WFEM与CSAMT在新元煤矿富水区探测效果对比

为了探测煤层中的富水体,首次在新元矿区开展了基于广域电磁法的富水区探测,并同时配套了可控源音频大地电磁法作为对比。通过视电阻率数据曲线、频率—视电阻率拟断面图和反演结果的对比结果,显示广域电磁法具有探测深度大、效率高、精度高的特点,可为煤矿富水区探测提供新的有效技术。

高模态密度结构宽频振动分析的小波有限元方法实现

高模态密度结构的宽频振动分析问题是声振分析领域内关注的重点问题之一,可实现宽频振动预测的数值分析方法是该领域内重要的研究内容,有效的宽频振动数值分析方法应在低频至高频域可同时提供精准的数值解。然而,由于明显的耗散误差和计算成本过高导致传统有限元方法(traditional finite element method,TFEM)在对高模态密度结构进行宽频振动分析时,难以在高频域提供精准的数值解,致使无法实现有效的宽频振动分析。而小波有限元分析方法(wavelet finite element method,WFEM)在进行结构分析时具有潜在的求解效率优势,并且可大幅度降低耗散误差带来的影响。为此,本文首先构造了基于小波有限元理论进行宽频振动分析时的自耦合算法,并据此介绍了小波有限元方法对高模态密度结构进行宽频振动分析的架构,形成了宽频小波有限元分析方法(wide wavelet finite element method,WWFEM)。随后,采用数值分析研究方法,基于WWFEM对具有解析解的高模态密度薄板结构进行了宽频振动分析。最后,采用实验分析研究方法,预测了高模态密度结构在宽频域内的振动响应。在此基础上,对比分析了小波有限元方法在进行高频振动分析时的收敛性和宽频振动分析的有效性等。可为依据小波有限元分析方法解决圆柱壳、曲壳等高模态密度结构宽频振动分析问题提供理论参考。

煤矿CSAMT数据的广域电磁法处理

某煤矿采用V8多功能电法仪开展CSAMT探测试验,由于研究区内电磁干扰严重,得出的卡尼亚视电阻率质量较低。为了提高视电阻率数据的质量及其利用率,尝试采用广域电磁法进行CSAMT数据的处理,分别应用单分量电场法、比值法(电场和磁场相比)计算广域视电阻率。结果表明:由于V8施工时不采集场源发射电流,单分量电场法计算结果误差较大;比值法的计算结果在高频段与卡尼亚视电阻率一致,但在低频段优于卡尼亚视电阻率,与实际地电情况更吻合;比值法广域视电阻率的反演结果准确地揭示了矿区含煤地层和奥陶系灰岩的界面,地层解释结果与钻探结果一致,验证了广域电磁法在煤矿CSAMT数据处理中的可行性和有效性。研究成果为其他矿产资源的CSAMT数据处理提供参考。

广东省花岗岩地区水热型地热成藏要素及探测实例分析

花岗岩地热资源在广东省地热资源中占据重要地位。广东省内花岗岩分布广泛,具有良好的地热地质要素:构造位置上毗邻欧亚大陆板块边界,构造活动频繁,发育大量深大断裂;花岗岩放射性同位素含量高,使其具有较高的放射性衰变生热率;丰沛的大气降水为水体对流提供源源不断的热载体。结合花岗岩地热地质,探讨中深层花岗岩地热勘查中地球物理手段的适应性。以广州花都中深层花岗岩水热型地热勘探为例,展示了音频大地电磁法和广域电磁法结合运用于中深层花岗岩水热型地热勘查的有效性。

浅部频率域电磁勘探方法综述

适用于近地表(2000m以内)勘探的频率域电磁法主要有音频大地电磁法(audio-frequency magnetotellurics,AMT),无线电大地电磁法(radio-magnetotellurics,RMT),可控源音频大地电磁法(controlled source audiofrequency magnetotellurics,CSAMT),广域电磁法(Wide Field Electromagnetic Method,WFEM).本文拟从最新的数据采集技术、数据处理技术、正反演算法、实例等四个方面,论述适用于浅部勘探的AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法的国内外最新进展,总结目前AMT,RMT,CSAMT和WFEM方法遇到的困难,对潜在的发展方向提出建议.综述表明:(1)张量测量、多站阵列、多站叠加可提高AMT、RMT和CSAMT数据的质量.利用近区数据WFEM法可获得良好的效果.国产与国外仪器在质量方面的差距正在逐步缩小.(2)数学形态滤波技术、Hilbert-Huang变换等可有效分离出有用的数据,局部畸变仍然是亟待解决的难题,需要更为深入的研究.(3)矢量有限元与非结构网格的出现大幅度提高了有限元处理复杂电磁问题模拟的精度与应用范围,成为目前电磁正演的首选工具.完全非线性反演算法仍然局限于1D、2D问题,共轭梯度法和高斯牛顿算法等为解决3D问题的发展趋势.地质约束的引入和多数据联合反演可以减小反演的非唯一性.各向异性的反演为目前反演研究的热点之一.(4)野外数据解释的正确性严重依赖于对地下结构先期的维性判别,在2D特性不明显、3D特性明显时,需要采用3D进行反演解释.

