專利名稱：長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地球物理探勘領(lǐng)域，特別是涉及長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法。
背景技術(shù)：
瞬變電磁場法(Transient Electromagnetic Field，簡稱TEM)是一種建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的時間域人工源電磁探測方法。它是利用階躍形波電磁脈沖激發(fā)，利用不接地回線或者接地導(dǎo)線向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，來達(dá)到尋找各種地質(zhì)目標(biāo)體的一種地球物理勘探方法。早先應(yīng)用較多的是地面中心回線方式瞬變電磁法裝置，由于這種裝置導(dǎo)常簡單， 易于解釋，得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)邊長較大時(大于300米)，可以只在回線內(nèi)中心一定的范圍內(nèi)進(jìn)行觀測，形成特有的地面大回線源瞬變電磁類中心方式，目前使用的儀器如V-5、 V8、⑶P-32、ROTEM、SIROTEM、PEM等大多采用地面大回線裝置形式。電性源瞬變電磁法利用接地點電極通以脈沖電流而在地下建立起一次脈沖磁場。最早于60年代初發(fā)展起來的是該方法的遠(yuǎn)區(qū)工作方式，即長偏移距離法LOTEM(Long Offset Transient EM)，俄羅斯稱其為固定源建場法，工作時間屬于波區(qū)，即收發(fā)距離大于4倍勘探目的層的深度，實現(xiàn)探測 nX IO2-IiX 10 的深層勘探。瞬變曲線響應(yīng)簡單，與頻率域方法基本上相似。我國是一個地理和資源大國。國家目前處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時期，各行各業(yè)都需振興和發(fā)展，對基礎(chǔ)資料的需求將會增多。航空電磁法作為提供基礎(chǔ)資料的重要方法之一，是不可少的。在今后的地質(zhì)找礦工作中，對基礎(chǔ)地質(zhì)研究、礦產(chǎn)勘查和水工環(huán)調(diào)查都能發(fā)揮重要作用，航電在國外應(yīng)用領(lǐng)域很廣，而且是廉價高效的方法之一。我國隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，航電的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣。所以，盡早研制適合我國國情的航電系統(tǒng)，保持航電發(fā)展的連續(xù)性是十分必要的。最早的半航空系統(tǒng)出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代初期，名為TURMR系統(tǒng)。它屬于頻率域電磁系統(tǒng)，采用兩個分開的接收機確定振幅比和相位差。進(jìn)入90年代，半航空瞬時電磁系統(tǒng)FLAIRTEM系統(tǒng)和TerraAir系統(tǒng)先后問世。1997年12月，F(xiàn)ugro公司用TerraAir系統(tǒng)進(jìn)行了實驗，將其與航空TEM系統(tǒng)(GEOTEM)和地面TEM系統(tǒng)(PR0TEM37)進(jìn)行實測對比。AEM數(shù)據(jù)處理包括零漂、串饋、高度等改正，以及濾波、調(diào)平和場值變換等。Yutakas 等O004)提出了一種能在解釋資料的同時進(jìn)行高度校正的反演方法，由于在測量時地形對飛行高度的測量造成誤差，他們提出的反演算法所使用的模型考慮了地形的影響，能同時對視電阻率和飛行高度作反演，并取得了較好的效果。這項研究把數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)解釋整和在一起，提高了工作效率和解釋精度。Wolfgram等對擬二維AEM反演做了研究。目前AEM資料解釋多采用的是一維反演，對于電阻率橫向變化明顯的區(qū)域一維反演是不可取的，二維、三維更符合客觀實際，也是發(fā)展的方向。Sat tel等Q001)研究出用一種層狀介質(zhì)中電磁偶極子模擬離散AEM異常體的自動算法，該算法在找礦資料的解釋中取得了較好效果。Sat tel (2002)又用Zohdy方法模擬AEM資料。Klaus等人OOOO)通過重新定義視電阻率和介質(zhì)深度，用一種反演方法來提高測量曲線對電阻率垂向變化的分辨率。Bergeronde等Q001)提出了多層MIM反演，這是一種層狀模型的一維頻率域(HEM) 反演方法。MIM(改正圖像方法)反演是Bergeron等(1999)提出來的，這種方法適用于沿海淺水區(qū)域的AEM資料解釋。Bryan (2003)把MIM反演和非線性最小二乘反演做了比較研究。Bultman (1999)用電導(dǎo)率深度變換(CDT)方法建立一個三維電阻率模型來解釋資料，通過實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該方法對解釋150m以內(nèi)的地下構(gòu)造效果很好。羅廷鐘等Q003)對時間域 AEM—維正演做了研究。然而，上述傳統(tǒng)的瞬變電磁測深法的勘探精度有限，無法實現(xiàn)對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而不能獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì)信息。總之，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何通過采用一種新型的瞬變電磁測深法，能夠?qū)ι畈康刭|(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，能夠?qū)ι畈康刭|(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì)信息。