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音频大地电磁与瞬变电磁深度学习联合反演

地球物理学报 2024年第11期67卷 4372-4384页

作者：王亮刘威席振铢薛军平侯海涛龙霞王威薛文韬湖南五维地质科技有限公司长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083

联合反演在综合地球物理资料解释中扮演着重要的角色, 数据驱动的深度学习技术的发展为地球物理反演带来了新的发展方向和机遇.因此, 本文提出一种基于深度学习的音频大地电磁(AMT)和瞬变电磁(TEM)联合反演方法.首先, 为AMT和TEM生成统... 详细信息

联合反演在综合地球物理资料解释中扮演着重要的角色, 数据驱动的深度学习技术的发展为地球物理反演带来了新的发展方向和机遇.因此, 本文提出一种基于深度学习的音频大地电磁(AMT)和瞬变电磁(TEM)联合反演方法.首先, 为AMT和TEM生成统一的地下介质电阻率模型, 并分别进行正演, 建立用于网络训练的样本数据集;然后, 将残差网络作为主干网络, 基于UNet网络架构, 设计和构建一种端到端的AMT和TEM联合反演深度学习模型JoATInvNet;其次, 针对两者响应数据的差异性, 引入两种不同的数据归一化方法对网络输入数据进行预处理;最后, 利用合成数据和实测数据对JoATInvNet联合反演方法进行了验证和分析, 结果表明: 相比于AMT或TEM单参数深度学习反演, 本文提出的JoATInvNet联合反演可以有效融合AMT和TEM数据信息, 反演误差更小, 抗噪能力更佳, 实现对地下结构更准确和全面的解释.

关键词：音频大地电磁瞬变电磁深度学习联合反演

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音频大地电磁约束反演在地层识别中的应用:以哈密盆地为例

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地球科学 2022年第11期47卷 4280-4293页

作者：孙浩刘营王正王振刘荆平陈超王国灿王岸中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室湖北武汉430074 中国地质大学地球科学学院全球大地构造研究中心湖北武汉430074 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

覆盖区地质填图是新时期地质填图的重要方向.音频大地电磁法(AMT)是覆盖区地质填图的重要地球物理方法之一,可以为地层和基岩面的刻画提供电性参数的约束.然而,常规的AMT反演无法精确刻画电性异常体的边界,且当缺乏其他地质与地球物理... 详细信息

覆盖区地质填图是新时期地质填图的重要方向.音频大地电磁法(AMT)是覆盖区地质填图的重要地球物理方法之一,可以为地层和基岩面的刻画提供电性参数的约束.然而,常规的AMT反演无法精确刻画电性异常体的边界,且当缺乏其他地质与地球物理资料约束时,难以进行地质解译.针对此问题,基于数值模拟结果的可行性,利用哈密烟墩戈壁覆盖区的4条实测AMT剖面探讨了AMT约束反演在地层识别中的应用效果.相位张量分析指示研究区浅部(>1 Hz)电性结构表现为二维特征,深部受三维结构影响;浅部为低阻,深部电阻率逐渐升高.采用不加约束二维反演获得了4条剖面的地下(<3 km)电性结构.基于研究区的重力异常、地震解译结果、物性和钻孔资料,在二维反演结果上初步划分了渐新统-中新统和侏罗系地层的底界面;进而以这两个界面建立先验模型,并根据物性资料设置电阻率变化范围,进行AMT约束反演,获得了更优化的反演结果以及清晰可靠的渐新统-中新统和侏罗系的底界面.结果显示,研究区渐新统-中新统地层电阻率值略小于10Ω·m,其底界面平均埋深为120 m;侏罗系电阻率值为10~100Ω·m,其底界面最深可达2 km.基岩面(侏罗系底界面)埋深整体上呈现为东南深、西北浅,这指示哈密烟墩地区中生代以来的沉积中心在东南部;此外,侏罗系地层与下伏的古生界地层存在角度不整合.研究表明,哈密烟墩地区新生代以来可能受到了近南北向应力挤压,在研究区中部形成近东西或北东东向的侏罗系隆凹相间的构造地貌格局.而渐新统-中新统地层底部的不整合面可能反映了后期褶皱构造的影响,这种隆凹作用相伴的褶皱构造可能具有同沉积性质.

关键词：音频大地电磁约束反演电性结构地层识别哈密戈壁覆盖区地球物理

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音频大地电磁磁场传感器的研制

中国有色金属学报 2012年第3期22卷 922-927页

作者：陈兴朋宋刚周胜席振铢王鹤中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 长沙五维地科勘察技术有限责任公司长沙410205

感应式磁场传感器一直是我国电磁法仪器发展的瓶颈,国外大地电磁法中测量大地磁场主要采用感应式磁场传感器。为此,根据音频大地电磁场源的特点,从感应式磁场传感器的基本原理出发,设计传感器的磁芯和线圈绕组结构以及线圈的谐振频率;另... 详细信息

