大地法与大政治——施米特与尼采论国际自然状态问题

施米特的大地法主张全球大国陆上均势,这要求约束国际自然状态。尼采的大政治主张“柏拉图的完美国家”争夺“全球统治权”,这要求超越国际自然状态,却未能成功。其实,这两个构想均保留了国际自然状态的绝对前提,即对大地的“发现即占取”,这源自霍布斯所谓“庇护与臣服”原则。此原则既不正确也不正义,反而是世界大战的根源。新中国在当代世界的作为表明,回归“为和平而对战争立法”这条古典原则,才能超越国际自然状态。

艰险山区阵列式三维音频大地电磁勘探方法与应用

艰险山区是铁路工程勘探领域的重难点。地球物理方法具有设备轻便、施工效率高、成果直观的特点,适合艰险山区的探测工作。大跨度硐室横向范围宽,单条物探测线难以满足勘探精度要求。为此,本文介绍了适用于艰险山区大跨度硐室勘察的阵列式三维音频大地电磁勘探方法,该方法测线布置综合考虑了隧道埋深、硐室跨度,以及测点分布均匀性和边缘效应对探测精度的影响,有效提高了外业资料质量,通过联合反演构建了详实的地下三维视电阻率数据体,可直观反映地下地质体异常空间展布情况。研究成果有效揭示了破碎富水岩体地下空间赋存形态,为隧道施工设计提供了参考。

基于高密度电法及大地电磁法的典型滑坡联合勘察与应用效果分析——以安徽黄山市歙县深渡镇约源村汪山组滑坡为例

以安徽黄山市歙县深渡镇约源村汪山组滑坡作为研究对象,在野外踏勘和测绘的基础上,运用高密度电法和大地电磁法联合勘察,并结合钻探验证资料对勘察成果进行分析。研究结果表明:电阻率参数能够很好地反映研究区的地层分布特征及滑坡体的空间分布特征,并通过钻孔资料得到了有效验证;汪山滑坡局部富水,富水区存在水力联系,是滑坡的潜在动力,推断是由于古滑坡受雨水浸入,致使产生斜坡滑移。因此,采用高密度电法以及大地电磁法联合勘察,可以有效地应用于黄山市典型滑坡的勘察中,为进一步开展黄山市滑坡的成因机理和防治研究提供参考数据。

高密度电法与音频大地电磁法在工程勘察中的应用

为了找出地下空间的不良地质条件,采用高密度电法与大地电磁法相结合的方法对项目区进行了探测研究。通过对高密度电法和大地电磁法反演结果图中低电阻率异常区域进行分析,推断可能的断层发育区域或断裂带与地质资料相吻合。结果表明,高密度电法具有较高的精度和较浅的探测深度,而大地电磁法探测深度大,精度略差。两者结合起来,可以相互印证,更好地确定断层的位置。因此,在地下空间地质调查中,两种方法相结合,可精准确定不良地质体的位置,具有很好的应用前景。

基于多重网格算法的大地电磁三维反演研究

为了推动大地电磁三维反演实用化的进程,本文融合了多重网格法(MG)与有限内存BFGS(L-BFGS)拟牛顿法,提出了一种高效的多尺度三维反演方法.该方法首先从细网格开始,逐步粗化生成最粗网格,然后从最粗网格开始反演,并逐级将粗网格反演结果为上一级细网格提供一个相对合理的初始模型,以加速细网格的反演迭代过程,并同时得到由粗到细的多尺度反演结果.本文首先测试了棋盘模型、起伏地层和侵入带模型,从理论上验证了该算法的高效性.结果表明,本文算法计算效率是传统反演的2~3倍.然后,利用该算法对美国Cascadia地区实测数据进行反演,进一步验证了该算法的实用性,结果显示该算法计算效率是传统反演的近2倍.期待本研究可为大地电磁三维反演问题提供一种高效、精确的解决方案.

大地电磁法的应用综述:以川滇地区为例

大地电磁法(包括音频大地电磁、宽频带大地电磁和长周期大地电磁)是探测近地表至上地幔深度的地球物理方法之一,以其对低阻体的敏感性,在深部结构探测、地震孕育环境、地球动力学以及地热和资源勘探等领域发挥着重要作用。川滇地区处于特提斯构造域的东段,诸多(微)板块在此碰撞拼贴,是青藏高原内部物质东流或块体侧向挤出的重要通道。川滇地区受板块边界的断裂带或者说缝合带相互切割及影响,是解析区域构造变形、孕震环境以及物质迁移的重要窗口。在简要介绍大地电磁法理论的基础上,也介绍了近年来兴起的人工源极低频电磁方法,本文综述了大地电磁法在川滇地区的应用,主要包括在地震孕育、火山和地热活动、成矿活动、构造与动力学以及电磁同震效应方面的应用,以较全面的视角为地球科学相关领域的学者提供川滇地区大地电磁学领域开展的工作。