為了解決上述問題，本發(fā)明公開了長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，包括采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測， 獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)；將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備；采用克?；舴蚱瞥上穹椒八俣冉５姆椒?，獲得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，并對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息。優(yōu)選的，所述深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息為深部地質(zhì)目標(biāo)體的位置信息、大小信息或形狀信息。優(yōu)選的，所述采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)的步驟，包括在地面布設(shè)接地長導(dǎo)線源AB并通過地面長導(dǎo)線源AB向地下發(fā)射電磁場；利用階躍形波電磁脈沖對所述接地長導(dǎo)線源AB進(jìn)行激發(fā)，通過接地長導(dǎo)線源AB 向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，地下介質(zhì)會產(chǎn)生二次感應(yīng)場，在空中測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述地面長導(dǎo)線源AB的長度為3-5千米；所述地面長導(dǎo)線源AB的發(fā)射功率為30千瓦。優(yōu)選的，所述將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備的步驟，包括通過數(shù)學(xué)變換的方法，將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)；對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。
優(yōu)選的，所述對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的步驟，包括對測線上的各測點相應(yīng)的瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)進(jìn)行相鄰測點或不相鄰測點的數(shù)據(jù)相關(guān)合成，獲得測線上各點的瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。優(yōu)選的，所述對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的步驟，包括設(shè)計半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型；設(shè)計半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型；依據(jù)半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型及半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，采用合成孔徑雷達(dá)算法的方法，對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行波場變換，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。優(yōu)選的，所述采用克?；舴蚱瞥上穹椒八俣冉５姆椒ǎ@得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，并對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息的步驟，包括采用克?；舴蚱瞥上竦姆椒?，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行偏移成像處理， 獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克希霍夫偏移成像數(shù)據(jù)；采用速度建模的方法，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行瞬變電磁虛擬波場連續(xù)速度分析，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)；通過上述瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克希霍夫偏移成像數(shù)據(jù)及瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)，獲得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，對瞬變電磁合成孔徑成像剖面進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息。優(yōu)選的，所述采用克?；舴蚱瞥上竦姆椒ǎ瑢λ沧冸姶藕铣煽讖綌?shù)據(jù)體進(jìn)行偏移成像處理，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克?；舴蚱瞥上駭?shù)據(jù)的步驟，包括采用三維邊界元方法，對瞬變電磁觀測數(shù)據(jù)的瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，進(jìn)行克?；舴蚱瞥上瘢@得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克?