大地电磁测深数据处理方法技术进展

大地电磁测深法以其探测深度大、不受高阻层屏蔽、设备轻便、成本低等优势,被广泛用于地球动力学、成矿系统等研究以及深部资源和(清洁)能源探测、灾害调查等领域。然而,该方法在观测天然电磁场信号方面信号较弱,容易受到噪声干扰,一般需长时间观测和多次叠加方式来获取电性信息,且需同时开展相应的数据处理和分析,以获得更为可靠的地下电性结构。其中,数据处理一般包括时频转换、去噪、阻抗张量和倾子矢量估计,数据分析主要包括电性主轴和介质维度分析。基于前人关于大地电磁测深探测方法的研究成果,针对探测体系中处理、分析的关键环节,总结目前普遍使用的方法,并基于数据处理中的去噪、数据分析中的阻抗和相位张量,介绍探测体系中重要环节的前沿研究方向和成果,分析现有方法各自的特点和优点及其在不同环境和背景下大地电磁场观测数据的适用性,为大地电磁测深的有效、高效应用提供理论信息和基础保障。

鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿控矿构造地球物理响应与分析

鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿,是我国超大型砂岩型铀矿床聚集区,也是当今我国铀矿勘探研究的主要攻关地区(韩效忠等,2022);随着对盆地内铀矿与油气、煤层等资源空间上关联关系、砂岩型铀成矿作用与成矿机理等热点问题的深入研究,推动了砂岩型铀矿成矿理论及找矿思路的不断更新(丁波等,2020),同时.

井地瞬变电磁联合探测在2000 m深部找矿中的应用

深部矿产探测是一个难题,井中瞬变电磁方法(Transient Electromagnetic Method,TEM)通过传感器沿钻孔深入地下,更接近于深部目标体,从而提高见矿率和找矿效果。在国外井中瞬变电磁被广泛地应用于深部找矿勘查中,并取得了许多重要的找矿成果,而在国内受限于仪器、理论研究以及解释技术发展较慢等诸多原因,在实际深部找矿应用方面较少。以辽宁青城子白云金矿区2000 m深部找矿作为典型案例,开展井中TEM和地面TEM的探测,尝试将地面和井中TEM资料进行综合解释,以期更合理地解释钻孔周围的有利成矿部位。实测结果表明:井中TEM原始剖面曲线在1400~1650 m深度段出现典型负异常特征,显示钻孔外局部低阻异常体的存在;此外,井中TEM原始曲线晚期道中出现极化现象,是由于断裂和破碎带中富集的与金密切相关的黄铁矿化引起;地面TEM反演结果清楚显示了测线下方典型分布情况,发现了隐伏断裂深部延伸较大,成矿条件良好;综合分析解释,TEM L52线所推测的隐伏断裂深部仍有良好的金富集条件;经钻孔资料证实,地面和井中TEM综合解释结果正确可靠。研究成果表明,井−地瞬变电磁法联合探测在深部找矿中具有较好应用前景。

综合地球物理在雄安新区三维地质结构探测中的应用与成果

雄安新区位于华北平原,上覆巨厚的新生代松散地层,深部地质结构复杂,按照国家高起点高标准开发建设雄安新区的要求,亟需开展综合地球物理调查以查清深部三维地质结构。本次工作通过优选实用有效、深浅兼顾的方法技术组合,部署点线面结合的测网,采用重震电联合解释方法,精细刻画了雄安新区三维地质结构,系统厘定新区断裂构造展布与基岩界面起伏形态,揭示了区域壳幔结构特征,推断壳内热源、划分地热储层、圈定有利含水层,为构建世界一流“透明雄安”提供了技术支撑。

航空地球物理装备研发与技术发展回顾

21世纪以来,我国航空地球物理从理论方法技术研究到装备研发快速发展,这里简要回顾了近15年中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(物化探所)航空地球物理装备研发和方法技术研究历程。为满足国家战略及市场需求,尤其“十一五”以来,时间域航空电磁测量系统、无人机航空物探综合测量系统、直升机航空物探(磁/放)综合测量系统等大型航空物探装备的研发和应用取得了突破性进展,航空物探资料的处理与解释工作得到了加强,在基础地质调查、水文地质调查油气及矿产资源勘查等领域成果显著。为满足国家在地下水资源勘查、生态环境与灾害监测、战略性矿产勘查等领域的需求,物化探所将进一步加强航空地球物理装备研发及方法技术研究工作,促进各类系统的实用性、经济性、稳定性,扩展应用领域,广泛服务于社会、生态、民生、经济、军事等领域。

