音频大地电磁测深法在电性结构研究中的应用—

引用本文

田占峰, 毛星, 罗旭, 金胜, 叶高峰. 音频大地电磁测深法在电性结构研究中的应用——以郯庐断裂带宿迁段为例[J]. 物探与化探, 2016,40(4): 732-736.
TIAN Zhan-Feng, MAO Xing, LUO Xu, JIN Sheng, YE Gao-Feng. The application of AMT method to the electrical structure study: A case study of Suqian sector of Tan-Lu Fault Zone[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2016,40(4): 732-736.
Doi:10.11720/wtyht.2016.4.15 复制到剪切板

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音频大地电磁测深法在电性结构研究中的应用——以郯庐断裂带宿迁段为例

田占峰¹, 毛星^1,², 罗旭¹, 金胜^1,³, 叶高峰^1,³

1.中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083

2.中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600

3.地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京 100083

作者简介: 田占峰(1991-),男,中国地质大学(北京)在读硕士研究生,主要研究方向为大地电磁测深。E-mail:parching@sina.com

收稿日期: 2015-08-15

摘要

应用音频大地电磁测深(AMT)法研究郯庐断裂带宿迁段F2、F5两条隐伏分支断裂。在宿迁市南部布设4条AMT剖面,共获得176个测深点,采用先进的数据处理和非线性共轭梯度二维反演算法,得到可靠的地下介质二维地电模型。结合工区其他物探资料分析电性结构,推断F2、F5两条第四纪活动断裂的位置、产状,认为F5断裂活动性较强,F2断裂相对较弱。这一结果为徐宿淮盐铁路的地质选线和安全施工提供了依据。

关键词: 音频大地电磁法; 郯庐断裂; 二维反演; 电阻率; 铁路工程

中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)04-0732-05 doi: 10.11720/wtyht.2016.4.15

The application of AMT method to the electrical structure study: A case study of Suqian sector of Tan-Lu Fault Zone

TIAN Zhan-Feng¹, MAO Xing^1,², LUO Xu¹, JIN Sheng^1,³, YE Gao-Feng^1,³

1.Key Laboratory of Geo-detection, Ministry of Education, China University of Geosciences, Beijing 100083, China

2. China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Beijing 102600,China

3.State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources, Beijing 100083,China

Abstract

Audio magnetotelluric (AMT) method was employed to study the F2 and F5 branch concealed faults in Suqian sector of Tan-Lu fault zone. 4 AMT profiles were finished in the south of Suqian that included 176 AMT sites. By using advanced data processing and 2-D inversion called Non Linear Conjugate Gradients, the authors got reliable underground geoelectric models. In combination with the other geophysical data, the authors analyzed electrical structure and explained the location and attitude of F2 and F5 faults, and inferred that the activity of F5 faults is stronger than that of F2 faults. This result provides the basis of geological line selection and construction safety for Xusu-Huaiyan Railway.

Keyword: audio magnetotelluric method; Tan-Lu fault; 2-D inversion; resistivity; railway engineering

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工程上活动断裂是指晚更新世以来产生过地表位移活动(尤其是强震)的断裂^[1], 它对铁路工程的影响主要体现在地面位移与变形, 强烈地震, 滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象^[2]。邢台、唐山、汶川等地发生的地震对许多工程造成重大危害, 在铁路选线过程中应对活动断裂引起高度重视。在新铁路选线过程中, 若无法避绕活动断裂, 则需要根据断裂具体位置、埋深、最新活动性等因素, 选取相对稳定的断裂区段施工, 采取相应的安全措施, 以减轻活动断裂对新建铁路的危害。

音频大地电磁测深(AMT)法是研究地球内部电性结构的一种重要地球物理手段^[3], 以其施工方便、勘探深度大、布点灵活、工作效率高, 成为探测隐伏活动断裂带的有效手段。近几年AMT法广泛应用于铁路工程地质勘查, 已取得令人满意的效果^[4]。文中以徐宿淮盐铁路通过的郯庐断裂带F2、F5两条分支断裂为例, 展示音频大地电磁测深法在追索隐伏断裂中的良好应用效果。