感应式磁场传感器一直是我国电磁法仪器发展的瓶颈,国外大地电磁法中测量大地磁场主要采用感应式磁场传感器。为此,根据音频大地电磁场源的特点,从感应式磁场传感器的基本原理出发,设计传感器的磁芯和线圈绕组结构以及线圈的谐振频率;另外,采用了磁通负反馈技术和频率补偿的方法,扩展了传感器的频带,得到了在1 Hz～9.8 kHz频带范围内平坦度为±1.5 dB的灵敏度曲线,满足音频大地电磁探测的需要。

关键词：音频大地电磁感应式磁场传感器灵敏度磁通负反馈

利用变分模态分解(VMD)和匹配追踪(MP)联合压制音频大地电磁(AMT)强干扰

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地球物理学报 2019年第10期62卷 3866-3884页

作者：李晋张贤蔡锦湖南师范大学智能计算与语言信息处理湖南省重点实验室长沙410081 湖南师范大学信息科学与工程学院长沙410081

为了有效分离矿集区音频大地电磁(AMT)信号中的大尺度强干扰、抑制近源效应,本文提出利用变分模态分解(VMD)和匹配追踪(MP)联合压制AMT强干扰的方法.首先,对比了VMD与经验模态分解(EMD)、固有时间尺度分解(ITD)的处理效果,验证了VMD在... 详细信息

为了有效分离矿集区音频大地电磁(AMT)信号中的大尺度强干扰、抑制近源效应,本文提出利用变分模态分解(VMD)和匹配追踪(MP)联合压制AMT强干扰的方法.首先,对比了VMD与经验模态分解(EMD)、固有时间尺度分解(ITD)的处理效果,验证了VMD在避免模态混叠和端点效应方面的优势;讨论了VMD中模态个数对典型大尺度强干扰的去噪性能,并选择合适的模态初步获取待处理信号的重构信息.然后,运用MP对VMD重构信号做二次信噪分离处理,进一步滤除残余的尖脉冲干扰.通过对模拟和实测数据的分析处理,以及与远参考法结果对比,本研究能有效剔除时间域序列中的大尺度强干扰,且重构信号中保留了更多的低频缓变化信息和细节成分,近源干扰得到有效压制;视电阻率-相位曲线更为光滑、连续,低频段的数据质量得到明显改善,其结果能更为真实、可靠地反映地下电性结构信息.

关键词：音频大地电磁强干扰噪声压制变分模态分解匹配追踪

基于三维正演的音频大地电磁阻抗相位不变量校正技术

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地球物理学报 2015年第2期58卷 685-696页

作者：阮帅张炯孙远彬王绪本油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710054 贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队贵州铜仁554300

复杂地形、地质条件的大地电磁数据解释容易出现假象,采用三维正演技术模拟地形和地表不均匀体的背景响应,对实测数据阻抗相位不变量进行校正,实现更准确的定性分析;对三维异常体模型的合成数据进行一维、二维多参数反演试算,以确定地... 详细信息

复杂地形、地质条件的大地电磁数据解释容易出现假象,采用三维正演技术模拟地形和地表不均匀体的背景响应,对实测数据阻抗相位不变量进行校正,实现更准确的定性分析;对三维异常体模型的合成数据进行一维、二维多参数反演试算,以确定地形剧变区选择反演技术的最佳方案.合成数据的试反演结果显示一维反演水平切片假异常较多,二维反演能压制测向假异常,但不能压制走向的假异常,水平切片多出现测向条带.使用本文提出的阻抗相位不变量校正法扣除地形、地表背景响应,结合一维、二维反演,能使实际资料解释成果更加可靠.

关键词：音频大地电磁阻抗相位不变量交错网格有限差分正演 Occam反演共轭梯度反演

四川盆地新区新层系页岩气的音频大地电磁探测——以川西南乐山地区须家河组为例

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地质学报 2022年第2期96卷 699-711页

作者：王桥杨剑夏时斌康建威李华张伟廖国忠中国地质调查局成都地质调查中心四川成都610081

四川盆地蕴含有巨量的天然气资源,经过十多年的地质理论发展,页岩气的勘探实现了较大突破,在盆地的南部和东南部探明了多个大型页岩气田,其主要的产气层位是上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组。四川盆地发育了六套富有机质页岩层系,其... 详细信息

四川盆地蕴含有巨量的天然气资源,经过十多年的地质理论发展,页岩气的勘探实现了较大突破,在盆地的南部和东南部探明了多个大型页岩气田,其主要的产气层位是上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组。四川盆地发育了六套富有机质页岩层系,其他的层位还没有取得大的突破,基础地质条件适合的盆缘地区可能是寻找经济型页岩气藏的有利区块。在分析前人的研究资料基础上,优选川西南乐山地区须家河组作为新区新层系的探测目标。根据研究区地质情况,构建理论电性参数模型,开展数值模拟试验,明确音频大地电磁方法的理论可行性。进而在重点研究区部署了一条音频大地电磁剖面,通过资料的处理和分析获得研究区的深部电性结构,结合地质资料提供了地质解释方案,配合钻井资料认为研究区一带具有稳定的地质结构、连续分布的富有机质页岩层以及好的页岩气显示。据此表明川西南乐山地区上三叠统须家河组作为页岩气勘探的新区新层系,可能具有良好的资源前景。