陆域大地电磁基础网规划与展望

阵列式大地电磁测深是区域地球物理调查的重点发展方向之一,对标国外先进水平和国家社会的基础性需求,中国阵列式大地电磁测深工作程度依然较低,缺乏整体规划,开展全国性观测计划亟需提上日程。系统总结了当前区域地球物理学的发展趋势及国内外大地电磁网建设现状,提出了合作共建陆域多层级大地电磁基础网和大数据中心的顶层设计和规划布局,并对中国大地电磁基础网未来的重点发展方向进行了展望和思考。相关工作的顺利开展将为中国的区域地球物理调查拓展一项新属性参数,推动构建物性地球、结构地球和地球物理场四维模型,进而变革区域地球物理研究范式和工作模式,支撑中国深地探测走向世界前列。

松辽盆地西部斜坡区上古生界地球物理特征——以通榆断陷为例

通榆断陷位于松辽盆地西部斜坡区,区域地层发育特征研究认为,松辽盆地西部斜坡区上古生界具有较好的油气勘探前景。但是通榆断陷的上古生界生烃层系地层的发育情况并不清楚。系统采集了松辽盆地西部斜坡区的地层岩石物性标本,测试了密度及电阻率,整理了通榆断陷地区地层岩石物性参数,利用重力和大地电磁测深非地震物探方法,在分析盆地岩石地层物性特征的基础上,根据重力和大地电磁方法的优势,采用互约束反演技术,开展了综合研究,解译推断了断陷内地层的分布形态及构造格架,推断了研究区的构造演化史,为油气资源潜力评价提供了依据。

全波形发射电流激发下地面瞬变电磁法磁场特征

在过去四十年,大部分关于瞬变电磁法的三维建模和反演研究都聚焦于磁场时间导数,而对于磁场数据研究并不多见.如今,随着超导量子干涉仪(SQUID)技术日益成熟,基于磁场数据的瞬变电磁法探测案例逐渐增多.基于矢量有限单元法,采用频谱法和时步法分别实现了适用于瞬变电磁法磁场数据的三维正演.以低阻覆盖层下的良导体和均匀半空间中板状良导体模型为例,研究了全波形发射电流激发的瞬变电磁法磁场及其时间导数特征,并探讨了二者对深部良导体的探测能力.正演计算结果表明:由于受发射电流全波形效应影响,晚延时磁场随目标体电导率增大而先增强、后减弱,然而即使不考虑全波形效应,磁场时间导数也呈现上述规律;在高阻和低阻围岩情形中,磁场比其时间导数对深部良导体反映更加灵敏,并且晚延时磁场比其时间导数更不易受地磁场背景噪声干扰,说明磁场比其时间导数更适合于深部良导体探测.需要注意的是,发射电流全波形效应降低了瞬变电磁法对深部良导体的识别能力,建议在瞬变电磁法对块状或脉状金属硫化物矿床探测时,尽量采用低基频发射电流波形.

地质调查地球物理技术标准现状与发展趋势

经过近30年的发展,我国地质调查地球物理技术标准从无到有,从零散到成系列,逐步建立了重力勘查、磁力勘查、电法勘查、地震勘查、放射性勘查等系列化的标准体系,为我国地质调查地球物理技术方法规范化工作程序的建立和新方法新技术推广起到重要作用。随着我国地质调查的转型发展,目前已经形成的地球物理勘查技术标准体系不能完全适应当下地质调查的需求。本文总结了我国地质调查地球物理技术标准的发展现状,结合当前我国地质调查转型发展对地球物理方法技术的需求,研究探讨了地球物理勘查技术标准化工作的研究方向和发展趋势。

鄂尔多斯盆地中北部重力场及基底特征分析

鄂尔多斯块体是我国华北地区在新生代和现代构造活动中重要的活动块体,处于华北、华南和青藏3个板块的交接部位,其构造活动和动力学问题一直在基础地质问题领域中备受关注。同时,鄂尔多斯盆地作为我国重要的能源基地,查明基底特征对于区内沉积盖层构造变形、挠曲与次级断裂形成、深部物质和能量的交换、后期深部流体上升运移通道、中新生代盖层沉积碎屑物质来源、油气分布与富集、后期铀成矿铀源分析等也具有重要指示作用(王晓鹏等,2023)。

可控源电磁法中关键技术研究与应用

随着地质目标体大深度精细结构探测应用需求的增加,进一步提升可控源电磁法(CSEM)相关分辨率逐渐成为研究热点.为提升CSEM的勘探能力,解决其提高高频信噪比、压制人文干扰和加大勘探深度等关键问题,提出了基于电容补偿的高频供电技术、基于频点优化和数字滤波抑制工频干扰的数据采集与处理技术,以及基于观测电磁场场值直接反演的解释技术.首先将电容网络单元接入供电回路,通过计算分布电感和选择确定补偿支路连接方式,组合出最接近理论值的谐振电容,不同程度地提高了1000~10000Hz的发射电流;然后通过合理设计采样率和采样长度优化设置发射频点,再通过数字滤波,实现了对50Hz工频及其谐波对观测数据影响的校正;最后将常规可控源音频电磁法(CSAMT)低频观测频率由0.100Hz拓展至0.025Hz,对观测电磁场信号直接处理和反演.在此基础上,建立理论模型进行数值模拟和在干扰区开展了已知地热田的大深度探测试验,结果表明,CSEM探测深度可达3000~5000m,有效提升了人工源电磁法的勘探深度.