1 构造背景

郯庐断裂带(即郯城— 庐江断裂带)是一条规模巨大的第四系活动走滑断裂带, 具有多期复杂的构造演化历史, 影响范围巨大。宿迁附近郯庐断裂带构造简图如图1所示。

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	图1 宿迁附近郯庐断裂带构造

宿迁附近存在5条郯庐分支断裂, 其中F1、F2、F3、F4四条分支断裂形成了“ 两堑夹一垒” 的构造形态^[5], 新近纪以来, 由于郯庐断裂带处于近EW向的区域挤压应力之下, F2和F1断裂所夹地堑中相对软弱的白垩系王氏组(K₂w)地层挤压抬升, 表现为向两侧的逆冲活动, 在F1断裂西侧形成F5断裂 $\begin{matrix} ^{[67]} \end{matrix}$ 。

测区内拟建铁路由西向东依次穿过F2、F5断裂, 两条断裂相距大约4 km, 走向均为北北东, 属于高角度逆冲的第四系活动断裂带, 对修建铁路影响巨大。其中F2断裂为全新世活动断裂^[7], 地貌形态反映比较明显。F2、F5断裂在徐宿淮盐铁路穿过区段的具体位置、产状等都不太清楚, 其是否为全新世活动断裂存在学术上的争议。

测区地势平坦, 全部为第四系(Q)所覆盖, 第四系之下主要有上新统(N₂)、白垩系(K)、奥陶系(O)、下寒武系(∈ ₁)、震旦系(Z)和太古界(Ar)等。第四系、新近系和下伏基岩电阻率差异明显, 测区内第四系和新近系电阻率值只有几十欧姆米, 厚度可达三四百米。断裂带在覆盖层之下, 电阻率一般不超过100 Ω · m, 与围岩电阻率差异明显。不同岩层的电性差异是AMT法进行勘探的基础。

2 野外采集

2.1 方法简介

AMT法是通过在地表观测具有区域性分布特征的天然音频电磁场来研究地下岩层的电学性质及其分布特征的一种地球物理探测方法^[8]。由于电磁感应作用, 地面观测到的电磁场值将包含地下介质电阻率的信息; 同时由于电磁场的趋肤效应, 不同频率的电磁场信号代表不同的探测深度, 利用地球对天然电磁场的频率响应, 获取不同深度介质的电性结构信息。AMT与大地电磁测深法(MT)的原理和工作方法相同, 只是使用的频率范围不同, 从1 Hz到几千赫兹, 对浅部的地质体分辨率较高。近20年来, AMT法在方法理论和技术两方面均取得长足的进步, 仪器灵敏度提高, 测量时间缩短, 不需要发射源, 装备轻便, 这些优点使其广泛应用于地热资源勘察^[9]、地下水调查^[10]、活动断裂研究^[11]及矿产资源勘察^{[3, 12]}等领域, 成为地球物理勘探方法中一种强有力的非地震手段。

2.2 野外工作布置

中铁第五勘察设计院集团有限公司在宿迁市南部实施郯庐断裂带专项物探勘察, 共完成4条AMT剖面, 获得176个音频大地电磁测深点。1、2号为主剖面, 3、4号是1号剖面的辅助剖面, 分别位于线路南侧约200 m和600 m处(图2)。

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	图2 宿迁市南部4条测深剖面大地电磁测深点点位

使用仪器为加拿大凤凰(Phoenix)地球物理公司生产研制的V8多功能电法仪, 野外测量点距为25 m, 采集4道水平分量数据E_x、E_y、H_x、H_y, x为SN方向, y为EW方向。电极布极方式为“ 十” 字型, 电极距通常南北、东西均为60 m(场地条件允许)。根据趋肤深度公式 δ =503 $\begin{matrix} \sqrt[]{ρT} \end{matrix}$ (m), 结合工区的电性特征, 采集时间约为0.5 h, 观测的有效频率段为10⁴~10⁰ Hz, 探测深度大约1 km。