关键词：四川盆地页岩气新区新层系须家河组音频大地电磁

音频大地电磁法在探测地下水中的应用——以湛江南木水为例

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地球物理学进展 2019年第1期34卷 304-309页

作者：何国丽王光杰周超严小丽李红领中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程院重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 湖北省地震局武汉420100

本文通过在广东省湛江市省级生态农业示范区——南木水地区进行地下水探测拟解决当地的生活用水问题.该区域主要为燕山期花岗岩,本文采用了音频大地电磁法(AMT)勘探方法,从构造分析出发,选择三个有利区域(分别为A、B、C、区),布设了10条... 详细信息

本文通过在广东省湛江市省级生态农业示范区——南木水地区进行地下水探测拟解决当地的生活用水问题.该区域主要为燕山期花岗岩,本文采用了音频大地电磁法(AMT)勘探方法,从构造分析出发,选择三个有利区域(分别为A、B、C、区),布设了10条AMT勘探线,共166个测点,进行野外数据.对野外数据进行了一系列预处理、反演和电阻率成像得到各线的剖面图.分析研究剖面图和切片图,确定了三个可能含水的低阻带以及三口钻井的位置.其中C区已经打井取水,出水50 m^3/h,很好地验证了AMT方法在硬岩地区进行地下水探测的实用性和有效性.

关键词：音频大地电磁地下水探测花岗岩地区

音频大地电磁测深(AMT)约束下的重力三维反演应用研究——以越城岭岩体北缘隐伏岩体为例

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地球物理学进展 2019年第4期34卷 1391-1397页

作者：陈长敬刘圣博黄理善中国地质调查局武汉地质调查中心武汉430205 中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心武汉430205 中国有色桂林矿产地质研究院广西桂林541000

越城岭岩体是中南地区重要的钨锡锑等多金属矿集区,近年来大量地质地球物理勘查等工作表明,岩体北缘大牛头寨矿集区存在着隐伏的中酸性岩体.中南片区中酸性岩较围岩属于低密度和高电阻率岩石,具备了重力勘探和音频大地电磁测深(AMT)识... 详细信息

越城岭岩体是中南地区重要的钨锡锑等多金属矿集区,近年来大量地质地球物理勘查等工作表明,岩体北缘大牛头寨矿集区存在着隐伏的中酸性岩体.中南片区中酸性岩较围岩属于低密度和高电阻率岩石,具备了重力勘探和音频大地电磁测深(AMT)识别隐伏岩体的前提.AMT反演在垂向上分辨率较高,能高精度识别隐伏岩体的边缘.根据地表岩石物性的统计结果,将AMT反演解释的成果转换为重力约束反演的密度边值条件,进行重力三维约束反演.并对比了重力三维无约束反演的结果,表明AMT约束下的重力三维反演能够提高识别隐伏岩体的精度,并且其精度在横向空间上有一定程度的延展.反演结果表明,隐伏岩体顶界面平均埋深为800~1000 m,最浅处为大竹山约200 m;反演的岩层密度与岩石物性相对变化较一致;隐伏岩体存在多个舌状岩柱侵入地表,为地表成矿提供了物质来源.根据岩体与成矿的关系,该研究成果为大牛头寨矿集区深部找矿指明了方向,为该区域地质矿产进一步工作提供了重要信息.

关键词：大牛头寨越城岭岩体音频大地电磁重力三维反演隐伏岩体

音频大地电磁在长大深埋隧道勘探中的研究与应用

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物探化探计算技术 2018年第1期40卷 95-101页

作者：王品丰康世海孔凡涛李明重庆市地下水资源利用与环境保护实验室重庆400707 重庆岩土工程检测中心重庆400707 成都理工大学地球物理学院成都610059 中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司乌鲁木齐830002

以成昆线民太隧道岩石物性特征为基础,结合实际地质背景,针对隧道勘察中断层、含水破碎带、岩溶等地质目标体的埋深、规模等问题,建立相应的地质模型,开展正反演模拟计算,进行对比分析,探讨音频大地电磁法对隧道勘探目标的有效性及可行... 详细信息

以成昆线民太隧道岩石物性特征为基础,结合实际地质背景,针对隧道勘察中断层、含水破碎带、岩溶等地质目标体的埋深、规模等问题,建立相应的地质模型,开展正反演模拟计算,进行对比分析,探讨音频大地电磁法对隧道勘探目标的有效性及可行性,旨在提供合理的模型依据和反演参数。分析对比两种极化模式正演数据,TE模式视电阻率资料反映的结果更接近真实情况,TE与TM相位资料具有一定的参考价值。选择不同初始模型的多反演参数对模型进行反演计算,最终确立了以一维Occam-TE反演作为初始模型对成昆线民太隧道实测数据进行二维NLCG-TE+TM反演,结果证明了模型的合理性和反演参数选择的有效性。

关键词：音频大地电磁隧道勘探隐伏断层正演非线性共轭梯度反演