；舴蚱瞥上駭?shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述采用速度建模的方法，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行瞬變電磁虛擬波場連續(xù)速度分析，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)的步驟，包括采用三維速度體的空間插值方法，獲得連續(xù)速度分析的數(shù)據(jù)儲備；采用等效導(dǎo)電平面法，對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行速度建模，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點首先，本發(fā)明提供了長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，是一種新型的瞬變電磁測深法，能夠?qū)ι畈康刭|(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì) fn息ο其次，本發(fā)明提供的長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，相對于地面瞬變電磁系統(tǒng)而言，具有方便、高效的優(yōu)勢。尤其是在測量條件較為復(fù)雜的地區(qū)，如地勢起伏的山區(qū)，方便、高效的優(yōu)勢更加明顯。再者，本發(fā)明提供的長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，相對于航空瞬變電磁系統(tǒng)而言，具有信噪比更高、空間分辨率更好的優(yōu)勢。另外，本發(fā)明提供的長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，隨著導(dǎo)體埋藏加深，地面 TEM系統(tǒng)的晚期信噪比優(yōu)勢將減弱，而本發(fā)明所提供的方法，可以克服隨著導(dǎo)體埋藏加深， 地面TEM系統(tǒng)的晚期信噪比優(yōu)勢將減弱的缺陷?？傊?，本發(fā)明提供了長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，是一種新型的瞬變電磁測深法。


圖1是本發(fā)明長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法實施例的流程圖；圖2是本發(fā)明實施例中瞬變電磁法原理示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中瞬變電磁法工作機理示意圖；圖4是本發(fā)明實施例中長導(dǎo)線源地空探測方法工作原理示意圖；圖5是本發(fā)明實施例中長導(dǎo)線源地空探測方法工作裝置示意圖；圖6是本發(fā)明實施例中地井及井中瞬變電磁法的工作裝置示意圖；圖7是本發(fā)明實施例中航空瞬變電磁法的工作裝置示意圖；圖8是本發(fā)明實施例中瞬變電磁煙圈示意圖；圖9是本發(fā)明實施例中觀測曲線額波場轉(zhuǎn)換示意圖；圖10是本發(fā)明實施例中虛擬子波斷面對比示意圖；圖11是本發(fā)明實施例中子波寬度壓縮前后對比示意圖；圖12是本發(fā)明實施例中合成孔徑示意圖；圖13是本發(fā)明實施例中模型三維示意圖；圖14是本發(fā)明實施例中模型計算結(jié)果示意圖；圖15是本發(fā)明實施例中速度模型迭代算法的示意圖；圖16是本發(fā)明實施例中三維波場速度成像效果示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的核心構(gòu)思之一在于，發(fā)明提供了長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，是一種新型的瞬變電磁測深法，能夠?qū)ι畈康刭|(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì)信息，來達(dá)到尋找各種深部地質(zhì)目標(biāo)體的目的。參照圖1，示出了本發(fā)明長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法實施例的流程圖，具體可以包括步驟101、采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用長導(dǎo)線源地空探測方法工作裝置形式，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得觀測數(shù)據(jù)。參照圖2，示出了本發(fā)明實施例中瞬變電磁法原理示意圖。瞬變電磁場法(Transient Electromagnetic Field，簡稱TEM)是一種建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)上的時間域人工源電磁探測方法。它是利用階躍形波電磁脈沖激發(fā)，利用不接地回線向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，來達(dá)到尋找各種地質(zhì)目標(biāo)的一種地球物理勘探方法。從圖2中，可以看出電磁場感應(yīng)渦流程產(chǎn)生的過程及發(fā)射信號與接收信號的關(guān)系。參照圖3，示出了本發(fā)明實施例中瞬變電磁法工作機理示意圖。瞬變電磁法是利用接地電極或者不接地回線通以脈沖電流，在地下建立起一次脈沖磁場，在一次磁場間隙期間，利用探測線圈觀測二次渦流場，根據(jù)觀測信號來判斷地下介質(zhì)電性變化情況。從圖3中，可以看出圖3A為發(fā)送方波電流信號的示意圖，圖3A可以清晰地說明發(fā)送方波電流信號情況；圖;3B為發(fā)送電流在大地中建立的磁場，即一次場的示意圖，圖:3B可以清晰地說明發(fā)送電流在大地中建立的磁場，即一次場的電流信號情況。圖3C為一次場消失后，接收線圈的自感信號的示意圖，圖3C可以清晰地說明一次場消失后，接收線圈的自感信號情況。