在正式采集数据之前, 先对主机盒子和磁传感器进行标定, 并进行一致性实验, 保证仪器工作状态良好。野外布站时, 用皮尺严格控制点距和电极距, 误差不超过10 cm, 同时借助森林罗盘确定电极距方位, 保证磁场传感器按正南北和正东西放置, 误差不超过1° , 借助水平尺保证磁场传感器水平放置。电极线尽量展开, 防止缠绕切割磁感线, 产生感应电流, 造成干扰。电极埋设采用深挖电极坑、浇灌盐水、埋实等方法减小接地电阻。水平探头间距大于15 m, 埋深大于30 cm, 用土埋实。由于音频大地电磁法采集的天然电磁场信号很弱, 对于测点周围的环境要求很高, 野外施工严格按照《可控源音频大地电磁法勘探技术规程》(SY/T 5772-2002)执行, 测点尽量选择地势平坦, 人文干扰小的区域。由于房屋建筑、公路等影响, 测点无法严格按照预先设计等间距布设, 工作时尽量垂直测线偏移测点。为保证数据采集质量, 在野外采集过程中, 完成5%的测深点数据质量检查。

3 数据处理和反演

音频大地电磁测深法野外采集数据记录的是电磁场各个分量的时间序列, 研究的是波阻抗的频率响应, 需要从时间序列的记录中提取频谱信息, 并采用Robust法求取张量阻抗元素^[3]。某个地区的电性主轴方位角与该区域的构造走向存在很大关系。实际野外测量中, 一般以正北方向为x轴, 正东方向为y轴, 这样坐标轴通常与电性主轴方向不同, 需要将每个测点的坐标轴旋转到电性主轴上, 方便分解成TE和TM模型, 进行二维反演。

对野外采集到的单个点数据进行前期编辑, 旨在剔除不合理数据, 处理的原则是进行实地调查分析, 对因干扰因素(如公路、工业电流等)产生的畸变点、突变点进行删除处理; 对于横向不均匀或地层等因素产生的转折点等, 采用圆滑或平移消差等方法进行处理。图3为经过参考相邻高质量测点资料处理后的单点曲线。

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	图3 参考相邻高质量测点资料处理后的单点曲线

采用国际先进的非线性共轭梯度(NonLinear Conjugate Gradiedts, 简称NLCG)二维反演算法, 避免了雅克比矩阵G和G^T的求取, 只需要正演过程中求取G和G^T分别与任一个向量的乘积, 大大降低了计算时间^[13]。该方法内存需求小, 具有良好的稳定性, 已经广泛应用于实际勘探。二维反演有三种模式:TE模式、TM模式和TE+TM联合反演模式。测区内干扰小, 采集到的数据较为理想, 笔者对3种反演模式进行电阻率反演计算, 通过对比分析, 认为TE+TM联合反演效果最为理想。

4 地质解释

4条测深剖面反演得到理想的二维地电结构模型, 如图4、图5所示; 结合地震地质资料, 对工区地层、断裂构造解释结果见图6。

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	图4 宿迁市南部1、3、4号剖面二维地电模型

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	图5 宿迁市南部2号剖面二维反演地电模型

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	图6 宿迁市南部1号、2号大地电磁测深剖面解释结果

4.1 地层划分

探测结果显示:随深度增加, 电阻率高低变化明显, 呈现层状结构, 深部结晶基底高阻特征反映显著。地层划分如下:

1) 第四系全新统(Q₄):电阻率均匀连续分布, 其值约为4~15 Ω · m, 底界埋深20~35 m。该地层广泛分布于工区, 成因以冲积、海积为主, 岩性以黏性土、粉土为主, 砂土次之。

2) 第四系上、中更新统(Q₂₊₃):电阻率不均匀, 纵向上变化不大, 横向上变化连续, 呈现串珠状低阻特征, 夹杂一些高阻块体。电阻率值一般为0~160 Ω · m, 底界埋深85~115 m, 1号剖面比2号剖面埋深厚约10 m。在1号DK115+550附近50~130 m深度内有一高阻块体, 电阻率可达上千欧姆米。该地层成因以冲积, 洪积为主, 岩性主要为黏性土、粉土、砂类土。

3) 第四系下更新统(Q₁):电阻率较小, 横向上不连续, 数值约为0~31 Ω · m, 底界埋深150~280 m。F2、F5断裂上盘上移, 由于抬升作用导致上盘顶部的新近系宿迁组和下更新统挤压, 电阻率特征不能分辨地层分界线。

4) 新近系宿迁组(N₂s):电阻率表现为中低阻特征, 约为25~190 Ω · m, 底界埋深起伏较大, 最大埋深约为410 m。在2号剖面西侧控制范围内呈凸起特征, 1号剖面东侧电性层明显错位, 是活动断裂存在的标志。该地层岩性主要为含砾砂岩和黏土。

