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短偏移瞬变电磁探测系统研究

地球物理学报 2023年第8期66卷 3514-3523页

作者：薛国强武欣陈卫营中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

短偏移距瞬变电磁法是近年来发展出的新方法,具有信号强、带宽大的特点,现有国际主流装备是面向传统大收发距模式设计开发的窄带系统,研发小收发距模式下的大电流宽带系统,对于推广应用新方法具有重要意义.为此,本文提出大电流快关断发... 详细信息

短偏移距瞬变电磁法是近年来发展出的新方法,具有信号强、带宽大的特点,现有国际主流装备是面向传统大收发距模式设计开发的窄带系统,研发小收发距模式下的大电流宽带系统,对于推广应用新方法具有重要意义.为此,本文提出大电流快关断发射、低噪声宽频带接收设计方案,攻克超高压恒压钳位技术,自适应可变阻尼技术等核心技术.在同等条件下有效发射功率提升约2.5倍,关断时间压缩近4倍;系统时域噪声水平0.1 nT/s,工作带宽25 kHz.装备系统在增大发射电流和降低噪声的同时,拓展了系统带宽,实现了装备系统与新方法的强匹配.新装备的研发将为我国3000 m以浅矿产资源精细探测做出贡献.

关键词：短偏移瞬变电磁大功率大带宽低噪声自主研发

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SOTEM数据拟二维反演研究与应用

地球科学与环境学报 2022年第1期44卷 132-142页

作者：宋婉婷陈卫营中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

一维反演是目前电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)数据反演的主要方式。受噪音、地形等因素影响,单点一维反演结果通常会出现横向电阻率突变、电性层结构混乱、层界面不清晰的现象,给结果解释带来困难。针对SOTEM数据采样密集、测点间距小... 详细信息

一维反演是目前电性源短偏移瞬变电磁法(SOTEM)数据反演的主要方式。受噪音、地形等因素影响,单点一维反演结果通常会出现横向电阻率突变、电性层结构混乱、层界面不清晰的现象,给结果解释带来困难。针对SOTEM数据采样密集、测点间距小的特点,采用自适应正则化(AIRA)算法,在单点一维反演的基础上,同时考虑先验信息和空间粗糙度的模型约束项,实现SOTEM数据拟二维反演。理论模型与实测数据反演结果表明,拟二维反演比单点一维反演的电阻率连续性更好,目标层厚度也更接近真实值,且反演速度更快、抗噪效果更为显著。

关键词：电性源短偏移距瞬变电磁法自适应正则化算法约束反演拟二维反演采空区

交流高压输电线工频电磁场精确计算与特性分析

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地球物理学报 2022年第5期65卷 1813-1821页

作者：陈卫营薛国强宋婉婷侯东洋王彦兵中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084 国网经济技术研究院有限公司北京102209

交流输电线产生的工频电磁场及其谐波成分一方面会对传统电磁法的观测信号造成极大干扰,另一方面也可将其利用进行大地电性结构探测.电力行业以及传统地球物理领域在计算输电线工频电磁场时都存在诸多近似和假设,计算精度较低.本文同时... 详细信息

交流输电线产生的工频电磁场及其谐波成分一方面会对传统电磁法的观测信号造成极大干扰,另一方面也可将其利用进行大地电性结构探测.电力行业以及传统地球物理领域在计算输电线工频电磁场时都存在诸多近似和假设,计算精度较低.本文同时考虑输电线实际排列形式和大地电导率,给出了输电线工频电磁场的准确计算方式,并对其特性进行分析.结果表明,实际输电线产生的电磁场与传统上基于单条无限长导线获得的结果并不一致,各相线空间位置会导致叠加后的电磁场在多处存在变号现象,使得电磁场随距离增大并不是光滑衰减,且实际输电线产生的电磁场随距离增大整体上衰减的速度更快,但在几千米范围内其强度仍不可忽略.本文提出的特定输电线系统产生的工频电磁场计算方法对规避或利用该电磁场都具有重要意义.