圖3D為大地中地下地質(zhì)體響應(yīng)引起的二次感應(yīng)電壓的示意圖，圖3D可以清晰地說明大地中地下地質(zhì)體響應(yīng)引起的二次感應(yīng)電壓的情況。瞬變電磁場法的研究工作主要包括地面探測瞬變電磁法、地井及井中瞬變電磁法及航空瞬變電磁法三個代表性裝置形式。所述對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)的過程是通過長導(dǎo)線源地空探測的工作裝置來完成的。所述深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息為深部地質(zhì)目標(biāo)體的位置信息、大小信息或形狀信肩、ο在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，所述步驟101，具體可以包括子步驟111、在地面布設(shè)接地長導(dǎo)線源AB并通過地面長導(dǎo)線源AB向地下發(fā)射電磁場；子步驟121、利用階躍形波電磁脈沖對所述接地長導(dǎo)線源AB進(jìn)行激發(fā)，通過接地長導(dǎo)線源AB向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，地下介質(zhì)會產(chǎn)生二次感應(yīng)場，在空中測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)；其中，所述對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)的過程是通過長導(dǎo)線源地空探測的工作裝置來完成的。參照圖4，示出了本發(fā)明實施例中長導(dǎo)線源地空探測方法工作原理示意圖。從圖4中，可以看出本發(fā)明長導(dǎo)線源地空探測方法的工作原理。
參照圖5，示出了本發(fā)明實施例中長導(dǎo)線源地空探測方法工作裝置示意圖。從圖5中，可以看出本發(fā)明長導(dǎo)線源地空探測方法的工作裝置設(shè)計與以往不同。所述地面長導(dǎo)線源AB的長度為3-5千米；所述地面長導(dǎo)線源AB的發(fā)射功率為30千瓦。對本發(fā)明長導(dǎo)線源地空探測方法工作裝置做說明如下(I)AB為地面長導(dǎo)線源，測量在空中。(2)航線與AB平行。(3)發(fā)射AB的長度3-5KM，發(fā)射功率30KW-50KW。(4)觀測點在空中；可以是無人機、直升機，滑翔機等；飛機高度50米-80米。地面探測瞬變電磁法主要經(jīng)歷了中心回線方式瞬變電磁法、長偏移瞬變電磁法及多道瞬變電磁法三個階段。下面詳細(xì)介紹上述三種方法所采用的工作裝置。首先，應(yīng)用較多的是中心回線方式瞬變電磁法的工作裝置，由于這種裝置導(dǎo)常簡單，易于解釋，得到廣泛的應(yīng)用。目前使用的儀器如V-5、V8、⑶P-32、ROTEM、SIROTEM、PEM 等大多采用大回線裝置形式。其次，長偏移瞬變電磁法工作的工作裝置。長偏移瞬變電磁法的工作原理是利用接地電極通以脈沖電流而在地下建立起一次脈沖磁場，在一次磁場間歇期間，在遠(yuǎn)場區(qū)的扇形區(qū)域內(nèi)接收二次電磁場。由于早期信號反映淺部地電特征，晚期信號反映較深部地電斷面，這就可以達(dá)到測深的目的。這種裝置方式的主要特點之一就是發(fā)射與接收較遠(yuǎn)，以確保觀測信號屬于遠(yuǎn)場區(qū)信號。觀測方式與CSAMT相類似。AB為電偶極子長度，其單位長度為米(m)，AB的長度一般為1-3公里，R為收發(fā)距或偏移距，其單位長度為米(m)，一般距離為3-5公里，探測深度一般為1公里。但是由于接收距離信號源較遠(yuǎn)，信號相對較弱。另外，多道瞬變電磁法的工作裝置的特點之一是發(fā)射源與接收位于同一條測線上，并采取沒偏移距離。觀測方式與地震勘探相類似。接收的脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù)可以被像地震數(shù)據(jù)一樣被處理，這是數(shù)據(jù)處理的一大進(jìn)步。國外主要用這一裝置進(jìn)行油汽探測。進(jìn)行一維情況下的數(shù)據(jù)觀測與資料處理解釋。還需要向三維面積性采集方向發(fā)展。參照圖6，示出了本發(fā)明實施例中地井及井中瞬變電磁法的工作裝置示意圖。從圖6中，可以看出地井及井中瞬變電磁法的工作裝置的布置情況。井中TEM方法探測的地質(zhì)目的在于探測分布于鉆孔附近的深部導(dǎo)電礦體，并獲得礦體形態(tài)，產(chǎn)狀及位置等信息。發(fā)送回線通常布置地面，接收線圈(探頭)沿鉆孔井軸逐點移動觀測磁場分量的微分參量。也可以把發(fā)送回線和接收回線同時放在井中，兩個線圈按照一定的排列方式，沿井壁逐點移動進(jìn)行觀測。當(dāng)勘查區(qū)有彼此相靠近的多個鉆孔條件下， 一般只敷設(shè)一個大發(fā)送回線，從不同鉆孔中觀測到的異常變化規(guī)律可獲得地下隱伏導(dǎo)體的位置等方面的信息。在僅有單個鉆孔的情況下，需要在地面敷設(shè)發(fā)送回線，根據(jù)Κ位于不同方位上所觀測到的異常變化規(guī)律再去反演有關(guān)參數(shù)；也可以把發(fā)送線圈和接收線圈同時都發(fā)置在井壁內(nèi)，進(jìn)行偶極形式觀測。參照圖7，示出了本發(fā)明實施例中航空瞬變電磁法的工作裝置示意圖。從圖7中，可以看出航空電磁法的工作裝置的布置情況。發(fā)射線圈和接收線圈都在空中。航空TEM系統(tǒng)的發(fā)送線圈安裝于機身，接受線圈及前置放大器安裝在吊艙之中，吊艙用電纜拖拽在飛機的后下部，即發(fā)射和接收裝置都在空中。飛行高度一般為150m。航空TEM方法主要應(yīng)用于大面積范圍內(nèi)快速普查良導(dǎo)電礦體及地質(zhì)填圖，在我國開展不多。步驟102、將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，所述步驟102，具體可以包括子步驟112、通過數(shù)學(xué)變換的方法，將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)。