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基于异常场的地-井瞬变电磁法正演研究

物探与化探 2015年第6期39卷 1176-1182页

作者：徐正玉杨海燕邓居智汤洪志张华刘旭华赵海娇巩建军东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室江西南昌330013 东华理工大学核工程与地球物理学院江西南昌330013 东华理工大学勘察设计院江西抚州344000

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导... 详细信息

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导了二次磁场的扩散方程,并用有限差分法进行数值计算。通过分析以地-井瞬变电磁异常场为研究对象,认为异常场能反映目标体空间几何位置参数。研究结果表明:在不同钻孔中接收的异常响应随时间推移而衰减减弱,但异常变化特征保持不变;在不同方位布置场源得到的异常响应差异明显,根据其测量结果可判定异常体空间位置信息。最后总结影响地-井瞬变电磁异常的主要因素有:目标体的埋藏深度、目标体与钻孔之间的耦合关系以及场源的位置关系。研究结果为相关资料解释提供理论参考。

关键词：地-井瞬变电磁法异常场正演模拟特征分析

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覆盖层影响下典型地-井模型瞬变电磁法正演

吉林大学学报（地球科学版） 2016年第5期46卷 1527-1537页

作者：杨海燕岳建华徐正玉张华姜志海东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地南昌330013 东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室南昌330013 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

地-井瞬变电磁法是用于地质找矿的有效方法之一,开展该方法的三维正演研究能对资料处理与解释提供帮助。在时间域有限差分算法的基础上,建立了三维地质模型和覆盖层模型,模拟了该模型下的地-井瞬变电磁响应;引入了参数EA,分析了方形低... 详细信息

地-井瞬变电磁法是用于地质找矿的有效方法之一,开展该方法的三维正演研究能对资料处理与解释提供帮助。在时间域有限差分算法的基础上,建立了三维地质模型和覆盖层模型,模拟了该模型下的地-井瞬变电磁响应;引入了参数EA,分析了方形低阻体和覆盖层的响应特征以及覆盖层影响因素。结果显示:低阻体位于发射场源下方时,其响应曲线呈现"双高一低"的极值特征,高峰值分别对应低阻体上下边界,低峰值对应低阻体中心;低阻体位于发射场源旁边时,其响应曲线呈现单极值特征,该特征与覆盖层响应特征相同。当覆盖层电阻率较低时,"趋肤效应"作用使覆盖层的响应强度强于低阻体;但当发射场源离钻孔足够远时,覆盖层影响可以忽略,低阻体响应强度更与覆盖层-低阻体电阻率的比值有关。孔中发射能有效降低覆盖层影响。

关键词：地-井瞬变电磁法覆盖层正演有限差分法廖氏吸收边界条件

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地—井瞬变电磁法三维响应特征研究

地—井瞬变电磁法三维响应特征研究

作者：戴雪平中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

本文主要对地-井瞬变电磁法的响应特征进行三维数值模拟研究，地-井瞬变电磁法是一类针对井旁盲矿和深部矿的新型物探手段。文章首先从Maxwell方程组出发推导出无限薄有限延伸的板状体在瞬变场激发下所对应的微分方程，同时对EMIT Maxw... 详细信息

本文主要对地-井瞬变电磁法的响应特征进行三维数值模拟研究，地-井瞬变电磁法是一类针对井旁盲矿和深部矿的新型物探手段。文章首先从Maxwell方程组出发推导出无限薄有限延伸的板状体在瞬变场激发下所对应的微分方程，同时对EMIT Maxwell软件工作的理论基础进行了说明，并简单介绍了地-井瞬变电磁法野外工作所采用的装置和工作方法。在实际的野外工作中，我们需要根据异常曲线的特征对地下目标体的物性参数有个大致的了解，为指导下一步的物探工作提供依据。为解决这个问题，利用Maxwell软件进行了大量的三维模拟，研究和学习模型参数的改变对异常响应特征的影响。这些参数包括目标体参数（如目标体倾角）及装置参数（如发射线框的相对位置）。通过对这些模拟结果的归纳总结，得到不同参数模型的异常曲线特征，为野外地球物理工作者在进行野外实测数据解释时提供基本的参考依据;同时在已知施工区域地质特性的情况下，根据探测目的并结合地质特性，本文的模拟结果可以作为施工人员在施工前选取最佳测量装置的一个重要参考。这能帮助我们大大提高野外工作效率，降低野外工作成本，提高野外数据的质量，从而在一定程度上提高数据解释的准确性。

