMT勘探中场区、记录规则、阴影及场源复印效应的解析研究

由矢量位导出均匀大地表面上水平接地谐变电偶极子地下电磁场的闭合表达式,将地层波和地面波显式地区分开来,据此定义了与远区场和近区场对应的地面波区和地层波区.对长期困扰CSAMT勘探工作者的记录点问题、阴影和场源复印效应问题给出了物理解释.由地层波与地面波之比给出了定量划分场区的方法,每一场分量最佳记录规则下的条件和判断是产生阴影和场源复印效应的前提.山西沁水盆地CSAMT勘探覆盖点的推断结果表明,阴影和场源复印效应是由地层波所携带的源与观测点之间、源下方真实地质情况的信息决定,是可以利用的.

时空阵列混场源电磁法理论及模拟研究

针对电磁勘探中的混场源输入条件,提出了一种时空阵列混场源电磁勘探方法.假设输入端同时包含天然电磁场源和可控人工场源,输出端进行多站同步观测;基于多输入-多输出系统的分析方法,推导了混场源条件下的时空阵列方程组.提出了系统响应的求解策略,一次性获得所有同步测道对各个场源独立激励时的响应,并分别求取了大地电磁法及可控源电磁法的各种解释参数.在此理论基础上,设计了针对性的施工方案;可控人工场源的选择形式多样,其类型、数量、激励方式及布设位置等不受限制,所有场源的激励可同时进行,无需分步;测区内各测站的布设方式灵活,可根据需要布设单分量测道或多分量测道;同时在测区外布设张量远参考站.利用数值模拟方法,论证了方法的有效性,并与常规方法进行了对比.结果表明,本方法不仅可提高人工场响应的处理精度,还具有一次野外数据采集,可同时获得天然场及人工场电磁响应结果的突出特点,进而提高采集效率,压制噪声影响;本方法集合了天然场源电磁法和人工场源电磁法的优点,为实现不同类型频率域电磁测深方法数据的统一处理提供了思路.

CSAMT场源效应试验研究

在可控源音频大地电磁法(CSAMT)野外勘查中,往往会存在场源效应的影响,而且场源效应也是长期以来困扰CSAMT野外施工和数据处理解释的难题。因此,识别场源效应,分析场源效应的影响特征,对CSAMT的实际应用效果非常重要。这里采用野外试验的方法,对场源效应进行了试验对比,初步总结了CSAMT场源效应对其视电阻率和阻抗相位的影响特征。

中国及邻区大地水准面异常的场源深度探讨

利用中国及邻区地形、地震层析成像、沉积层底面、Moho面及岩石层底面资料 ,正演计算出中国及邻区岩石圈大地水准面异常 ;再从全阶大地水准面异常中扣除正演模拟得到的岩石圈大地水准面异常与不同阶次波段的大地水准面进行比较 ,寻求表示中国及邻区地幔物质不均匀的大地水准面异常的最佳阶次为 2— 6 0阶 .结果表明 ,对应于岩石圈的大地水准面异常的重力位球谐函数阶数为 6 1— 72 0阶 ;下地幔重力位球谐函数阶数为 2— 6阶 ;而 7—6 0阶重力位球谐函数则表示中国及邻近区域上地幔大地水准面异常 .

CSAMT场源效应的三维模拟与试验

场源效应严重影响了可控源音频大地电磁法(CSAMT)的应用效果,为了分析场源效应的影响,利用三维积分方程数值模拟计算方法,模拟场源下方存在三维异常体模型,然后做了相关的野外试验。模拟和野外试验证明场源下方基岩深浅不同,受影响的是低频段,高频段几乎不受影响;低阻体产生的场源复印效应更强,也就是说观测数据受低阻体影响更大。

强场源TEM测量仪器和在大型矿山接替资源勘探中的应用研究

针对矿山噪声强、要求勘探深度大的特点,应用强场源TEM测量仪器,采用双发射信号同步叠加增大发射磁矩,即通过增大发射电流和合理选择发射回线边长,提高瞬变信号晚延时的信噪比的方式提高有效勘探深度。在安徽铜陵凤凰山铜矿的实际勘探中,采用吉林大学研制的 2个ATEM-Ⅱ型发射机同时工作,将发射电流由 2. 4A增大到 38 .5A,晚延时瞬变信号的信噪比由 0 .275提高到2. 93,有效探测深度达到 650m以上,表明强场源TEM测量仪器在寻找大型矿山接替资源勘探方面具有较好的发展前景。

长导线源频率域电磁测深场源静态位移的模拟研究

在长导线源的频率域可控源电磁测深中,浅层不均匀体在测点处所产生的静态位移已经被广泛认识并得到了较好的校正。根据互换原理,当浅层不均匀体在场源处时电测曲线也会引起类似效应,被称之为场源静态位移,而这类效应很少引起人们的注意。本文通过三维模型模拟研究场源处于不同地电异常体上时测点的电场及其全区视电阻率变化规律,发现当激发场源长度小于不均匀体或与其相当时,产生的效应与常规静态位移特征和规律完全相同,并且随着场源长度、不均匀体的位置、大小及电阻率变化,这种效应也随之变化;只有当场源大小比不均匀体大得多时,这种影响会减小,而且其特征与静态位移效应也有区别。

地壳应变速率与地震活动关系的研究——从地壳应变场探索强震活动的场源关系

通过研究应变积累速度（亦即地壳应变速率）与地震活动的关系，籍以探讨从地壳应变场中寻找近期强震危险区的方法。针对不同地区的地震活动水平特别是地震复发期的差异，丁国瑜（１９８４）指出，各地震区大震复发时间的差异主要取决于由大震孕育环境和构造物理条件所决定的构造活动速率（亦即应变累积速率）的差异。从近几年地震实况的初步（阶段性）检验看，应用大地测量中垂直形变速率梯度判定强震危险区，具有较好的效果和可喜的前景。作者从理论分析、实际资料对比及计算机模型研究等方面来讨论地壳应变速率与地震活动水平之间的关系，进而为场源关系研究中的“场中求源”的科学思路探索可能的技术途径，并讨论了从应变速率场中寻找强震危险区的方法。