5) 白垩系王氏组(K₂w):基底高阻特征明显, 电阻率纵向稳定, 横向上均表现为高阻— 低阻— 高阻相间的区块特征。高阻区块对应凸起部位, 电阻率值达几百甚至上千欧姆米, 1号剖面西侧基底上涌, 穿插新近系和第四系地层, 顶界埋深达55 m; 中间的低阻条带异常值只有几十欧姆米, 明显低于围岩, 纵向电阻率等值线密集, 推测是断裂构造破碎带。该地层岩性主要为紫红色砂页岩^[7]。

4.2 断裂构造解释

根据图4、图5所示, 电阻率在横向上呈现高低相间的区块特征, 深部高阻区域所夹的低阻带推断为断裂构造带^[14]。结合电阻率模型特征和区域地质资料, 对F2、F5两条断裂进行推断。

如图4、图6b所示, 1、4、3号剖面条带低阻异常解释为F5断裂, 电阻率在 39~251 Ω · m, 倾向西, 产状较陡, 倾角分别为81° 、70° 、50° , 上盘上移, 属于高角度逆冲断层。结合3条剖面推断F5断裂走向北偏东约10° (图2), 断裂顶部位于拟建铁路里程DK115+375~550段。F5断裂上伏地层电阻率横向上表现为明显不连续异常, 覆盖层层位错动较大、电性结构复杂, 表明F5断裂活动性较强。

如图5、图6a所示, 2号剖面解释为F2断裂, 电阻率值在39~100 Ω · m, 低阻带等值线在深部发生扭曲, 可能是由于深部西侧的低阻异常所致, 整体推断F2断裂倾向为东, 产状陡倾, 倾角为80° 左右, 上盘上移, 属于高角度逆冲断层。推断F2断裂的位置如图2所示, 顶部位于拟建铁路里程DK110+450~625段。F2断裂上伏地层电阻率横向上均匀, 覆盖层层位稳定, 电性结构层状特征明显, 表明F2断裂活动性较弱。

4.3 电测深法资料辅助解释

在工区内沿拟建铁路实施电测深法, 得到2条电性结构剖面, 如图7所示。1号剖面探测深度55 m, 在DK115+366~470段电阻率值从地表16~18 Ω · m向下变化到小于5 Ω · m, 纵向变化较其他里程段大, 和AMT法的得到的F5断裂位置一致。但是电测深法探测深度较浅, 无法得到F5断裂的产状、走向等信息; 2号剖面探测深度180 m, 电阻率层状结构特征明显, 横向上连续, 无明显异常, 未发现F2断裂活动迹象, 表明F2断裂活动性相对F5较弱。

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	图7 电测深法电性结构(上图为1号剖面, 下图为2号剖面)

5 结论

通过对工区内地层划分、断裂构造解释和电测深法等资料辅助解释, 最终确定F2、F5断裂的具体位置和产状, 同时浅地表的电阻率变化反映出F5断裂的最新活动性强于F2断裂, 建议线路通过F5断裂时采取必要的抗震减灾措施。

本实例说明:音频大地电磁测深法具有勘探深度大、施工方便等特点, 结合其他物探和地质资料能有效划分地层, 根据断裂构造的电性特征, 能较好追索隐伏断裂, 也为以后在类似区域展开音频大地电磁测深工作提供了参考。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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In engineering geological practice, the evidence to identify a fault as an active one is the latest time at which the fault ruptured the surface or subsurface if no other data are available. So drafting of the time criterion in a region is a key work with had better be based on both scientific and engineering safety consideration. The time criterion depends on our understanding to some extent on the periodical and repeatable features of tectonic movements. There occurred a widespread tectonic movement in late Pleistocene (about 30 thousand years B.P.) in China. The tectonic deformation have entered a new stage since then. This fact is the scientific basis for determining the time criterion. Therefore, the time criterion determined on the basis of it means that fautl activated or reactivated in the past 30 thousand years could be identified as engineering active ones in continent of China.