关键词：交流高压输电线工频电磁场电磁探测电磁场空间分布

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接地导线源电磁场全域有效趋肤深度

地球物理学报 2014年第7期57卷 2314-2320页

作者：陈卫营薛国强中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

为了更好地推进广域电磁法的发展和应用,本文以接地长导线源为例,研究了可控源电磁场全场域的有效趋肤深度.利用频域电偶极源在均匀半空间产生电磁场的闭合表达式,计算了不同电磁场分量定义的有效趋肤深度,并讨论了在不同频率、不同偏... 详细信息

为了更好地推进广域电磁法的发展和应用,本文以接地长导线源为例,研究了可控源电磁场全场域的有效趋肤深度.利用频域电偶极源在均匀半空间产生电磁场的闭合表达式,计算了不同电磁场分量定义的有效趋肤深度,并讨论了在不同频率、不同偏移距、不同电导率情况下,有效趋肤深度的变化特性.根据有效趋肤深度随偏移距的变化特征以及与平面波趋肤深度之间的关系,利用多项式拟合的办法在五个不同频率范围内给出了适用于全场域的有效趋肤深度快速估算公式.研究结果表明:不同分量定义的有效趋肤深度是不同的,但是它们随偏移距、频率、电导率等参数的变化趋势是类似的,而且在一定范围内都趋近于平面波趋肤深度.理论模型的研究表明,有效趋肤深度可以作为测量参数选取和数据解释工作的参考依据.

关键词：接地长导线源频率域广域电磁法多分量有效趋肤深度

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水平大定源回线瞬变电磁任意点一维正反演

地球科学与环境学报 2022年第5期44卷 860-869页

作者：石金晶薛国强陈卫营武欣中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院矿产资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 西北有色地质矿业集团有限公司陕西西安710054

大定源回线装置是瞬变电磁法(TEM)的一种工作装置,在框内外皆可进行观测,探测深度大、施工效率高。但受传统中心回线装置数据处理方式限制,当前大定源回线装置仅在发射线框中心一定区域内观测信号。基于电偶极子叠加方式,实现了发射线... 详细信息

大定源回线装置是瞬变电磁法(TEM)的一种工作装置,在框内外皆可进行观测,探测深度大、施工效率高。但受传统中心回线装置数据处理方式限制,当前大定源回线装置仅在发射线框中心一定区域内观测信号。基于电偶极子叠加方式,实现了发射线框内外任意位置电磁场的精确计算,并基于此分析了大定源回线装置产生的一次场和二次场的分布与扩散特征;随后利用OCCAM算法对发射线框内外任意点的响应进行一维反演,并通过一维层状模型对该方法的有效性进行了验证。结果表明,采用本文提出的正反演方法可以实现大定源回线装置发射线框内外任意点地下电性结构的准确反演。最后,将本文提出的正反演方法用于湖北省荆州市某机场的实测大定源回线装置实测数据处理中,取得了可靠的成果。

关键词：瞬变电磁法大定源回线装置 OCCAM算法电偶极子合成任意点一维反演

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电性源瞬变电磁短偏移距探测关键技术与应用

中国科技成果 2024年第2期25卷 62-62页

作者：郭文波薛国强陈靖王宏宇赵刘会李有仓陈卫营王备战张建军刘银爱无不详西安西北有色物化探总队有限公司中国科学院地质与地球物理研究所

随着我国国民经济飞速发展,对资源能源的刚性需求越来越大.国家相继提出"三深一土""一核两深三系"科技创新战略,"十四五"规划中再次提出瞄准深地等前沿领域实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目.为实现新一轮找矿突破,保障新... 详细信息

随着我国国民经济飞速发展,对资源能源的刚性需求越来越大.国家相继提出"三深一土""一核两深三系"科技创新战略,"十四五"规划中再次提出瞄准深地等前沿领域实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目.为实现新一轮找矿突破,保障新时代国家战略资源储备,实现绿色发展,地质勘查科技创新至关重要.电磁勘探是深部找矿的支柱方法,近几年电性源瞬变电磁探测技术发展迅速,它具有勘探深度大、工作效率高、分辨率较高等优点,是开展快速勘查、寻找深部资源的重要手段和发展方向,特别适合在山区地形复杂条件下开展矿产资源勘查工作.