子步驟122、對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施例中，所述子步驟122，具體可以包括對測線上的各測點相應(yīng)的瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)進(jìn)行相鄰測點或不相鄰測點的數(shù)據(jù)相關(guān)合成，獲得測線上各點的瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施例中，所述子步驟122，具體可以包括子步驟Al、設(shè)計半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型；子步驟A2、設(shè)計半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型；子步驟A3、依據(jù)半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型及半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，采用合成孔徑雷達(dá)算法的方法，對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行波場變換，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，下面詳細(xì)介紹采用多點數(shù)據(jù)合成的方法對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息的過程。(1)采用煙圈解釋方法，從觀測曲線得到視電阻率斷面剖面圖。參照圖8，示出了本發(fā)明實施例中瞬變電磁煙圈示意圖。從圖8中，可以看出本發(fā)明實施例中瞬變電磁煙圈的工作原理。在電導(dǎo)率為σ和磁導(dǎo)率為l·^的均勻大地上，敷設(shè)輸入階躍電流的回線，當(dāng)發(fā)送回線中電流突然斷開時，在下半空間中就要被激勵起感應(yīng)渦流場以維持在斷開電流以前存在的磁場，此瞬間的電流集中于Tx附近的地表，并按r_4規(guī)律衰減(r為中心至觀測點的距離)。隨后，面電流開始擴(kuò)散到下半空間中，在切斷電流后的任一晚期時間里，感應(yīng)渦流呈多個層殼的”環(huán)帶”形，并形成一系列與發(fā)送回線同形狀并且向下及向外擴(kuò)散的“電流環(huán)”，通常稱之為“煙圈”。大地感應(yīng)渦流在地表面產(chǎn)生的電磁場可近似地用圓形電流環(huán)表示。這些電流環(huán)就像由發(fā)射回線吹出的“煙圈”，其半徑隨著時間增大而擴(kuò)大，其深度隨時間延長而加深。當(dāng)計算均勻半空間的瞬變電磁響應(yīng)時，可以用一個鏡像電流環(huán)來代替。在層狀介質(zhì)中，仍然保持同樣的“煙圈”效應(yīng)，只是“煙圈”的傳播將逐漸局限于導(dǎo)電地層中。隨著時間的延長，渦流場將向下及向外擴(kuò)展。渦流場極大值將沿從中心起始與地面成鋭角的錐形斜面向下及向外傳播。M. N. Nabighian指出，感應(yīng)渦流場在地表引起的磁場為整個“環(huán)帯”各個渦流層的 總效應(yīng)，這種效應(yīng)可以用ー個簡單的電流環(huán)相等效，當(dāng)發(fā)送電流切斷以后某個時刻的地下 等效電流環(huán)時，它為一系列與發(fā)送回線同形狀并且向下及向外擴(kuò)散的電流環(huán)，可以把它看 作一系列的二次發(fā)送線圏，可以計算某時刻的半徑，深度及電流，最終計算出某時刻的響應(yīng) 值，以及其隨時間的變化規(guī)律。
._ 1_它的等效電流為4ち〔j^)2(1)它的半徑表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，其特征在于，包括采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)；將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備；采用克?；舴蚱瞥上穹椒八俣冉５姆椒ǎ@得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，并對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息為深部地質(zhì)目標(biāo)體的位置信息、大小信息或形狀信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)的步驟，包括在地面布設(shè)接地長導(dǎo)線源AB并通過地面長導(dǎo)線源AB向地下發(fā)射電磁場；利用階躍形波電磁脈沖對所述接地長導(dǎo)線源AB進(jìn)行激發(fā)，通過接地長導(dǎo)線源AB向地下發(fā)射一次場，在一次場斷電后，地下介質(zhì)會產(chǎn)生二次感應(yīng)場，在空中測量由地下介質(zhì)產(chǎn)生的感應(yīng)二次場隨時間的變化，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述地面長導(dǎo)線源AB的長度為3-5千米；所述地面長導(dǎo)線源AB的發(fā)射功率為30千瓦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備的步驟，包括通過數(shù)學(xué)變換的方法，將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)；對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的步驟，包括對測線上的各測點相應(yīng)的瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)進(jìn)行相鄰測點或不相鄰測點的數(shù)據(jù)相關(guān)合成，獲得測線上各點的瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，進(jìn)行相關(guān)加權(quán)疊加，