鉴定工程活动断裂时限标准的制订需考虑科学性与工程安全性原则。活动断裂时限的确定依赖于对构造活动阶段性与重复性的认识 ,通过对中国大陆晚第四纪以来构造变形与断裂活动性特点的综合分析研究 ,得出了晚更新世晚期 (约距今 3万年 ) ,中国大陆发生了一次广泛的构造变动 ,经历这次构造变动后 ,各地的构造变形特征进入了一个新的阶段 ,其总体活动性质与活动强度没有大的改变 ,这一结果是确定工程活动断裂时限的科学基础。从工程安全性考虑 ,在中国大陆将活动断裂的时限定为晚更新世以来活动过的断裂偏于保守 ;定义为全新世以来活动过的断裂又存在较大的风险。而将晚更新世晚期 (约距今 3万年 )作为鉴定活动断裂的时限从科学意义上有其合理性 ,并符合工程安全性需要。但对一些安全性要求极高的重大工程 ,相关活动断裂的鉴定时限以晚更新世 (约距今 12万年 )为宜

... 工程上活动断裂是指晚更新世以来产生过地表位移活动(尤其是强震)的断裂^[1],它对铁路工程的影响主要体现在地面位移与变形,强烈地震,滑坡、崩塌和泥石流等不良地质现象^[2] ...

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何振宁. 活动断裂带铁路选线问题初探[J]. 铁道工程学报, 1987(3): 195-202.

正我国是多地震的国家,断裂构造纵横交错,遍及全国。大的断裂带延长上百上千公里,小的断裂到处可见,常常被怀疑为工程场地稳定性的隐患。自从邢台、海城、唐山等地区发生大地震、并且对一些铁路工程造成危害以后,在铁路新线勘测设计中,活动断裂带的勘测和评价问题,引起更大的重视,成为铁路选线的重要控制因素之一。本文试图应用我国地震

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According to the geological background, metallogenic conditions and petrophysical characteristics in the surveyed area, three-dimensional geological mapping was studied by Audio-frequency Magnetotellurics Method (AMT). Based on AMT raw data processing and inversion interpretation, the authors inferred the underground resistivity differences of lithology and fracture structure within 2 km from the contact zone. Combined with the geological data and drilling results, the authors hold that the audio magnetotelluric method is good for detecting the underground geological body, clearly recognizing the marker bed of geoelectric layer and its hierarchical structure.

根据长江中下游九瑞矿集区武山外围地区的区域地质背景、成矿条件和岩石物性特征,在该区开展音频大地电磁测深法(AMT)的剖面性测量研究.首先对AMT原始时间域数据进行平移去噪、线性插值拟合去噪和应用经验态分解去噪,从而达到消除噪声,还原数据真实地电信息的目的,然后通过傅氏变换将时间域数据转换成频率域数据,再对频率域数据进行二维反演解释,推测了地下2 km以内的电阻率差异较大的岩性接触带和断裂构造.结合该区的地质资料和钻探结果,二维反演结果表明音频大地电磁法能够很好地探测地下目标地质体,清晰划分出标志性地电层及其分层结构.

... 音频大地电磁测深(AMT)法是研究地球内部电性结构的一种重要地球物理手段^[3],以其施工方便、勘探深度大、布点灵活、工作效率高,成为探测隐伏活动断裂带的有效手段 ...

... 近20年来,AMT法在方法理论和技术两方面均取得长足的进步,仪器灵敏度提高,测量时间缩短,不需要发射源,装备轻便,这些优点使其广泛应用于地热资源勘察^[9]、地下水调查^[10]、活动断裂研究^[11]及矿产资源勘察^[3,12]等领域,成为地球物理勘探方法中一种强有力的非地震手段 ...

... 3 数据处理和反演音频大地电磁测深法野外采集数据记录的是电磁场各个分量的时间序列,研究的是波阻抗的频率响应,需要从时间序列的记录中提取频谱信息,并采用Robust法求取张量阻抗元素^[3] ...

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对于长大深埋铁路隧道的工程地质勘察,音频大地电磁(AMT)已经成为目前最为行之有效的物探勘察手段之一.音频大地电磁(AMT)测深法利用天然电磁场信号为场源,观测天然电磁场的时间序列信号,然后将时间序列数据转化为频率域数据,进而计算出每个频点的电阻率值和相位阻抗.野外采集的时间序列原始数据,经过Robust处理和带地形的二维反演,能真实反应地下的地质信息.通过近几年在青海某铁路隧道等工程的应用,取得了较好的效果.

... 近几年AMT法广泛应用于铁路工程地质勘查,已取得令人满意的效果^[4] ...