湖北省保康县万年山地区地热地质特征与成因模式

鄂西地区地热较为丰富,然而保康县万年山地区地热勘探工作匮乏。为了查明保康县万年山地区中深部地热资源潜力,通过地面调查、物探、钻探等手段对该地区的地层、构造、水文地质、地球物理、地热热储和地热流体化学特征等进行综合调查研究,总结分析地热发育规律及成因类型,建立地热模型。结果表明,万年山地区地热热储主要发育层位为震旦系—寒武系的碳酸盐岩地层;地热流体具有高SO_(2)^(-4)、F-和Ca^(2+)的特征;深部热量向上部地层中传导的通道是保康—漆家山断裂;万年山地热属于断裂深循环型,地热井出水温度为58.6℃,水量为1229 m^(3)/d,规模达到中型。此研究可对今后鄂西地区同类型地热田的勘查和开发有一定的借鉴和指导意义。

广域电磁法在我国南方海相页岩气勘探中的应用（英文）

在中国页岩气勘探开发仍处于起步阶段,为了降低勘探风险和勘探成本,选择广域电磁法具有分辨率高,抗干扰能力强,勘探深度大,工作效率高等优势。我们选择湖南花垣区块叭岩向斜作为试验区,进行广域电磁法勘探。首先我们在试验区系统地采集了相关岩石标本,分析了岩石标本的电阻率和极化率参数,并针对地质条件建立了系列二维模型,以研究广域电磁法探测对不同地质结构的勘探能力,最后研究了页岩含碳量(TOC)与电阻率和极化率之间的相关性,找到了识别目标层电阻率和极化率参数的阈值,并据此划分了页岩气勘探有利区。通过在有利区内部署的钻井揭露结果表明,广域电磁法可很好地识别该地区的地下地质结构、断层,并确定目标层的分布、深度和厚度。通过对岩石的电阻率、极化率和有机碳含量三者之间的相关性分析,有助于进一步评估页岩品质并选择页岩气开发有利区。

伪随机频率域电磁方法在强干扰矿区的应用（英文）

为了寻求生产矿山深边部找矿的有利手段,在安徽冬瓜山铜矿区进行多种电磁方法的对比研究。由于该地区受到严重的人文电磁干扰,传统的电磁法无法取得有效的数据。然而,广域电磁法(WFEM)采用伪随机信号作为发射源,只需测量一个电磁场分量便可达到勘探效果,具有抗干扰能力强、工作效率高的优点。将广域电磁法应用于冬瓜山矿区,对比分析音频大地电磁法(AMT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)和WFEM的原始数据。结果表明,WFEM在强干扰矿区能获得高质量的数据,其反演结果对主矿体位置的反映与已知资料结果吻合,说明WFEM是一种强干扰矿区深边部找矿的有利手段。

广域电磁法在深埋隧道勘察中的应用研究

研究目的:广域电磁法是一种适应艰险复杂山区勘察并满足工程勘察精度要求的大深度勘察方法,本文通过对广域电磁法基本原理和特点的分析,并通过九天山隧道多测线的勘察应用以及与音频大地电磁法和大地电磁法的成果对比,旨在研究广域电磁法在艰险复杂山区深埋隧道勘察中的效果。研究结论:(1)广域电磁法在本次勘察中,有效深度达到2. 8 km,完全满足大深度隧道勘察的需要;(2)本次工作最大发射电流达到20 A,对地形和地表不均匀体产生的静态效应进行了较好的压制;(3)通过和大地电磁法(MT)以及音频大地电磁法(AMT)的对比,浅部信息比AMT丰富,深部信息比MT丰富,纵向分辨率提高很多,可以实现大深度隧道全范围的精细化勘察;(4)广域电磁法有效进行了地层的精细化划分,推断了构造位置与倾向,提示了软弱风险区,适用于艰险复杂山区深埋隧道地质勘察。

广域电磁法接收机数字信号FFT实时实现技术

针对广域电磁法(WFEM)接收机各频组数字信号快速傅里叶变换(FFT)点数不统一、低频组点数大不适合现场可编程门阵列(FPGA)实时实现的技术难题,本文采用插值和抽取相结合的抽样率转换方法,提出了满足广域电磁法接收机要求的等长度FFT变换技术,将各频组FFT变换点数统一变换到1024点,并以广域电磁法接收机实际采集到的电场信号进行了测试,最终在EP2C35F484C8FPGA芯片上实现了1024点FFT变换,最高响应频率达到了93.84MHz,完成1024点广域电磁信号FFT运算最快只需34μs,并且能够有效提取广域电磁信号的振幅和相位信息.结果表明:在对广域电磁法接收机信号进行FIR低通滤波后,能够通过插值和抽取相结合的方法,将各个频组FFT变换的长度统一变换成1024点,实现广域电磁信号的FFT实时变换.本文提出的等长度FFT变换技术能够满足新一代高性能广域电磁法接收机FFT实时变换的需求.