松辽盆地上古生界深层系展布特征--来自综合地球物理资料的依据

松辽盆地及外围石炭纪—二叠纪地层分布广、厚度大,油气资源前景备受关注,但松辽盆地深部的石炭-二叠系尚待系统而精细的研究,目前得到的相关深层系信息尚不能清晰刻画上古生界地层的残留特征.基于盆地内相关二维深反射地震剖面、重力资料,通过强约束“剥皮”技术、地震资料精细解释和测井数据多信息融合反演等方法,获得了相关目的层系分布与产出特征,以及经历多期次构造叠加石炭-二叠系的保存状况.研究表明,上古生界地层可大致划分为北带、中带和南带;现今的石炭-二叠系仍然保留了受古亚洲洋板块影响形成的东西向隆拗褶皱构造;中生代时期盆地的南北部受太平洋板块的影响存在差异;盆地断陷发育区石炭-二叠系埋藏较深,地层较厚,盖层厚度大,保存较好.

音频大地电磁勘探在羌塘盆地可燃冰成藏条件探测中的应用研究

青藏高原最大的含油含气盆地是羌塘盆地,盆地内广泛分布多年冻土是天然气水合物(可燃冰)形成的良好盖层条件,具备很好的找矿前景。为了在羌塘盆地探明可燃冰的基本成藏地质地球物理条件,在双湖地区鸭湖区块开展了音频大地电磁(AMT)探测研究。探测结果表明:AMT探测对冻土层反应灵敏,可以有效探测可燃冰冻土盖层的底界展布;对断裂构造反应明显,可以清晰圈定天然气运移通道、储集层的分布状态;二维反演地电断面显示鸭湖冻土区冻土层厚度在50 m~100 m之间,冻土厚度主要由海拔高程、地表水丰度、地质构造破碎带和沉积层松散度等因素控制。研究结果进一步佐证了鸭湖冻土区所具备的良好冻土盖层、发达的天然气运移通道和储集层构造,是可燃冰的成藏与藏储有利区块。

地质勘查技术标准体系建设与思考

随着国家地质调查工作的转型升级与高质量发展,为适应国家新发展理念,满足地质调查工作新需求,地球物理勘查、地球化学勘查、钻探工程等勘查技术各学科工作领域由原来的以矿产勘查为主,扩展到资源、能源、矿产、生态、灾害、城市等多领域,全力支撑能源、矿产、水和其他战略资源安全保障,精细服务生态文明建设和自然资源管理中心工作。面对勘查技术应用领域的扩展,勘查技术标准体系亟待进行修订完善。结合近几年勘查技术领域地质调查工作中的重点布局,笔者针对现有勘查技术标准进行了调研评估,对目前应用效果显著的新方法、新技术,针对特定景观区开展综合地质调查的有效方法技术组合,以及未来新领域需要研制的相关勘查技术标准进行研究规划,对地质调查勘查技术标准体系进行了重构。同时,对目前地质调查勘查技术标准化工作提出思考与建议。

永定河冲积平原深覆盖区填图中的地球物理方法应用效果

我国区域地质填图工作已经由基岩出露区向覆盖区拓展,然而传统基岩区地质填图的手段已不能满足覆盖区地质填图的需求。覆盖区中包含多种类型,其中分布有重要的经济区和大中型城市群的平原区,由于具有第四系覆盖层较深的特点,使得地质填图工作难度大大增加,因此急需开展平原深覆盖区填图方法技术研究。本项研究选择永定河下游平原区涿县幅等6幅1:50000典型图幅,在传统地质填图手段的基础上充分利用综合地球物理方法开展深覆盖区填图试验。填图过程中,项目组研究利用区域重力、大地电磁、地震等综合地球物理资料,系统梳理了前第四系主要断裂,查清了主要构造单元的边界,较为准确地获得了基岩界面等深线图。通过区域重力、航磁等综合地球物理资料厘定了8个四级构造单元,建立了测区基岩主要构造格架。初步划分了新生代以来的重要地层界面,为测区沉积环境演化、岩相古地理、新构造运动等基础地质问题研究提供了资料。本研究基于不同地质目标为覆盖区地质填图建立了有效的地球物理技术组合,丰富了平原区填图方法技术手段,为平原区填图方法的推广应用提供了参考。