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摘　要：从历史的与整体的观点出发，综合了地质、地貌、地球化学与地球物理的资料，系统地了郯庐断裂带各阶段的形态学、运动学以及动力学机制。认为此断裂带开始形成于中、晚三叠世，其长度小于１５００ｋｍ，切割深度小于１５－２０ｋｍ，此时最大左行走滑断距为４３０ｋｍ左右。

... 的构造形态^[5],新近纪以来,由于郯庐断裂带处于近EW向的区域挤压应力之下,F2和F1断裂所夹地堑中相对软弱的白垩系王氏组(K₂w)地层挤压抬升,表现为向两侧的逆冲活动,在F1断裂西侧形成F5断裂 67 ...

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郯庐断裂带于新近纪以来呈现强烈的逆冲活动,使得先存的伸展性断层产生了一系列逆冲反转构造.该逆冲活动使合肥盆地东部边缘地层被明显掀斜并产生断弯褶皱.与此同时,合肥盆地也相应遭受了挤压而反转,在合肥盆地内形成了一系列NW向左行平移断层和NNE向的宽缓褶皱构造.这些构造对油气二次运移和圈闭有利.在太平洋板块向西俯冲产生的弧后扩张使中国东部大陆受到挤压的区域动力学背景下,郯庐断裂的逆冲活动和合肥盆地反转构造在近EW向挤压应力下形成.

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本文通过对郯庐断裂带江苏段开展的野外调查、深部构造和运动学特征等方面的研究,结合近年来最新的研究成果,对郯庐断裂带江苏段的第四纪活动特征及其动力学背景进行了探讨。郯庐断裂带江苏段第四纪活动具有东强西弱、北强南弱的特征;郯庐断裂带第四纪的逆冲活动主要受西太平洋弧后扩张的动力学因素控制;南华北与北华北地块深部构造特征和新构造运动的差异性,是导致郯庐断裂带各段活动性差异的重要原因。

... 其中F2断裂为全新世活动断裂^[7],地貌形态反映比较明显 ...

... 该地层岩性主要为紫红色砂页岩^[7] ...

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... 1 方法简介AMT法是通过在地表观测具有区域性分布特征的天然音频电磁场来研究地下岩层的电学性质及其分布特征的一种地球物理探测方法^[8] ...

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0.0

余年, 庞方. 音频大地电磁测深法在地热勘察中的应用研究[J]. 水文地质工程地质, 2010, 37(3): 135-138.

从介绍和分析研究区的地质特征出发,通过介绍音频大地电磁 (AMT)法工作布置、资料采集和处理流程,说明了该方法在地热资源勘查中的应用效果,同时对自主开发的二维大地电磁处理与反演解释及成像软件系统 (MTSoft2D2.0)的功能特点进行了介绍,并将系统中改进的二维非线性共轭梯度(NLCG)方法应用于资料反演解释,取得了较好的效果.研究成果确定了研究区的热储地层的深度与厚度,以及地质构造分布的基本情况.结果证明,音频大地电磁法在探测含水层及地热资源方面是有效的.

2013

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张威, 王文国, 孟银生, 等. 可控源音频大地电磁测深在浅部地下水勘查中的应用[J]. 物探化探计算技术, 2013, 35(2): 142-148.

可控源音频大地电磁测深法是近些年发展起来的,主要用于探测深部地质构造的一种电磁测深方法。国内一些单位采用可控源音频大地电磁测深法在探寻中深部地热及地下水资源方面做了大量工作[1、2],取得了很好的实际应用效果,但其在探寻浅部地下水方面应用相对较少。这里通过今年在山东泰安开展抗旱找水工作所取得的成功案例,探讨了利用可控源音频大地电磁法在浅层地下水地球物理勘查中的应用效果。

2010

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陈庞龙, 肖骑彬, 赵国泽, 等. 用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征[J]. 地震地质, 2010, 32(3): 360-371.

The magnetotelluric method was used to study the active fault in Shenzhen city.Four magnetotelluric profiles with densified sites were laid out across Shenzhen Fault zone.The remote reference technique was used in both data observing and processing to eliminate the electromagnetic noise near the survey sites,and rather smooth apparent resistivity curves were obtained finally.TM mode data and two-dimensional inversion method as NLCG were used to obtain the electrical structures underground.According to the surficial geology survey results on regional strata and distribution of magmatic bodies and faults,the electrical structures of the depth less than 2000m of each profile were interpreted firstly,two regional faults,namely,the Henggang-Luohu Fault and the Liantang Fault,and seven local faults consistent with the electrical boundaries were verified or found.The strata in the survey area were then related with the change of resistivity.The horizontal electrical slices of depths less than 5000m indicate the Henggang-Luohu Fault and the Liantang Fault bifurcate at the shallow part but tend to merge at depths.