砂岩型铀矿广域电磁法试验与探讨

为探究广域电磁法在砂岩型铀矿勘查中的应用效果,选择在松辽盆地宝龙山和克东地区开展广域电磁法与AMT及CSAMT的对比试验。从采集频率、视电阻率曲线、反演电阻率断面三个角度对上述方法进行了对比,认为:WFEM可供选择的有效采集频率更低,频点密度与AMT及CSAMT相当或更密;三种方法在同测点上的视电阻率曲线基本一致,但WFEM最低有效频率较AMT及CSAMT更低,视电阻率质量更高;同剖面、同反演参数的电阻率断面上,WFEM反演电阻率断面在水平成层性及垂向分层能力方面略优于AMT及CSAMT,探深能力比AMT及CSAMT方法强。利用WFEM方法识别了松辽盆地两个试验区的地层结构,且与钻孔揭露情况吻合较好,表明WFEM方法在砂岩型铀矿成矿环境探测中具有一定的应用效果,有必要开展进一步的方法试验工作。

广域电磁法和大地电磁法在中国南方某页岩区块的对比试验

为了比较广域电磁法(WFEM)和大地电磁法(MT)的勘探效果,在中国南方某页岩气区块进行了对比试验。结果表明,WFEM相对MT具有工作效率高、抗干扰能力强、分辨率高以及地形适应性好等优点,但MT相对WFEM具有探测深度大这一不可比拟的优势。

广域电磁法与可控源音频大地电磁法探测效果对比研究——以浙西北巨厚沉积岩地区为例

可控源音频大地电磁法一直被广泛用于寻找地热资源。近年来,广域电磁法以其探测深和抗干扰能力强等特点,在电磁法领域的地位日渐凸显。文章以浙西北巨厚沉积岩地区地热勘探为例,对比分别采用CSAMT法和WFEM法两种方法测量结果,认为WFEM法不受近区以及过渡区的影响,具有测量深度更深、精度更高、抗干扰能力更强等优势。

广域电磁法近区高分辨率的研究

广域电磁法与其他人工场源电磁法相比较,其显著特点是近区分辨率反常的低于远区分辨率。本文对此进行了研究,是由于其感应测深的幅值受几何测深幅值控制所致。本文进一步对广域电磁法近区高分辨率的探讨,研究了近区电场虚分量多项式的作用,发现电场虚分量第三项具有高分辨率因子的存在。据此,推导出广域电磁法近区高分辨率的解析表达式。本文的结果,可使广域电磁法无需广域探测,只需在近区探测,不仅施工方便、合理和信噪比高,而且能比远区和过渡区获得更大的探测深度,更精细的分层能力,以此更灵敏发现良导金属矿体。

广域电磁法在松辽盆地南部宝龙山地区砂岩型铀矿勘查中的应用

为探究广域电磁法在砂岩型铀矿勘查中的应用效果,以松辽盆地南部宝龙山地区的实测数据为例,从采集频率、视电阻率曲线、探测深度及效果等角度将广域电磁法(WFEM)和音频大地电磁法(AMT)进行了对比,认为:以传统AMT方法所采用的AMTC30探头为例,两种方法高、中频点基本一致,但WFEM最低有效频率远低于AMT;WFEM不存在死频带现象,视电阻率曲线更光滑;WFEM的测深能力、水平成层性和纵向分辨能力均优于AMT方法。宝龙山地区WFEM的应用实例表明:WFEM对浅部沉积地层的水平分层能力和纵向分辨能力较强,可较好地应用于浅层砂体识别等砂岩型铀成矿环境探测中;同时,该方法具有较传统AMT方法更深的探测能力,可探索应用于松辽盆地北部等较深沉积地层的砂岩型铀矿勘查。