高密度电阻率法和音频大地电磁法在猴场滑坡结构探测中的应用

文章采用高密度电阻率法和音频大地电磁法对贵州省威宁县猴场滑坡区进行探测,探究从浅部到深部岩溶及裂缝发育情况、岩溶滑坡体底界面形态及滑坡体结构特征。通过音频大地电磁法划分了滑坡区地层结构,发现滑坡区发育浅部和深部两层岩溶,尤其在灰岩与泥页岩界面处的深部岩溶,加之煤层开采形成的采空区,是触发滑坡的背景条件;通过高密度电阻率法探测出的裂缝及岩溶发育区域,是滑坡体进一步位移拉裂的脆弱区。分析认为,岩溶发育破坏了滑坡体原来的整体性,使岩溶山体劣化成零散块体,是导致滑坡的关键因素之一。

音频大地电磁法在黔西南金矿区域地电特征研究中的应用

黔西南地区是我国重要的卡林型金矿分布区,区内台地和盆地沉积格局交替频繁,金矿成矿主要受褶皱和断裂构造控制,查明该区地层分布及构造展布特征对于该区金矿找矿具有重要意义。本文以黔西南金矿区为研究靶区,分别进行了音频大地电磁法(Audio Magnetotelluric Method,AMT)在台地相、盆地相不同模式的正反演计算,基于优选的反演模式在区内实地开展了音频大地电磁法的应用研究,取得主要结果与认识:①台地相区地层电性差异明显,基于TE&TM联合反演模式的AMT能有效区分地层、查明断裂构造空间展布特征;②受上部厚低阻层影响,AMT在盆地相区地层区分性弱,基于TM反演模式的AMT能清晰反映褶皱、断裂构造空间展布特征;③黔西南金矿区域地质条件复杂,因地制宜的优选AMT反演模式是实现该区地电结构精细刻画的关键。研究成果与区内实测断层、钻探工程等验证结果吻合较好,充分体现了AMT在该区查明地层分布及构造展布特征的有效性;另一方面进一步明确了黔西南金矿区域台地相、盆地相AMT反演模式,对后人利用AMT在该区及相近地区实现金矿找矿突破具有重要的参考价值。

基于监督下降法的大地电磁二维反演及应用研究

传统的大地电磁二维反演方法较为成熟,但仍存在反演结果依赖初始模型和正则化参数选取、容易陷入局部极小值等问题。监督下降法是一种学习平均下降方向来预测数据残差的机器学习算法。本文尝试采用监督下降法解决传统的大地电磁二维反演存在的问题,基于监督下降法理论开发了大地电磁二维反演算法,设计理论模型合成算例验证了算法的正确性,并对西藏高原实测数据进行反演,检验了监督下降法的实用性。理论模型合成数据和实测数据反演结果表明,相较于传统的非线性共轭梯度反演,基于监督下降法的反演具有收敛速度快、反演效果好、抗噪能力强等特点。

高密度电法和音频大地电磁测深法在西南岩溶地区地下水勘探中的应用

云南省会泽县属西南岩溶地区,岩溶地下水是该地区主要的供水水源。为解决当地群众饮水困难的问题,在充分认识会泽地区水文地质条件的基础上,总结出该区地下水赋存概念模型,并结合岩石物性测量结果,对物探方法的适用性和组合优选进行评价。根据地方实际需求,选择在会泽县拖姑村布设了一条高密度电法和音频大地电磁测深法结合的综合剖面,通过电阻率异常圈定了地下水富集部位,有效指导钻孔的布设,单孔最大涌水量为20.76 m3/d,有效解决了当地居民饮水困难的问题。通过该项研究认为,高密度电法和音频大地电磁法相结合的探测方式是在碳酸盐岩地区寻找地下水的优选方法。高密度电法能够精细刻画风化层厚度、基岩界面、裂隙发育程度及地层含水情况,对地下水的补给通道进行约束,弥补了音频大地电磁测深法对近地表地层结构识别能力不足的缺陷。而音频大地电磁测深法能够准确反映断裂破碎带的空间结构和地层的宏观结构,对储水构造的边界条件(隔水层)进行限定,弥补了在高阻地层区,高密度电法探测深度不足的缺陷。二者分别从精度和深度上相互补充,对地下水运移、存储和富集的空间赋存条件进行识别和约束。

