伪随机广域电磁法自动采集系统关键技术

针对川藏铁路、西南山区等高海拔的勘探,急需一套自动采集电磁勘探系统。本文基于伪随机广域电磁法和自动控制技术,攻克了伪随机多频信号发送与接收相结合的自动控制的难题。首先根据2n伪随机序列信号,生成多频波可控信号源,并推导了伪随机多频波信号的自动采集时间节点控制公式;接着设计了一套自动采集参数结构表和通信控制方法,用于实现在不同设备间的参数交互;最后在伪随机广域电磁法装备上编写自动采集控制核心算法,实现了伪随机广域电磁法自动采集系统。结果表明:通过实验测试,自动采集系统可以得到准确的时间域和频域数据,同时工作时间上节省20%,人力资源上可以节省71%。伪随机广域电磁法的自动采集功能实现了非技术人员介入的数据采集,可降低施工成本,提高勘探效率,尤其是在类似于川藏铁路的勘探中,可由登山队员或当地藏民携带仪器进行数据采集。

辽东郑屯地区基于广域电磁法的深孔验证

辽东金矿床的发育被认为受变质核杂岩体系叠加拆离断层带控制,传统观点判定永宁盆地永宁组盖层厚度达到几千米以上,阻碍含矿流体的运移的同时,不利于形成大规模金属矿床。辽东地区矿床深部探测投入少、研究程度低,勘查探测深度长期局限于1 km以内。本文在郑屯地区采用广域电磁法获得了3 km以浅的电阻率分布特征,厘清了辽东盖层厚度为千米左右,突破了对永宁组巨厚盖层的传统认识;进一步施工2 km深钻开展验证,在孔深1 345 m处发现永宁组地层与下伏太古宙基底呈不整合接触关系,界面附近未见明显的构造拆离迹象。本研究证实永宁盆地盖层厚度仅为千米左右,结合区内多期活动断裂构造和密集分布的浅成岩脉群,初步判定永宁盆地的成矿地质背景类似胶东金矿集区,推测存在华北克拉通破坏时期含矿变质流体或岩浆热液运移至界面上部成矿的可能。辽东地区具有实现多金属找矿突破的潜力,广域电磁法勘探为深地成矿预测指明了方向。

广域电磁法在深部矿产勘查中的应用——以铜陵冬瓜山铜矿为例

铜陵市冬瓜山铜矿是中国目前最大的现代化井下坑采铜矿山,目前浅部矿产开发已近成熟;矿体埋深在-690~-1007 m,开采历史已经超过50年。为在冬瓜山铜矿床地区寻找第二成矿空间,查明区内-1~-3 km深度的地层、构造及岩浆岩分布,揭露和成矿密切相关的奥陶系—志留系界面的空间分布,本文针对冬瓜山铜矿强电磁干扰的勘探环境,开展了三维广域电磁勘探。通过现场干扰情况调查和数据采集试验设计了合理的广域电磁数据采集参数,获得了高质量广域电磁数据;在对强干扰区含噪数据进行精细去噪后,开展了拟二维反演;综合区域物性资料、钻孔资料、拟二维反演结果以及巷道揭露的1 000 m以浅的地层、岩体和矿体空间分布,开展了基于地质模型和岩石物性引导的广域电磁三维反演,验证了探测区1 000 m以浅的精细电性结构,并遵循“从已知到未知,从浅部到深部”的解译原则,推断了-1~-3 km范围内深部岩体及奥陶系—志留系界面的空间分布。研究成果可为冬瓜山矿体深边部找矿、成矿靶区预测及钻探选址提供了地球物理依据。

广域电磁法在山东济阳坳陷氦气探测中的应用

利用广域电磁法在山东济阳坳陷氦气富集区开展方法实验,采用“电磁勘探资料处理解释一体化系统”进行广域电磁法数据处理与反演成像,获得地下3 km深度范围内的地层电阻率分布特征;建立了广域视电阻率与试验区盖层、储层之间的电性关系,同时也揭示了深部断裂构造与氦气运移通道之间的关系。在综合研究的基础上,基本查明了区内氦气主要储层馆陶组、东营组、沙一段、沙三段地层分布、厚度及氦气运移通道、构造圈闭等信息,形成了适用于济阳坳陷氦气勘探的广域电磁数据采集及处理方法,丰富了济阳拗陷氦气探测研究成果,为进一步推动济阳拗陷氦气勘探提供地球物理参数。