关键词：地-井瞬变电磁法 EMIT Maxwell软件三维数值模拟最佳装置

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地-井瞬变电磁多分量响应数值分析（英文）

Applied Geophysics 2017年第1期14卷 175-186,192页

作者：孟庆鑫胡祥云潘和平周峰中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074 河北地质大学勘查技术与工程学院石家庄050031

本文对地-井瞬变电磁法多分量响应进行计算分析。规则局部体瞬变场响应的计算方法与解释模型对于实际导电围岩模型的适用性较差,针对该问题,本文提出了一种基于地下瞬态电磁场数值模拟的计算分析方法。瞬变电磁场模拟方面,本文以时域有... 详细信息

本文对地-井瞬变电磁法多分量响应进行计算分析。规则局部体瞬变场响应的计算方法与解释模型对于实际导电围岩模型的适用性较差,针对该问题,本文提出了一种基于地下瞬态电磁场数值模拟的计算分析方法。瞬变电磁场模拟方面,本文以时域有限差分法实现正演模拟,引入采用Gaver-Stehfest逆拉氏变换与Prony法的离散镜像法求解初始电磁场,应用透射边界条件保证迭代计算精度。通过均质半空间模型算例,证明该套方法可行。响应分析方面,设定含井旁目标体和导电围岩的地电模型,以上述方法对地下瞬态电场进行正演,以多分量观测装置为例换算感应电动势。通过对比各条件下瞬态电场与多分量响应,得出结论:地-井瞬变电磁多分量感应电动势响应反映了地下瞬态电场沿水平、垂直方向的梯度变化;响应特征取决于地层中瞬变场在不同条件下的"扩散、衰减、畸变"过程和观测位置的电磁场状态。本文的计算分析方法兼顾围岩背景场与局部体异常场,较之传统局部体瞬变场原理能够更全面的反映地质信息。

关键词：地-井瞬变电磁法多分量响应分析瞬态电场三维时域有限差分离散镜像法

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电性源地-井瞬变电磁全域视电阻率定义

地球物理学报 2017年第4期60卷 1595-1605页

作者：武军杰李貅智庆全戚志鹏郭建磊邓晓红张杰王兴春杨毅长安大学地质工程与测绘学院西安710054 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000

地-井瞬变电磁(TEM)方法是在地表发射,探头沿钻孔(井)测量瞬变响应的一种井中物探方法.由于接收探头沿钻孔深人地下,因此能够获得更加可靠的地下目标体信息,尤其当存在低阻覆盖层、浅部矿化等地质干扰,或者勘查深部规模不大之良导矿体时... 详细信息

地-井瞬变电磁(TEM)方法是在地表发射,探头沿钻孔(井)测量瞬变响应的一种井中物探方法.由于接收探头沿钻孔深人地下,因此能够获得更加可靠的地下目标体信息,尤其当存在低阻覆盖层、浅部矿化等地质干扰,或者勘查深部规模不大之良导矿体时,地-井TEM方法的优势更加明显.相对于磁性源系统,电性源系统发射功率大,辐射面积广,更适合地形复杂地区之深部找矿.本文的目的是研究电性源地-井TEM的近似解释方法,首先给出了层状介质电偶极子在地下的TEM响应,进而通过电偶极子叠加的方式获得了电性源条件下的TEM响应.利用感应磁场与均匀半空间电阻率的单调关系通过反函数定理进行了全域视电阻率定义.理论模型的视电阻率计算结果显示,不同深度测点的视电阻率曲线首支不同,而尾支基本一致.这说明了全域视电阻率是测点周围有限范围内介质的综合反映,所以不同深度测点的视电阻率曲线首支所反映的范围是不同的.绘制了不同时间道视电阻率剖面曲线,以期显示地下电性分布规律.计算结果表明全域视电阻率定义能够基本可靠地反映地下信息,从而为该技术在矿区深部找矿的应用提供有力支持.

