论大地电磁探测法在水利水电地质勘察中的应用

考虑到常规槽探、井探、钻探技术在现代工程地质勘察应用中周期长、耗费大、精度低等问题,这里提出发挥出大地电磁探测法的优势,以便能顺利完成水利水电地质勘察任务。在分析大地电磁探测法的基本原理及数据处理的基础上,分别从滑坡勘探、深厚覆盖层勘探和隐伏断层勘探等方面论述了工程应用情况,希望有助于实现高品质的水利水电地质勘查工作目标。

我国海底大地电磁探测技术研究的进展

几年以前 ,我国尚未独立开展过海洋电磁探测 ,没有获取海洋岩石层电性资料的技术手段。然而 ,地下岩层的电性参数较之其他物性参数能更好地反映岩石的性质以及岩石所处的物理状态 ,因此迫切需要发展海底大地电磁探测技术。海底大地电磁探测是把仪器布置在海底 ,采集海底大地电磁场数据 ,从而研究海底以下不同深度上介质导电性的分布规律 ,达到了解地下不同深度地质情况的目的。经过两年的努力 ,我们已基本实现了海底大地电磁探测技术的研究目标。

青藏高原西缘壳幔电性结构与断裂构造:札达-泉水湖剖面大地电磁探测提供的依据

青藏高原西缘札达至泉水湖剖面大地电磁探测结果表明,研究区被雅江缝合带、班公-怒江缝合带划分为3个构造区域,由南至北分别为喜玛拉雅地体、冈底斯地体和羌塘地体.研究区内普遍存在中下地壳高导层,高导层的顶面埋深起伏较大,冈底斯内的高导层埋深大,羌塘和喜玛拉雅地体内的高导层埋深较浅.在班公-怒江缝合带南侧高导层埋深最大,班公-怒江缝合带南北两侧高导层埋深存在一个约20km的错动.冈底斯地体内的地壳高导层呈北倾形态,南羌塘的地壳具有双高导层.沿剖面的上地壳存在多组规模不等、产状不同的电性梯度带或畸变带,反映了沿剖面地区的缝合带与断裂带分布情况.根据电性结构特征,推断了雅江缝合带、班公-怒江缝合带以及龙木措、噶尔藏布等主要断裂的构造特征与空间分布.

海底大地电磁探测的海洋试验研究

开展海底大地电磁探测需要有一套完善的海上施工方案。为解决海洋环境作业过程中遇到的工程技术问题 ,如探测仪器布放点位的选择、电路初始化设置以及设备的投放与回收方式等等 ,提出了有针对性的解决方法 :利用多波束声纳扫描和抓斗取样技术了解海底地形与底质 ;根据信号的频宽合理选取采集参数 ;研发与海上作业相关的专用硬件产品 ;用声控技术实现设备的回收等等。经过海洋探测试验 ,验证了上述方法的有效性。

青藏高原东南部地壳导电性结构与断裂构造特征——下察隅—昌都剖面大地电磁探测结果

根据2004年在青藏高原东南部完成的下察隅—昌都(1000线)宽频带大地电磁探测剖面数据研究高原东南部地壳导电性结构及断裂构造特征,这有助于推进印度与亚洲岩石圈碰撞、俯冲构造模式的研究。研究结果表明,沿剖面上地壳大范围分布的是规模不等的高阻体,电阻率大约在90～3000Ω.m,厚度由南向北增加,底界面的深度大约在5～30km变化。高阻层之下发现由不连续高导体构成的中地壳低阻层,其电阻率小于10Ω.m;其结构与青藏高原中、西部的壳幔高导体相似,但规模小得多,底面埋深也浅得多。沿剖面的上地壳存在多组规模不等、产状不同的横向电性梯度带或畸变带,它们反映了沿剖面地区地壳的断裂分布。通过与该区高精度重力资料对比,在重要的电性梯度带上,均存在布格重力低异常和负重力均衡异常。结合区域地质资料分析推断了嘉黎—然乌、班公—怒江和甲桑卡—赤布张错等主要断裂构造带的空间格局。

六盘山盆地的大地电磁探测

本文选取横穿六盘山弧形构造带弧顶位置的一条长度约为134km的北东向大地电磁剖面对六盘山盆地的电性结构进行了定性分析和二维定量反演解释,使用V5-2000仪器进行野外采集,通过对82个测点进行测量和资料处理,得到了高精度的工区电性结构图和电性结构综合解译图。文中分析电性结构后认为,4条弧形断裂带和3条次一级断裂带将六盘山盆地自南西至北东依次划分为南、西华山隆起带、海原拗陷、清水河拗陷(包括石峡口断阶带、同心凹陷、窑山凸起)、田家庄拗陷和鄂尔多斯西缘带,其中海原拗陷呈南西深、北东浅的簸箕状,最大沉积厚度靠近海原断裂带一侧,埋深约为6.5km。上述认识与地表地质资料结果一致。