大地电磁测深方法应用于深圳城市活断层的探测,针对深圳断裂带进行了4条剖面的密集点距的大地电磁测量。采用远参考道数据观测与处理技术,尽可能地消除测点附近的电磁噪音影响,得到了较为光滑的视电阻率曲线。二维反演利用TM极化模式数据以及非线性共轭梯度法(NL-CG)获得了地下电性结构。结合已有的区域地层、岩体及断裂构造分布等地表地质成果,对2000m以上的电性剖面进行了分析,证实或发现了与电性分界带对应的2处区域性断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)构造及7处局部断裂构造,并将测区分布的地层与电阻率变化相对应。通过5000m以上不同深度的电性水平切片,进一步反映了电性剖面所展示的局部断裂构造其实是测区主干断裂(横岗-罗湖断裂与莲塘断裂)在浅表的分支,它们在深部表现出趋于统一的展布特征。

2007

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樊战军, 卿敏, 于爱军, 等. EH4电磁成像系统在金矿勘察中的应用[J]. 物探与化探, 2007, 31(s): 72-76.

EH4电磁成像系统是目前国内外较为先进的电磁法勘探仪器,具有勘探深度大、成果反应直观、轻便高效等特点.笔者介绍了该方法的工作机理及在金矿找矿中可能解决的地质问题.通过河北、黑龙江等地金矿勘查的实例,说明了其在金矿勘查中的应用效果.

2013

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杨承志, 邓居智, 陈辉. 采集参数对音频大地电磁法二维非线性共轭梯度反演结果的影响研究[J]. 地球物理学进展, 2013, 28(3): 1346-1254.

Nonlinear conjugate gradients algorithm (NLCG) is a widespread and effective method of Audio-frequency Magnetotelluric (AMT) 2D inversion in practice. This paper carried out the research on effect of acquisition parameters(length of survey line; station distance; frequency points) on AMT 2D inversion results based on NLCG theory and algorithm which Rodi (2001) published. Through the test of typical low resistivity body, the results show that setup of AMT acquisition parameters is based on the scale, exploration depth and background resistivity of the goal body, and length of survey line is two times as the width and exploration depth of the goal body at least and it is more than three times number of survey station above abnormal body and frequency points in the range of exploration depth.

非线性共轭梯度(NLCG)算法广泛应用于音频大地电磁法(AMT)二维反演中,并且取得了良好效果.本文以Rodi(2001)提出的大地电磁法二维NLCG反演理论和算法为基础,开展AMT野外数据采集参数(测线长度、点距、频点数)对二维反演效果的影响研究.通过低阻理论模型的试验结果表明:野外数据采集参数的选择应该以探测目标体的规模、深度以及背景电阻率为依据,测线长度应大于目标体宽度和探测深度的两倍以上,异常体上方测点数及探测深度范围内的频点数至少大于三个.

... 采用国际先进的非线性共轭梯度(NonLinear Conjugate Gradiedts,简称NLCG)二维反演算法,避免了雅克比矩阵G和G^T的求取,只需要正演过程中求取G和G^T分别与任一个向量的乘积,大大降低了计算时间^[13] ...

2013

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李艳军, 叶高峰, 韩杰. 大地电磁测深法在秦皇岛-唐山沿海地区地热资源调查评价中的应用[J]. 地震地磁观测与研究, 2013, 34(3-4): 81-88.

摘　要：应用大地电磁测深法，对秦皇岛一唐山沿海地区进行地热资源勘查。在该测区布设6条测线，获得103个测点的野外资料。采用先进的数据处理和反演方法，得到大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型，根据当地区域地质资料，对地层、断裂构造进行推断解释，并结合华北地区地热资源类型及其与地质构造特征的关系，圈定该测区地热资源远景区。

... 2 断裂构造解释根据图4、图5所示,电阻率在横向上呈现高低相间的区块特征,深部高阻区域所夹的低阻带推断为断裂构造带^[14] ...