GEM多频电磁在吉林市牤牛河泥砂分布测量的初步应用

通过对GEM-2多频电磁仪方法技术介绍和测试分析,首次使用多频电磁仪进行泥砂分布研究。采用425~63 025 Hz按指数增加的5个频率,以平均线距60 m完成吉林市境内牤牛河棋盘村-江密峰镇一带垂直河道测线477条测量,涉及河道长约28.11 km,覆盖面积约1.17 km2。通过不同频率同相、正交、视电导率、视电阻率等值线平面图分析,不同频率反应不同的深度,能有效识别泥砂之间的电阻率差异。根据测量的多频数据进行了深度换算,结合一维反演推断含砂层在2 m、6 m和10 m左右,分别对应高频63 025 Hz、中频5 175 Hz和低频425 Hz探测的深度;再结合收集的资料和实地勘查,进行了区域地质及电性特征分析,推测河道沉积模型或第四系覆盖层模型,从而对牤牛河流域泥砂分布的位置及深度进行了初步划分,可为流域内土壤侵蚀防治、防洪除涝、泥沙治理、生态环境保护等提供相关的基础资料和参考。

中国地球化学勘查技术标准制定和修订工作现状与前景展望

经过60多年几代勘查地球化学工作者的潜心研究,中国已经建立起不同层次、不同方法基本配套齐全,矿产勘查与生态调查并重的勘查地球化学方法技术体系,共形成了23项地球化学勘查方法技术标准。10多年来,完成了17项标准的制定和修订,3项标准正在制定中,近期将进行4项标准的制定和修订。随着新时期地质调查转型发展对地球化学勘查技术标准需求的变化,地球化学勘查技术标准制定和修订工作将以国家能源资源安全保障和生态文明建设为导向,围绕3个方面展开:(1)紧缺矿产勘查将聚焦国外资源勘查、国内隐伏矿勘查、可再生能源勘查和样品分析质量要求,进行已有标准适应性修订和新方法新技术标准制定;(2)生态地球化学调查将聚焦土地质量、生态环境地球化学监测和预警系列技术标准的修订升级和新标准制定;(3)地球化学信息化建设将聚焦以地球化学大数据为基础的成矿地球化学信息筛选、异常判别及资源潜力预测评价,区域到全国尺度生态环境风险的科学判断和定量预测系列技术标准的制定。

芜湖地区沿江对冲带的深部电性特征及意义

对冲构造带是长江中下游地区发育的种典型构造,其时空演变对区域构造演化、构造格局、深大断裂、矿产分布等具有重大影响,前人在该地区已有些研究,但由于下扬子南部第四系覆盖,对其构造特征和演化过程的认识程度依然较低。本次研究通过对芜湖地区的条大地电磁测深剖面数据进行精细反演,获得了横跨沿江对冲带的剖面电性结构模型,揭示了芜湖地区长江深断裂呈南倒北倾,主逆冲断裂北倒南倾的典型的对冲特征。

估计辐射参数的井间电磁波层析成像技术

为了避免使用不合理初始辐射场强和方向性因子带来的误差,研究了估计辐射参数的井间电磁波层析成像技术.通过时域有限差分法模拟表明,天线长度与波长的比值、钻孔充填情况、钻孔周围介质的物性均会影响偶极天线的初始辐射场强或方向性因子;为此结合已知的分层资料,将它们设为未知参数,并设定初始辐射场强与发射点位置相关,方向性因子随射线角度而变化;采用正则化反演方法,由钻孔资料建立了模型方差目标函数,使得反演结果与钻遇的地质特征保持一致.通过理论模型试验和实例应用分析表明,相对于传统射线层析成像方法,估计辐射参数的正则化层析成像技术有助于提高反演的准确性.

大地电磁测深法在滨北西部斜坡带油气地质调查评价中的应用

资料显示松辽盆地的石炭—二叠系具有较大的生烃潜力和油气资源前景,有望成为未来松辽盆地深层油气勘探突破的重点层系,但是,石炭—二叠系地层的分布无论在方法技术和认识方面仍存在较大的不确定性。因此,本文围绕沈阳地质调查中心位于西部斜坡带的黑富地1井部署了一条大地电磁测深剖面,通过野外试验优选了采集参数,获得了高质量的原始数据;通过数据分析、利用共轭梯度法反演获得了电性结构剖面,并结合钻井、地震等资料开展综合分析。结果表明,黑富地1井附近发育两条横向稳定展布的低阻层,其中第一套低阻层埋深在300~800 m之间,是白垩系地层高泥质含量地层的电性响应,第二套地层位于T5界面之下1.5~2.5 km之间,横向起伏幅度较小,结合钻井资料推测反映二叠系林西组泥岩层;并结合深层气体的主控因素,预测了油气有利部位。这些认识为松辽盆地石炭—二叠系油气资源的评价提供了可靠的地球物理依据和技术储备。