鲁西北潘店重磁异常带矽卡岩型铁矿精细找矿方向——来自广域电磁法深部找矿的启示

山东省鲁西北潘店地区超深覆盖区航磁和重力异常明显,通过系统的重磁异常查证工作,在研究区重磁异常带开展的多个钻孔均取得了深部矽卡岩型铁矿床找矿突破,但由于重磁异常带范围较大且其特征不能直接指示找矿方向,造成部分钻孔不见矿或见矿情况差。因此,为了更好地在重磁异常带精细圈定成矿位置,实现新的更大的找矿大突破,本文旨在已查证的潘店重磁异常带开展广域电磁测深(WFEM)工作,结合钻探验证情况,圈定深覆盖区矽卡岩型铁矿深部成矿区间及成矿有利结构面,提出深部精细找矿方向。

广域电磁法异常分离技术探索研究

如何有效地压制区域背景场,提取局部异常场加以分析,是广域电磁法提升资料处理和解释准确度亟待解决的问题之一。本文借鉴重磁勘探区域场分离的基本思想提出一种基于残差法的异常分离技术,既能有效地压制区域背景场,又能很好地突出反演成像中的断层、薄层等局部异常的有效信息,有效弥补了传统解释方法的不足。该方法以插值切割法为理论基础,提出了动态改进型插值切割算子,得到区域背景场,实现局部异常场与区域背景场的分离。设计了一维、二维复杂地电模型进行正演计算、反演成像和异常分离,证明了采用异常分离技术提取的局部异常信息对地层、构造和断裂的刻画更加精细,明显优于传统处理成果。使用该方法对川南长宁地区广域电磁法反演成像进行异常分离,进一步验证了异常分离成果反映的构造、薄层及断层等局部信息与地震剖面吻合度较高,表明本文提出的异常分离技术有效、可靠,能有效提升传统广域电磁法的反演成像精度和解释可靠度,具有重要的应用价值。

分布式三维广域电磁法在山东齐河—禹城李屯厚覆盖区富铁矿勘查中的应用

近年来,山东齐河—禹城李屯厚覆盖区富铁矿勘查取得了重大进展,但该区新生界厚度大(900~1100 m)、磁铁矿体埋藏深,矿体引起的地球物理异常弱,找矿难度大。为了揭示李屯富铁矿深部地质构造,开展了分布式三维广域电磁探测,应用高阶2n序列伪随机信号,一次发射49个频率并同时接收,实现分布式滚动测量,获得了地下2000 m以浅地电特征,并对地下地质结构进行解释,构建了重点研究区的三维地质模型,解释结果与已有的二维地震和钻探信息吻合度较高,为重磁联合反演提供有效的地质结构约束,结合重磁场特征和成矿规律圈定新的找矿靶区。结果表明,分布式三维广域电磁法是获取厚覆盖地区深部地质结构的有效探测方法,具有良好的应用前景。

广域电磁法在黄沙坪铅锌多金属矿田深部探测中的应用

位于南岭成矿带中段北缘的黄沙坪铅锌多金属矿田,是湖南省最大的铅锌矿产地,其开采历史悠久,基础地质研究程度较高。目前矿区面临资源枯竭与接续问题,亟需开展地球物理深部探测,预测及寻找深部隐伏矿体。本文采用广域电磁法探测研究区深部地质构造和隐伏岩体的形态及规模,拓展深部找矿空间。探测结果表明:广域电磁法在本区能较好的识别深部地质信息,矿区深部还存在大范围岩体,在岩体与围岩接触带仍具有较大找矿潜力。

广域电磁法在滇西北斑岩铜矿中的应用研究

普朗超大斑岩型铜多金属矿床产于石英闪长玢岩-石英二长斑岩-花岗闪长斑岩复式侵入体内,其成矿作用跟岩体密切相关,为了探测矿区深部隐伏岩体的形态及规模,拓展深部找矿空间,运用广域电磁法在矿区进行测深勘探。对采集数据进行了精细处理和综合地质解译分析,成果显示广域电磁法能有效地识别深部隐伏岩体和大型构造,通过与施工钻孔揭露的地质信息对比,较完整且规模较大的花岗岩体电阻率更稳定,本方法对岩性分界线响应的准确度也更高。探测结果表明矿区东侧和南部的深部还存在大范围复式岩体,在岩体内构造裂隙发育地段具有较大找矿潜力,可为后期优选深部找矿靶区提供地球物理参数。

