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大地电磁测深数据处理及应用研究的开题报告
一、研究背景和研究意义
大地电磁测深技术在石油勘探、地质灾害预测、水文地质和环境地
球物理等领域已经得到了广泛的应用。
该技术可以获得地下多层结构的
电阻率信息，是研究地下细节结构和探测深部资源的重要手段。
近年来，随着该技术的发展，采集到的数据量也越来越大，数据处理和解释的难
度也随之增加。
因此，对大地电磁测深数据的处理和应用研究具有重要
的现实意义和科学价值。
二、研究内容和研究方法
本研究主要包括以下内容：
1. 大地电磁测深数据预处理：包括数据质量控制、数据去噪和数据
重采样等预处理步骤，以提高数据质量和处理效率。
2. 电阻率反演和成像：采用多种反演算法对大地电磁测深数据进行
电阻率反演和成像，生成地下电阻率分布图像。
3. 基于电阻率图像的地质解释和资源定位：将电阻率图像与地质信
息结合，进行地质解释和资源定位研究。
本研究主要采用数值模拟和实测数据分析相结合的方法，通过MATLAB编程实现数据处理和反演算法。
三、研究进展和计划
目前，已完成大地电磁测深数据的预处理工作，包括数据质量控制
和噪声去除等方面。
下一步计划是进行电阻率反演和成像，并将其与地
质信息相结合，进行地质解释和资源定位研究。
同时，对比分析不同反
演算法的效果，寻求最优解，并对研究结果进行验证和评估。
四、结论
本研究将有助于进一步提高大地电磁测深技术的应用效率和数据处理精度。
同时，该研究成果可以为石油勘探、地质灾害预测、水文地质和环境地球物理等领域的研究提供有价值的参考和支持。
1．大地电磁测深应用范围、面临问题及解决方法大地电磁测深（MT ）已成功的应用于油气田勘探、矿产资源勘查、地热资源调查、工程勘察、地壳和上地幔深部地质构造的研究中，取得了明显的地质效果，已成为这些领域的主要应用手段之一。
但由于天然电磁场某些频段振幅弱（图1）、某些地区工频信号及谐波干扰又很强（图2），导致信噪比低，使某些频点的视电阻率和相位值失真。
另一方面，在传统的MT 方法中都是在频带的每个量级中取8-12个目标频率计算视电阻率和相位值，然后将其连成曲线。
由于频点稀可能使某些薄层被圆滑掉了，降低了MT 法的分辨能力。
德国Metronix 公司研发的GMS-07e 综合大地电磁仪所携带的Mapros 数据处理软件成功的解决了上述的两个难题，显著提高了MT 法的应用效果。
`图2测点频谱叠加图50Hz 工频信号 工频谐波干扰 图1 测点频谱叠加图振幅较弱，数据易受干扰2．抑制工频信号及谐波干扰德国metronix 公司研发的综合大地电磁仪GMS-07e 是目前最先进的频率域电磁法勘探仪器，它采集的是天然电磁场时间域信号，而反映地下电性结构的视电阻率和相位值是在频率域中求得的，因此需通过傅里叶变换将时间域信号转换成频率域信号。
若数据采集时存在工频干扰，它也会记录到采集的数据中。
由于工频信号不满足平面电磁波垂直入射的条件，导致视电阻率和相位值失真。
为了抑制工频干扰，在Mapros 预处理软件中可调节目标频率的窗口宽度，避开工频信号及其谐波对数据的干扰，可极大程度的提高数据信噪比，从而提高观测精度。
Mapros 不仅可以通过筛选时间序列、改变目标频率窗口宽度避开噪声频率，而且也可以自定义输出频点个数提高大地电磁法的分辨率。
现举例如下：为了比较目标频率窗口宽度的选择对数据质量的影响，在其他处理参数相同的前提下，对同一频谱数据采用不同窗口宽度计算视电阻率和相位值，其中窗口宽度公式为2f t C r /π，f t 为目标频率，C r 为parzen 半径。
大地电磁法及其应用狭义电磁法：前身：磁法、大地电流法（Telluric)（目标：探测地球构造）。
主体：大地电磁法（MT)及有关技术（MT，Magneto-telluric）。
广义电磁法：磁法、电法、电磁法。
大地电磁测深法是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。
测深方法：重磁电震。