关键词：刚性需求科技创新战略电磁勘探勘探深度山区地形地质勘查新一轮找矿深部资源

西藏羊八井地热田SOTEM探测及热储结构分析

维普期刊数据库评论

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4805-4816页

作者：陈卫营薛国强赵平任旺奇何一鸣吕鹏飞雷康信赵炀中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室中国科学院青藏高原研究所北京100101 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

西藏羊八井地热田是世界上著名的高温地热田,历经四十多年的开发利用,浅部地热资源日趋萎缩,亟需开发深部高温地热资源来维持地热发电或新增装机容量.深刻了解断裂分布特征、地热流体的升流通道,对于开发深部高温地热资源具有十分重要... 详细信息

西藏羊八井地热田是世界上著名的高温地热田,历经四十多年的开发利用,浅部地热资源日趋萎缩,亟需开发深部高温地热资源来维持地热发电或新增装机容量.深刻了解断裂分布特征、地热流体的升流通道,对于开发深部高温地热资源具有十分重要的意义.我们在羊八井地热田实施了6条电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)探测剖面,通过反演获得了2 km深度范围内地层的电性结构.结合现有的构造地质、地球物理、地球化学、钻孔测温等资料,取得了如下新认识:(1)确认F14断裂是地热流体从地热田北区向南区运移的主通道;(2)深部地热流体的上升通道出现在北区硫磺沟,中尼公路附近下伏渗透性较差的基岩阻挡着地热流体在深处从北区向南区的侧向流动;(3)南区深处存在一个富水区,汇聚着来自唐山的大气降水和冰雪融水,与正在开采的浅层热储水力联系较弱;(4)在南区实施尾水回灌,难以实现维持热储压力、延长地热田开采寿命的目的.

关键词：羊八井地热田 SOTEM 电性结构运移通道热储结构

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电磁测深数据地形影响的快速校正

地球物理学报 2016年第12期59卷 4408-4413页

作者：薛国强闫述陈卫营中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212013

地形起伏会对电磁法的数据产生一定影响,尤其会影响浅部地层电性结果的准确性.本文通过对地形影响基本规律、经典比值校正原理的分析,认为可以用实测标准电阻率替代数值模拟中均匀半空间电阻率,提出一种新的地形影响快速校正方法,即采... 详细信息

地形起伏会对电磁法的数据产生一定影响,尤其会影响浅部地层电性结果的准确性.本文通过对地形影响基本规律、经典比值校正原理的分析,认为可以用实测标准电阻率替代数值模拟中均匀半空间电阻率,提出一种新的地形影响快速校正方法,即采用小极矩直流电阻率法获得无地形影响的表层电阻率值,作为地形校正的标准电阻率,以此构造一个新的校正公式.分别对CSAMT和TEM仿真和实际测量资料进行地形校正处理,效果较好.说明新的比值校正公式,是一种快速、有效和实用的校正算法.

关键词：电磁法地形影响校正 CSAMT TEM

SOTEM数据一维OCCAM反演及其应用于三维模型的效果

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地球物理学报 2017年第9期60卷 3667-3676页

作者：陈卫营李海薛国强陈康钟华森中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

本文基于垂直磁场分量研究了SOTEM数据的一维OCCAM反演方法,并将其应用于理论三维数据及野外实测数据的反演.对于大部分一维模型,OCCAM反演可取得较好的反演效果,且反演结果不依赖于偏移距;噪声对SOTEM数据的OCCAM反演具有较大影响,但... 详细信息

本文基于垂直磁场分量研究了SOTEM数据的一维OCCAM反演方法,并将其应用于理论三维数据及野外实测数据的反演.对于大部分一维模型,OCCAM反演可取得较好的反演效果,且反演结果不依赖于偏移距;噪声对SOTEM数据的OCCAM反演具有较大影响,但当信号含噪水平不超过5%时,反演结果仍具有较好的准确性;若浅层存在较厚的低阻层,OCCAM反演结果对下部地层的分辨能力下降,仅能获得具有平均效应的电阻率.将一维算法应用于SOTEM三维数据的反演,会产生较大的误差,尤其是在异常体边缘地带影响最为严重.该影响程度与异常体和背景电阻率之间的差异有关,对于大多数电性近似呈连续变化的真实大地而言,一维OCCAM反演算法仍可获得较好的效果.最后通过陕西某煤田深部富水性调查的实测SOTEM数据反演验证了本文的研究成果.

关键词： SOTEM OCCAM 一维反演三维数据瞬变电磁法