基于麦克斯韦理论的海底大地电磁探测技术

麦克斯韦理论为海底大地电磁探测技术奠定了坚实基础。大地电磁场的测量通常测取 Ex,Ey,H x,Hy,H z。大地电磁仪的设计要点包括 :高灵敏度、智能化、同步采集数据、锚系硬连接、承压密封和合理的下沉速度。所观测的数据经计算机处理后 。

抽取滤波在海底大地电磁探测中的应用

海底大地电磁仪使用了Δ-Σ调制技术来实现微伏级信号的采集。从抽样理论出发,讨论了针对Δ-Σ调制器输出的高频位流信号而进行的抽取滤波的原理及其构成,指出抽取滤波过程中必须使用多级抽取结构进行抽取和滤波,海底大地电磁仪器中使用的三级抽取滤波结构实现了数字抽取、抗混叠和滤除基带以外量化噪声的功能。同时也介绍了滤波模块的接口和海底大地电磁数据采集器中数字通道原理。结合海底大地电磁仪器的海上试验,通过分析采集的时间序列及其频谱曲线,说明海底大地电磁仪中使用的抽取滤波是合理、可行的。

黄土覆盖区金矿深部地质结构大地电磁探测——以河北怀来颜家沟金矿为例

基于岩体和矿体的电性差异,应用大地电磁测深法在河北怀来颜家沟金矿进行地球物理勘探,通过对采集原始数据的处理分析,建立电性剖面模型,依据电性剖面中的电阻率梯度分布特征,结合钻探勘查成果和高精度磁测发现的成矿异常等地质资料,预测在测区西部11号测点、南部54号测点、东部21号测点深部及附近发育的低阻异常带是有利成矿位置,并已得到部分工程验证,该成果为覆盖区隐伏矿体预测提供了科学依据。

海底大地电磁探测仪器的投放与回收实验

将探测仪器投放到海底,并在数据采集完成后实施设备回收,是海洋地质勘探的关键技术之一。进行海底大地电磁探测在国内尚无前人经验。针对上述问题,经过实验研究,探索出一套较为实用可靠的技术方案。即采用索控脱钩和声学释放的方法,达到预期的科学目的。该技术方案已在海洋实验中获得成功。

大地电磁探测技术在稠油老区剩余油研究中的应用

大地电磁探测技术是一种介于地震与测井间的、实现地层流体特性预测的一种物探技术。运用大地电磁探测技术的同时.结合生产资料对解释结果进行修正,较好地实现了对九浅17井区稠油油藏吞吐开发中后期剩余油较为细致的分级认识,不仅为本区开发生产井、边缘探井管理的科学决策提供依据,并为稠油老区二次开发潜力区的确定提供方向。

海底大地电磁探测仪数据采集软件

根据研制的HD 1型海底大地电磁探测仪的特点和海底大地电磁数据采集要求 ,开发了高可靠性的海底大地电磁数据采集软件 .软件由参数设置、数据采集与抽样、误侦测与处理 3部分组成 .参数设置部分处理用户输入的各种参数 ,纠正输入参数中的各种错误 ,并写入控制寄存器中 ,可靠地实现采样频率、放大倍数、滤波器和陷波器控制 ;数据采集与抽样根据用户输入参数控制海底大地电磁信号的采集 ,当用户设置的采样频率低于仪器硬件的最低采样频率时 ,根据用户设置的采样频率对采集的数据进行实时抗混叠滤波和抽样 ;误侦测与处理部分 ,对仪器运行中所出现的各种错误和用户参数设置中的各种异常情况进行自动处理 。

海底大地电磁探测仪的测试方法

根据海底大地电磁仪的特点 ,利用随机信号和线性系统理论 ,提出了快速可靠地测试仪器各通道幅谱特性、相频特性、噪声、信噪比等参数的方法 .对于仪器的中高频段 ,采用一定带宽的正弦扫描信号作为测试的激励信号 ;在仪器的低频段和超低频率 ,商用信号发生器无法产生相应的正弦扫描信号 ,采用带宽的 2 n 系列伪随机信号作为测试的激励信号 ,通过几次测量就能完成仪器在整个工作频率范围内的测试工作 .此外 ,开发了相应的测试软件 ,能自动计算电道和磁道在一定频率范围内的测试参数 ,使用方便、简单、快捷 .

海底大地电磁探测的室内模拟实验

用电磁方法研究海洋在国内地学界尚属首次 .由于海洋环境复杂 ,作业难度大 ,因而在探测技术的研发阶段 ,必需经过一系列的实验探索 ,在室内条件下 ,优选出合理的水下测量方案 .本文所阐述的实验内容围绕海底大地电磁探测的几个主要运行环节 ,集中讨论了包括仪器的海面投放、下沉速度调整、抗底流推曳、声控释放上浮等与海洋工程紧密相关的技术问题 .通过实验提出了实用的解决方法 ,为实施真正的海洋作业奠定了实验基础 .