个旧高松矿田广域电磁法深部探测与综合找矿研究

个旧超大型锡多金属矿床开采历史悠久,成矿作用和矿化类型复杂多样。随着浅部资源的消耗,如何寻找深部接触交代矽卡岩型锡多金属矿和层间硫化物型锡多金属矿,成为个旧高松矿田亟待解决的重要课题。为推动高松矿田中深部找矿突破,本文将广域电磁法应用到高松矿田进行深部探测,查明了深部地质体的分布形态;综合分析了矿田成矿地质特征,总结了矽卡岩型矿体和层间硫化物型矿体的矿床地质特征;同时结合广域视电阻率特征,建立了高松矿田两种主要矿床类型的地质-地球物理模型,以此模型进行成矿有利区预测,可为个旧地区及国内其他类似多金属矿的地球物理勘探提供参考和借鉴。

广域电磁法在强干扰碳酸盐岩矿区的应用探索

目前中国各成熟矿山大多面临浅部资源量不足的危机,对深部资源勘探的需求在不断增强。在实际勘探应用中,除了要进行大深度高精度探测,还要克服复杂地形与强电磁干扰的影响,因此对勘探技术提出了更高的要求。本文采用广域电磁法,在地形复杂且电磁干扰严重的云南某碳酸盐岩矿区开展了应用探索研究。结果认为广域电磁法在复杂碳酸盐岩矿区能够有效地压制干扰,对断层和已知矿体反映明显。据此在矿区深部圈定了可能的矿致异常,为矿区深边部找矿提供了指示方向,在复杂地形强电磁干扰的碳酸盐岩矿区开展攻深找盲探矿工作,广域电磁法能够实现高精度大深度探测,抗干扰能力强,工作效率高,可作为一种深部找探矿的技术手段。

广域电磁法在小秦岭地区的方法试验

小秦岭地区是我国著名的金矿矿集区,矿产资源潜力大,矿区浅部资源现已基本枯竭,深部探测刻不容缓。为探讨物探方法在该区的深部勘探效果,在该区开展了不同时段的广域电磁法测深剖面试验,同时开展了可控源音频大地电磁法作为对比。通过视电阻曲线和反演结果分析对比分析,显示广域电磁法具有抗干扰能力强,探测深度大等优点。试验结果表明,广域电磁法在小秦岭地区不同时段观测重复性好、效果佳,揭示了断裂带的深部延伸情况,探测深度超过4 km。最后总结了广域电磁法在山区工作的经验及注意事项。

广域电磁法压裂监测技术在致密砂岩气藏中的应用——以川中金秋气田为例

广域电磁法压裂监测技术通过监测压裂液注入地层后产生的电性变化引起的电磁响应,获取电磁时间差分异常,反映压裂液波及范围,进而分析缝网特征。该文介绍了广域电磁法压裂监测的基本原理及监测方式;为了搞清压裂改造效果,以川中金秋气田为例,针对裂缝形态及扩展规律难以精准描述的问题,开展了广域电磁压裂监测。监测结果表明:1)金秋气田两侧压裂裂缝缝长合计超过300 m,波及面积大,整体改造效果较好,但各簇之间存在较强的非均质性;2)致密砂岩压裂时,产生数条主缝,之后一直沿着主缝方向不断扩张与延伸,最终压裂裂缝都呈现数个尖峰状突进的形态,且孔隙度和脆性指数越大,裂缝扩展更容易,波及长度更大;3)裂缝特征与簇孔、段长、簇间距、用液强度及加砂强度等施工参数有关,金秋气田合理的簇间距为9~10 m,合理的段长为80~100 m,合理的用液强度为16.5 m^(3)/m,合理的加砂强度为5.0~6.0 t/m。以上研究结果可指导后期压裂施工工艺进行优化调整。

广域电磁法在长平盆地白垩系地层地热资源评价中应用

对工作范围区处于长平盆地下白垩系地层,首次利用广域电磁法探测中深部3km范围内地层结构及构造发育情况,初步评价范围区内地热资源。主要成果为:①盖层为白垩系上统戴家坪中段泥质砂岩,埋深-210~-300m;下段为巨厚层块状花岗质砾岩,埋深-800~-1050m。白垩系下统神皇山组上段,埋深-1200~-1420m。②储热层为白垩系下统神皇山组下段,含灰质砾岩,钙泥质胶结,埋深-1550~-1700m。沉积盆地底部为冷家溪群板岩,埋深-1800~-2030m以下。③重新确定F10、F12两断层平面位置。④本区具有较好地热盖层,白垩系整套地层为红色碎屑岩,含水性差,厚度大,地热资源具有较好保存条件,具有地热开发潜力。