关键词：电性源瞬变电磁法地-井瞬变电磁法三分量响应全域视电阻率深部探测

地-井瞬变电磁场三维有限差分数值模拟技术研究

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地-井瞬变电磁场三维有限差分数值模拟技术研究

作者：陈静东华理工大学

学位级别：硕士

地-井瞬变电磁法在深部隐伏矿体和钻孔周围良导地质体探测中具有较强的灵敏性,在水文与工程地质调查、隐伏矿产探测和考古等领域都有着广泛应用。该方法地表激发孔中接收的工作模式使其能获取较强的有用信号,且得到的异常特征明显,地-... 详细信息

地-井瞬变电磁法在深部隐伏矿体和钻孔周围良导地质体探测中具有较强的灵敏性,在水文与工程地质调查、隐伏矿产探测和考古等领域都有着广泛应用。该方法地表激发孔中接收的工作模式使其能获取较强的有用信号,且得到的异常特征明显,地-井瞬变电磁法应用至今已经取得了非常显著的效果,但仍然存在一些理论问题需要作深入研究。本论文重点着眼于地-井瞬变电磁法的有限差分数值模拟方法,旨在通过三维正演获得典型异常体的地-井瞬变电磁响应特征,为实际工作中的资料处理与解释提供参考。分别应用Laplace变换和Fourier变换将频率域积分转换到时间域,得到了地表激发地下接收的时间域电磁场的解析解。采用中心差分离散方法,基于Maxwell方程组推导了地-井瞬变电磁场三维有限差分方程。基于均匀半空间有限差分法的数值稳定性条件,引入渐变式非均匀网格剖分法和修正的廖氏吸收边界条件,开发了地-井瞬变电磁场的三维有限差分正演算法。从理论上分析了地-井瞬变电磁场的扩散过程,并应用衰减曲线、三维切片和平面等值线等图示方法对数值模拟结果进行分析。在此过程中建立了均匀半空间、水平层状介质、以及“定位异源”和“定源异位”两种观测方式的模型,并进行了数值模拟。结果表明:均匀半空间TEM响应的大小和衰减速度跟异常体与围岩的电阻率差值、异常体尺寸、激发场源的空间位置、覆盖层等因素密切相关。

关键词：地-井瞬变电磁法时域有限差分方程非均匀网格剖分三维数值模拟响应规律

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地—井瞬变电磁时域有限差分三维数值模拟

地—井瞬变电磁时域有限差分三维数值模拟

作者：徐正玉东华理工大学

学位级别：硕士

地-井瞬变电磁法(Down-hole TEM)是地球物理勘探和地质找矿的重要方法之一。它是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。该方法受导电覆盖层和电磁干扰小,纵向分辨率高,在钻孔周围一定范围内具有较好的分... 详细信息