基于GLC多项式谱元法的大地电磁场二维正演模拟

为了提高大地电磁场数值模拟的精度和效率,提出基于Gauss-Lobatto-Chebyshev(GLC)基函数谱元法的大地电磁场正演模拟方法。该方法首先从麦克斯韦方程组出发,推导了二维大地电磁场边值问题;然后基于Galerkin加权余量法将微分形式的边值问题转换成积分弱形式;最后采用GLC正交多项式插值基函数对全局问题进行离散化,利用Pardiso求解器求解大型稀疏线性方程组得到大地电磁场,实现了二维大地电磁场数值模拟。为了提高数值模拟效率,文中算法采用变密度规则网格剖分技术,即在电性复杂区域使用细网格,在电性均匀区域使用粗网格,采用OpenMP编程模式实现了多个频点的并行计算,以此达到缩短计算时间的目的。通过一维层状介质模型数值模拟结果验证了文中算法的正确性和精度,相比于Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)多项式谱元法的数值模拟结果,GLC多项式谱元法的模拟结果精度更高。针对国际标准模型COMMEMI 2D-1和带地形模型,进行了基于GLC多项式谱元法、有限差分法和基于三角网格有限元法的正演模拟,三者数值结果对比表明,GLC多项式谱元法计算精度更高、网格依赖性更低。

超高密度电阻率法与音频大地电磁测深法对贵州普安某萤石矿区断层的探测效果

本文以贵州省普安县莲花山某调查区萤石成矿断层为研究重点,采用超高密度电阻率法和音频大地电磁测深法对同一断层进行了测量,查明了断层的平面分布情况和深部延伸情况,揭露出剖面峨眉山玄武岩组至茅口组“低阻-中阻-高阻”的三元分层电性结构。以峨眉山玄武岩组与茅口组接触带(蚀变体)的中阻特征为识别标志,结合断层延伸情况,推断出萤石矿体埋深范围,得到了钻孔验证。两种方法均对断层探测有较好的效果,也存在优劣势,超高密度电阻率法探测深度浅,测量精度高,但容易出现多种非目标体异常;音频大地电磁测深法探测深度深,但浅部分辨率较差,测量精度较低。实际工作中,应根据勘探目标的埋深情况选择合适的工作方法或综合两种方法,以达到更加可靠的物探解译成果。

大地电磁法在贵州省盘州市砂锅厂金矿的找矿应用

在以构造蚀变体为核心的层控卡林型金矿成矿模式中,构造蚀变体产于二叠系中统茅口组和峨眉山玄武岩组第一段之间沉积间断面-不整合界面附近,厚薄不均。大地电磁法利用天然场源,无近场效应、过渡带效应影响,因此提高大地电磁测深技术的分辨率对达到工作目的影响很显著。本次工作主要通过加密点距、控制电极和磁棒之间距离和角度的误差、避开工业电磁干扰等提高数据精度,以提高对目标地质体的分辨率。工作效果较好,基本探明了工作区内主要构造及部分次级构造的深部延伸情况,大致划分了玄武岩与下伏地层的接触面,和已知地质情况对应良好。

音频大地电磁法在重庆璧山地热勘查中的应用

音频大地电磁法具有设备轻便、勘探深度大、地形适应能力强的特点,适用于山区地热勘查。重庆璧山凤湖仙山地热资源位于沥鼻峡背斜构造东翼,受背斜构造、岩性及地形地貌所控制。基于此,对研究区开展音频大地电磁法勘探,利用电阻率反演剖面图解释对应地层和隐伏断层构造。解释结论与该区的钻孔资料吻合度高,表明音频大地电磁法对于山区碳酸盐岩水热型地热勘探效果明显。

音频大地电磁法在四川容须卡稀有金属矿勘查中的应用——以No.6号伟晶岩脉为例

在四川容须卡稀有金属矿区,为了进一步了解伟晶岩脉深部形态、产状变化特征,选取地表形态、产状变化较大的No.6伟晶岩脉,垂直其地表走向按线距40m、点距10~20 m开展了3条音频大地电磁测深测剖面测量。经综合解释,剖面上M11、M12、M21 M22、M23异常带空间位置存在连续性,且形态与地表探槽揭露的伟晶岩脉膨大、分支现象吻合,异常形态反显示伟晶岩脉深部产状向西侧伏,延伸至100~200 m可能尖灭;M13与原生晕测量预测的隐伏伟晶岩脉吻合。采用PD1、PD1-CM1坑道进行验证,揭露出伟晶岩脉厚11.6 m,产状268°∠83°,取样分析Li2O品位0.866%~1.32%,BeO品位0.046%~0.07%。证明音频大地电磁测深方法在容须卡地区寻找隐伏伟晶岩脉的有效性。