广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用

广域电磁法(WEM)作为一种先进的地球物理勘探技术,已经在金属矿山深部找矿中显示出其显著的潜力和应用价值。WEM利用电磁波探测地下结构,尤其擅长于识别和定位高电导率的金属矿物。在深部矿物勘探领域,WEM不仅提供了一种穿透深层地壳的手段,还能够在复杂的地质环境中实现精确探测。本文将探讨WEM的工作原理、技术优势、以及其在金属矿山深部勘探中的应用。特别关注的是WEM在数据处理、三维建模、与其他勘探方法的结合使用以及技术创新方面的进展,旨在全面理解WEM在深部找矿中的潜力和挑战。

基于广域电磁法的大红山铁矿深部找矿预测

随着生产规模的不断扩大,大红山铁矿隐伏的矿产资源危机已逐渐显现,深部是本区探矿突破的重要方向。在综合研究大红山铁铜矿的地质条件下,采用广域电磁法技术,以已查明主矿体电性分布特征与磁感强度为参照,结合地质、钻探、物探等多方面的信息,探测地下3 000 m以内地层、断裂带分布情况。经解译,排除非矿致异常,圈定4处异常区为找矿有利区;划分了18条断裂构造带,其中与工区已知对应的断裂构造4条,未控制或隐伏构造14条。

广域电磁法在煤矿水患探测中的应用研究

煤矿水害探查的主要方向是探测煤层顶底板含水层的富水性和构造的含(导)水性。以安徽一煤田广域电磁勘探为例,通过分析广域电磁法的基本原理、野外施工技术、资料处理和解释方法,明确了广域电磁法可以作为1种新兴的物探手段用于煤矿防治水工作中。在探测过程中运用震电数据多属性融合技术减少物探异常解释的多解性,提高了勘探精度,为煤矿防治水工作提供了可靠的参考。

广域电磁法对巨厚盖层下地热勘查效果分析——以长沙黄花国际机场为例

为探测巨厚盖层下的地热资源埋藏情况,在对湖南长沙黄花国际机场地区进行综合区域地质—地球物理条件分析研究基础上,采用广域电磁法,经剖面布设、试验分析、数据跳点剔除、滤波去噪、二维反演处理、地质解释等一系列工作后,得出调查区断裂构造发育、垂向延伸大、其深部呈低阻的特征,物探推测各地层厚度与后期钻孔揭露误差在6%~17%之间。测井资料显示,在孔深2610 m处,其水温达80℃,说明了该地区地热资源具有进一步勘探潜力。广域电磁法的有效应用,为以后在相似地区开展深部地热资源勘查提供了重要的参考依据。

川南页岩气田未评价区广域电磁法探测攻关研究

四川盆地下古生界五峰组、龙马溪组是页岩气勘探开发的主力层位,是“气大庆”建设的重要环节。随着长宁、威远等页岩气勘探开发区块的逐步增加,未评价区域的有利勘探区,评价工作迫切需要地层特征、构造特征、地球物理参数的支撑。川南大部分地区五峰-龙马溪组地层埋深介于3500 m以浅,使用广域电磁法勘探高效、准确的获取目的层展布特征、断裂发育情况和电性参数,通过多信息结合为页岩气勘探有利区划分提供依据。勘探成果显示:研究区目的层断裂相对不发育,主要断裂位于研究区西侧,且断层附近以大面积低阻为主要特征;广域视电阻率整体在6~48Ω·m之间,从西至东整体广域视电阻率显示出逐渐增大过程。因此,推测研究区西部五峰组-龙马溪组页岩气勘探风险低于东部。

三维广域电磁法自适应有限元正演

为了进一步提高广域电磁法正演求解精度,采用基于电流密度法向连续为依据的后验误差估计策略的自适应有限元技术,实现了三维广域电磁法正演模拟。首先,从麦克斯韦方程出发,推导了可控场源满足的电场方程,采用非结构四面体网格的矢量有限元技术对电场方程进行离散,从而形成大型稀疏复线性方程组;其次,设计电流密度法向连续的后验误差估计策略,并将其融入大型稀疏复线性有限元方程组,实现了高精度三维广域电磁法正演计算;最后,采用一种优化Brent‑Dekker求根算法,提高广域视电阻率计算的稳定性,并利用层状介质模型验证了自适应算法的正确性,同时设计了典型的地形和球状地电模型,分析广域电磁响应特征。研究结果表明,自适应有限元法能够避免人为设计网格带来的低效率问题,通过对重点区域进行局部网格加密提升正演模拟精度;同时,在同等收发距情况下,广域电磁法相比可控源音频大地电磁(CSAMT)具有更大勘探深度与勘探范围,受非平面波的影响更小。