地-井瞬变电磁法(Down-hole TEM)是地球物理勘探和地质找矿的重要方法之一。它是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。该方法受导电覆盖层和电磁干扰小,纵向分辨率高,在钻孔周围一定范围内具有较好的分辨率。因此,在地球深部结构调查和寻找隐伏矿体中具有广泛应用。但是地-井瞬变电磁法的正演理论研究发展较缓,使得地-井瞬变电磁法正演研究成为急需解决的问题。因此,本文通过数值模拟的方法对均匀半空间中低阻覆盖层影响和典型地质-地球物理模型的地-井瞬变电磁响应进行了探讨研究。本文从地-井瞬变电磁法所满足的基础理论Maxwell方程组出发,以时间域有限差分算法为基础,采用稳定收敛的Dufort-Frankel法对总场扩散方程和二次场扩散方程进行差分离散,在计算区域网格剖分上采用非均匀网格剖分技术。对边界条件进行分析研究。以完全匹配层吸收边界条件为基础,对复频率偏移完全匹配层吸收边界条件应用条件进行修改,以满足低频电磁场传播规律。对比第一类Dirichlet边界条件与修正后的复频率偏移完全匹配层吸收边界条件应用效果,得出了修正的复频率偏移完全匹配层吸收边界条件对低频电磁波具有更好的吸收效果。论文通过从地-井瞬变电磁总场和二次场两个方面出发,建立典型地质-地球物理模型,全面深入分析地-井瞬变电磁场异常响应特征,分析总结影响地-井瞬变电磁响应影响因素。结果表明:均匀半空间响应呈现先增大后逐渐减小趋势;倾斜板状体异常体响应与激发场源位置和观测时间有关;地-井瞬变电磁二次场能反映异常体空间几何位置,判断异常体与钻孔之间几何位置关系。在不同钻孔中接收的异常响应随观测时间延迟而减弱;在不同方位布置场源观测得到的异常响应差异明显。断层异常响应主要与场源和目标体耦合关系、目标体埋深深度和目标体电阻率差异有关。在断层断面处,地-井瞬变电磁响应最大。引入EA参数,分析低阻覆盖层对典型地质体地-井瞬变电磁响应影响。最后分析总结影响地-井瞬变电磁响应的影响因素,研究工作为定性分析地-井TEM响应特征和资料解释时提供参考。

关键词：地-井瞬变电磁法时域有限差分法三维数值模拟特征分析影响因素

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轴向各向异性地-井瞬变电磁三分量响应特征

地球科学与环境学报 2020年第6期42卷 737-748页

作者：郭建磊姜涛郭恒宁辉刘航中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室(中国地球物理学会重点实验室) 陕西西安710054

基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁... 详细信息

基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁(BHTEM)三分量响应的影响规律。同时,与各向异性半空间模型一维解析解对比验证算法的准确性,然后建立各向异性三维模型并计算其回线源地-井瞬变电磁三分量响应特征。结果表明:在地表激发条件下,水平轴电导率各向异性对地-井瞬变电磁三分量响应的影响大于垂直轴电导率各向异性;x轴各向异性对?B_y/?t分量响应影响大于y轴各向异性,y轴各向异性对?B_x/?t分量响应影响大于x轴各向异性。研究成果为地-井瞬变电磁各向异性数据解释提供指导,也为地-井瞬变电磁各向异性反演奠定基础。

关键词：地-井瞬变电磁法时域有限差分三维正演模拟电导率轴向各向异性三分量

地—井瞬变电磁在青海野马泉M1磁异常区金属矿勘探中的应用

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矿产勘查 2019年第7期10卷 1638-1644页

作者：钟明峰张磊童明慧丁晓英赵勇青海省第三地质勘查院

地-井瞬变电磁法(Downhole Transient Electromagnetic Method)以地表的发射回线为激发源,在井中形成感应电动势并被接收,此法具有接收信号强和距离异常目标体近等优点。对野马泉M1异常地区ZK49513和ZK49521两个孔开展了三分量的地-井... 详细信息

地-井瞬变电磁法(Downhole Transient Electromagnetic Method)以地表的发射回线为激发源,在井中形成感应电动势并被接收,此法具有接收信号强和距离异常目标体近等优点。对野马泉M1异常地区ZK49513和ZK49521两个孔开展了三分量的地-井瞬变电磁法勘查,经数据分析、处理、解释,发现了井旁盲矿体,并确定了该矿体的方位和产状,该结果与地质勘查的已知矿体十分吻合。

关键词：地-井瞬变电磁法三分量测量矿体方位及产状野马泉