基于小波有限元法的连续梁移动荷载识别

将待识别车载简化为移动荷载投影到小波空间;车载所作用的连续梁模型以小波尺度函数为插值函数,以小波有限元法为建模方法,并通过单元转换矩阵实现了小波空间向物理空间的变换;采用部分加速度信号作为测得动响应数据,据此积分求出速度与位移响应并用于识别移动荷载。识别方法则借助了动态规划法与正则化法,避免了时程分析中的振荡现象。仿真算例验证了小波有限元用于连续梁模型移动荷载识别的可行性,且单元数较少;识别过程中所用一阶Tikhonov正则化法具有平滑去噪能力。

陕西凤太矿集区深部铅锌矿产资源潜力及地球物理找矿方向

随着近20年的铅锌矿业开发,陕西凤太矿集区各大中型矿山将面临资源枯竭的困境。甘肃西成矿集区近年通过物探方法寻找到郭家沟隐伏铅锌矿体,表明物探方法对于深部找矿意义重大。从地质和地球物理角度综合研究,以凤太矿集区古岔河向斜为界,总结了南、北两侧的铅硐山—东塘子、银硐梁、八方山—二里河等大型铅锌矿床,手搬崖、峰崖、黑崖、银母寺等中型铅锌矿床以及多处小型矿床和矿点的铅锌矿体产出特征、形态特征及其赋存特征、控矿因素、物探识别标志。以银母寺铅锌矿床深部广域电磁法异常验证见到含铜矿化体,杨家湾铜矿点深部瞬变电磁法异常验证见到铜矿体,及二里河铅锌矿床深部短偏移距瞬变电磁法推断出寻找铅锌矿较好地段等3种地球物理方法技术的深部找矿实例,结合铅锌矿的空间分布规律,认为矿集区内铅硐山—水柏沟背斜西段、尖端山—八方山背斜东段、银母寺—大黑沟背斜西段等已知矿床的深部延伸部位,及含矿背斜旁侧更次一级具有找矿潜力的隐伏背斜成矿有利新区(如铅硐山—水柏沟背斜西段两侧区域、银母寺—大黑沟背斜西段两侧区域、尖端山—八方山背斜两侧区域)为铅锌矿地球物理找矿方向。同时,综合比较各种物探方法在凤太矿集区中的应用,建议选用长剖面或面积性的广域电磁法开展深部找矿。

基于矢量位和标量位的广域电磁法三维有限元数值模拟

广域电磁法(WFEM)提出了一种适用于全域公式计算的视电阻率,从根本上突破了"远区"理论的束缚,有效扩展了人工源电磁法的观测范围和探测深度,提高了野外数据的观测精度和效率。考虑到地下介质是三维的,从基于库仑规范的矢量位和标量位角度出发研究了广域电磁法三维有限元数值模拟方法。该方法克服了直接根据麦克斯韦方程组求取电磁场分布时出现的"伪解现象"和模型边界不连续的问题,避免了较为复杂的棱边有限元正演模拟。其中背景场使用准解析法求解,二次场使用有限元法求解,克服了局部激发场源的奇异性问题。在模型算例中,利用均匀介质解析解验证了方法的正确性和较高的计算精度;在此基础上,设计棱柱体模型,利用提出的正演算法对比分析了广域电磁法与可控源音频大地电磁法(CSAMT)对典型三维目标体的探测能力,结果表明在相同的条件下,广域电磁法能够更准确地反映地下目标体信息,且具有更高的分辨能力。

基于支持向量机的可控源电磁数据智能识别方法

可控源电磁(CSEM)数据常常受到强人文噪声的污染,极大地影响了可控源电磁勘探的分辨率.为提高CSEM数据质量,本文提出一种基于支持向量机(SVM)的CSEM数据智能识别方法(CEEMD SVM方法),以代替传统的基于人工设定阈值的数据挑选方法.首先,通过互补集合经验模态分解(CEEMD)算法去除基线漂移噪声;然后,利用SVM对去除基线漂移后的数据进行智能识别,挑选出高质量信号.为验证该方法的有效性,首先进行了合成数据分析,然后将所提方法应用于广域电磁实测数据的处理.结果表明:SVM的平均识别准确率在92.00%以上;经过CEEMD SVM方法处理后,视电阻率由处理前的跳变形态变为连续光滑状态.

基于高阶2^(n)序列伪随机信号的分布式广域电磁法

为实现三维电磁探测,提出一种基于高阶2^(n)序列伪随机信号的分布式广域电磁探测方法。该方法在勘探时只需要发射一组高阶伪随机波形,即可获得所有目标探测频率。发射波形可以根据勘探任务定制;采集终端独立接收信号,能够根据实际情况对采集参数动态调整。在齐河−禹城深部富铁矿的野外勘探试验表明,分布式广域电磁法能够实现短时间海量电磁数据的高效获取。与传统电磁勘探方法相比,基于高阶伪随机信号的分布式广域电磁法野外勘探效率更高。该方法能够应用于深部资源与矿产的大规模精细探测。