大地电磁测深法在水文地质勘察中的应用研究

常规的水文地质勘察方法以地质参数定量测定为主,影响地质勘察效果。因此,研究大地电磁测深法在水文地质勘察中的应用这一课题。利用大地电磁测深法接收地面电场与磁场信息,确保地质勘察效果。基于大地电磁测深法反演水文地质电性参数,推知水文地质等电性参数,避免水文介质电性对勘察的影响。模拟水文地质勘察均匀半空间静态效应,反映水文地质勘察区域不均匀体的位置深度,满足水文地质勘察需求。采用实例分析,验证该方法的勘察准确性更高,能应用于实际生活中。

可控源音频大地电磁测深法在地热水找矿勘查中的应用

贵州省荔波县处于扬子准地台黔南台陷贵定南北向构造变形区的有利空间部位,该变形区发育一系列高温地热水资源,具有集中开发绿色清洁能源的优势。针对该区域热源异常区普遍埋藏深的特征,采用可控源音频大地电磁测深法对深部热源场和导热构造等进行了预测。结果表明:①研究区地表无明显的地热异常显示,但根据地质条件等综合认为该区域具有寻找深部热水的条件;②通过可控源音频大地电磁测深验证了该区域深埋的3条断裂构造,其低阻体的空间分布及延伸特征与耕者倒转背斜吻合,下部F 2上盘与其接触部位、低阻碎屑岩层下部存在的宽缓次低阻带,为研究区主要储水储热有利部位,是进一步勘查的重点靶区;③储水有利部位为埋深2000~2800 m的次低阻带,同时钻孔还应充分考虑F_(2)、F_(5)断裂在深部的空间展布情况。

基于稳健估计、数据筛选和Rhoplus约束的大地电磁数据处理方法

面对处理实测强干扰大地电磁数据的挑战, 本文提出了一种创新的数据处理方法, 名为Robust Multi-parameter Screening Multi-angle Rhoplus fitting method(简称RMSMR).该方法通过融合回归M稳健估计、多参数数据筛选和多角度Rhoplus拟合约束, 从去噪、抑噪和预测响应三个维度提升了数据处理效果, 形成了一种有效的实测大地电磁数据处理手段.该方法首先利用多种特征参数对分组叠加功率谱数据进行初步筛选, 剔除明显受噪声污染的分组数据, 从而获得高质量的初始响应.随后, 基于这一响应, 进一步去除高残差的原始数据, 并对剩余数据进行稳健估计加权, 提升数据的整体信噪比.然后, 利用多角度Rhoplus反演约束, 继续筛选数据.通过这一迭代过程, 最终得到高质量的大地电磁响应.为了验证RMSMR方法的有效性和可靠性, 我们对合成数据和实测数据进行了处理测试.测试结果显示, RMSMR方法不仅能有效地处理强干扰大地电磁数据, 而且其处理结果在多个方面优于传统方法, 此外还能对传统方法忽视的阻抗张量主对角元素进行有效的约束, 确保了完整阻抗张量的质量.

EH4高频大地电磁法探明地下水埋深的应用

采用EH4高频大地电磁法,通过二维反演处理,确定低阻异常区,进行定量解释,进而根据物探测试剖面确定基岩界面、埋深和地下水水位埋深情况。结果表明,EH4高频大地电磁法能够有效探明地下水埋深情况,结合水文地质、钻孔资料可较大提高解释精度,可为区域地下水环境调查提供理论依据。

大地电磁法结合FLAC 3D在路基穿越大型古滑坡体稳定性分析研究

山区高速建设不可避免会穿越古滑坡体,对路基稳定性造成影响。为研究路基穿越古滑坡体可行性,依托广西某高速公路穿越大型古滑坡处治项目,通过现场钻探法、音频大地电磁物探法获取滑动体范围,采用数值分析法对古滑坡体路基稳定性进行计算分析,对稳定性差的路段采取措施进行加固,结果表明:视电阻结果与钻孔结果较为相近,可作为古滑坡体范围判定方法(古滑坡体判定依据);古滑坡体内部节理裂隙发育,岩体破碎,水沿裂隙进入导致视电阻低阻异常,深度0.00~30.00 m,电阻值为0~150Ω·m,为古滑坡周界范围;根据音频大地电磁法探测古滑坡体范围,利用FLAC 3D中的interface单元模拟古滑带松散土体,能够较好地模拟古滑坡体所处的稳定状态;进一步模拟分析不同道路设计工况对古滑坡体稳定性影响,采用抗滑桩或宽平台卸载及锚固、排水等方法进行防护。结果可为类似工程提供参考。