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的步驟，包括設(shè)計半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存高阻塊狀異常體的三維模型；設(shè)計半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，獲得半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型；依據(jù)半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型及半空間中賦存低阻塊狀異常體的三維模型，采用合成孔徑雷達(dá)算法的方法，對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行波場變換，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用克?；舴蚱瞥上穹椒八俣冉５姆椒?，獲得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，并對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息的步驟，包括采用克?；舴蚱瞥上竦姆椒?，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行偏移成像處理，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克?；舴蚱瞥上駭?shù)據(jù)；采用速度建模的方法，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行瞬變電磁虛擬波場連續(xù)速度分析，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)；通過上述瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克?；舴蚱瞥上駭?shù)據(jù)及瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)，獲得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，對瞬變電磁合成孔徑成像剖面進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述采用克希霍夫偏移成像的方法，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行偏移成像處理，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克希霍夫偏移成像數(shù)據(jù)的步驟，包括采用三維邊界元方法，對瞬變電磁觀測數(shù)據(jù)的瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，進(jìn)行克?；舴蚱瞥上瘢@得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的克希霍夫偏移成像數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述采用速度建模的方法，對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行瞬變電磁虛擬波場連續(xù)速度分析，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)的步驟，包括采用三維速度體的空間插值方法，獲得連續(xù)速度分析的數(shù)據(jù)儲備； 采用等效導(dǎo)電平面法，對瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行速度建模，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體的虛擬波場連續(xù)速度分析成像數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法，包括采用長導(dǎo)線源瞬變電磁地空探測方法的工作裝置，對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行探測，獲得瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)；將瞬變電磁的觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成瞬變電磁虛擬波數(shù)據(jù)，并采用多點數(shù)據(jù)合成的方法，獲得瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行精細(xì)解釋的數(shù)據(jù)儲備；采用克?；舴蚱瞥上穹椒八俣冉５姆椒?，獲得瞬變電磁合成孔徑成像剖面，并對瞬變電磁合成孔徑數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理及解釋，完成對深部地質(zhì)目標(biāo)體的精細(xì)探測，獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的信息。本發(fā)明能夠?qū)ι畈康刭|(zhì)目標(biāo)體進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，從而獲得深部地質(zhì)目標(biāo)體的準(zhǔn)確、詳細(xì)的地質(zhì)信息，來達(dá)到尋找各種深部地質(zhì)目標(biāo)體的目的。
文檔編號G01V3/08GK102419453SQ20111019788
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者李貅, 薛國強 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所