探地雷达与EH4大地电磁探测在铁矿采空区的协同应用

通过2种探测方法对某铁矿采空区进行勘探,分别对探地雷达和EH4大地电磁探测的数据收集和整理,通过对后期数据统计及图像处理分析,并结合现场中的实地情况,分析得出了本矿区地下采空区的范围分布情况和采空区的空间大小,但是EH4大地探测在本次铁矿探测中受到铁干扰的因素比较大,所以不是很准确,但经过2种探测方法的协同作用,得出了比较准确的分析结果。

高可靠大地电磁探测仪数据采集与传输

针对大地电磁探测仪在长时间工作时,数据采集、传输与存储不允许出现数据丢失的要求,提出了一种数据采集与传输方法,实现高可靠的数据采集、传输与存储.分析发现大量数据高速写入存储介质时出现阻塞是大地电磁探测仪长时间工作出现数据丢失的原因,采用FPGA共享内存与Linux物理内存预分配,获得足够大的内核缓冲区,有效地解决了大地电磁探测仪长时间工作数据丢失的问题.对采用该方法的CEMT-02大地电磁探测仪进行测试,在恶劣自然环境下,连续进行数据采集、传输与存储时间超过6个月,数据丢失率为0,验证了该方法的正确性与可靠性.

藏北高原地壳及上地幔导电性结构——超宽频带大地电磁测深研究结果

为了研究西藏中、北部壳、幔导电性结构,讨论高原中、北部岩石圈热状态,1998年和1999年(INDEPTH(Ⅲ)-MT)在西藏中、北部完成了德庆—龙尾错(500线)和那曲—格尔木(600线)超宽频带大地电磁深探测剖面的研究.研究结果表明,西藏中、北部以昆仑山断裂为界,其南北壳、幔电性结构有很大差异.昆仑山断裂以北地壳和上地幔为高阻区.而昆仑山以南,地壳和上地幔的导电性有明显的分层结构:地壳上部以不连续的高阻体为主,夹有局部低阻异常体,沿南北方向上地壳的电性结构复杂,具有不连续、分块的特点;但中、下地壳为大范围的高导异常区,区内发育有大规模、不相连续、产状各异的高导体,其电阻率均小于4Ωm;在班公—怒江和金沙江缝合带之下,壳内高导体都具有向上地幔延伸的趋势,存在连通壳、幔的低阻通道.根据西藏高原中、北部壳、幔电性结构的研究推断:如同藏南一样,这里也普遍存在部分熔融体和热流体,它们的成因主要与班公—怒江和金沙江缝合带的壳-幔热交换、热活动有关,这是两期形成的壳-幔热交换通道.其中,班公—怒江缝合带的壳-幔热交换通道形成时间比金沙江缝合带早.因此,研究区壳、幔的热活动是从南边和西边开始,向北、向东扩展,导致现今西藏中、北部地壳和上地幔的热流分布由西向东、由南向北增大.

塔里木地体大地电磁调查和岩石圈三维结构

经过在塔里木盆地内701个大地电磁测站的数据采集、资料处理和三维反演,取得测点分布比较均匀的岩石圈三维电阻率模型,从电性结构角度刻划了塔里木地体三维岩石圈构造。反演取得的电阻率模型表明电性岩石圈厚度为138km,沉积盆地内部的电阻率大都反映为低阻,电阻率小于10Ωm。上地壳结晶基底为高阻,深度12～24km;中下地壳为中低阻层,深度约24～47km。岩石圈地幔上层为低阻,深度约47～88km,电阻率为10Ωm。岩石圈地幔下层高阻,深度约88～138km。软流圈极低阻,电阻率仅为4Ωm。塔里木地体中上地壳高导层不发育（满加尔除外）,地壳平均电阻率值偏高,电性莫霍面不清晰,下方有一个厚的高电阻率＂根＂,说明塔里木盆地具有克拉通盆地的属性。同时塔里木地体的四周为高角度岩石圈断裂包围,四缘有高电阻率区存在,深度从15km到90km基本不变,这又说明塔里木盆地为处于造山带之间的大型断陷盆地。塔里木地体为早古生代古特提斯洋中漂移的大陆克拉通地体,以后由于大陆碰撞挤压发生地壳断陷成盆;因此,把它称为断陷型克拉通盆地更为准确。盆地内满加尔和罗布泊低阻区深度从上地壳15km到约90km地幔一直存在,到下地壳之后在北缘打开缺口冲过南天山。推测这一低阻带形成于晚古生代古亚洲洋封闭阶段,是塔里木和哈萨克斯坦地体、西伯利亚克拉通发生碰撞的产物。满加尔坳陷、塔西南的和田坳陷、叶城-莎车坳陷和于田-民丰坳陷、以及唐古孜巴斯坳陷地壳呈现低电阻率,说明这里流体活跃,有利于大型特大型油气成藏。

物化探所研制的电磁法传感器取得重大突破

电磁法仪器大多以感应式磁传感器为接收传感器。随着电子技术的进步,我国研制电磁法仪器的发射机、接收机已经不存在技术障碍,但是传感器的研制相对滞后,单独购买国外先进的磁传感器价格较高,造成我国高水平的地球物理仪器主要依靠进口的局面,因此研制具有自主产权的大地电磁探测感应式磁传感器,为国产地球物理电磁法仪器提供磁传感器,从而使之达到国产化、实用化是十分必要的。