非地震方法：重磁电（重力+广义的电磁类）。
大地电磁是重要的非地震测深方法研究对象：地球内部的电性结构（电导率结构）。
物理原理：宏观电磁理论（有耗媒质中的低频电磁波理论）。
大地电磁测深的优缺点优点不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强；横向分辨能力较强；资料处理与解释技术成熟；勘探深度大、勘探费用低、施工方便；缺点体积效应，反演的非唯一性较强（跟地震方法相比）纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱大地电磁法（MT）是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球物理手段。
基本原理：依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过相关的数据处理和分析来获得大地由浅至深的电性结构。
大地电磁法原理示意图大地电磁法野外观测装置2、理论背景理论基础：麦克斯韦方程3大地电磁的理论基础：正演问题需要一个信号激发源需要地表响应的观测数据还需要掌握模型在源作用下地表响应产生的物理过程：这就是正演正演指的是对于一个给定的模型，在一定激发源的作用下，根据一定的物理原理求其响应的过程。
大地电磁正演过程两大假设：1）激励场源：垂直入射到地表的均匀平面电磁波2）地球模型：水平层状导电介质视电阻率和阻抗相位的定义横电波横磁波：场的极化模式横电波（TE ） ：垂直于传播方向的场分量只有电场；横磁波（TM ） ：垂直于传播方向的场分量只有磁场；大地电磁测深中只研究场源为横电磁波的情况大地电磁测深中常说的极化模式是以场源的极化方式来区分的，并且这种区分一般只在二维情况下才有意义。
关于地下水勘查中大地电磁测深法的应用分析作者：孔令达来源：《科技风》2019年第05期摘要：我国地大物博，幅员辽阔，在西北地区，还有很多居民因为没有丰富的水资源在生活上受到困扰。
对于内陆荒漠区而言，区内高寒干旱，降水稀少，植被覆盖面积少，生态环境脆弱，可以加大开采地下水资源的力度。
开采地下水资源需要选择最合适的探测方法，大地电测测深法很适用于荒漠地区的水资源开采，本文主要介绍了大地电测测深法，结合实际应用分析可控源音频大地测深法寻找地下水的优势，为其它类似找水工作提供了一定的借鉴，仅供相关人士参考。
关键词：电磁测深法;地下水勘察;找水我国西北地区蕴藏着丰富的煤、油、盐、铁等资源，但是荒漠化严重，为了给当地居民提供更好的生活保障，稳定生产生活，对该区开展地下水的勘查极为重要。
音频大地电磁测深法是一种有效、快速的地下水勘查技术模式，适用于地形条件限制小的工作环境，能很好的集合地质条件来推断该处的地下水蕴含情况，提高打井见水的成功率。
利用音频大地电磁测深法能够有效的找到地下水，从而解决荒漠地区附近厂矿企业及生态环境用水问题。
1 地下水勘察技术的介绍1.1 地下水的介绍地下水可分为孔隙水，裂缝结构水和来自储存介质的岩溶结构水。
无论地下水属于哪一种类型，地下水勘探的步骤一般有以下两个方面：第一，需要根据不同的地质结构来确定地下水储存的空间分布特征，其中对含水层的埋深，厚度和岩性要进行调查，对于地下的储水结构的构成，性质及其规模要进行勘探。
其次，有必要对该区域地下水储存的富水性进行判断，并确定钻井的井位。
1.2 地下水勘察技术的介绍目前，我国针对干旱、半干旱地区、荒漠地区等特殊区域的寻找地下水的方法主要包括GPS定位系统，遥感技术，地球物理勘探技术和钻井技术等等。
其中，音频大地电磁测深方法具有地形条件小的特点，易修正，适用性强，采用一个发射偶极进行供电，与常规的直流电测深相比，音频大地电磁测深方法是在一个很大的扇形区域內测量，所以能够探测到的范围更广，工作效率更高，而且探测深度大，勘探的深度范围在十几米到两公里，抗干扰能力强，结合地质推理的工作，能够有效避免地球物理数据的多解现象的产生，穿过高阻层的能力较强，从而大幅度提高钻井成功率。
大地电磁测深法阻抗相位的特性与应用刘建利【摘要】作为大地电磁测深法的主要参数,阻抗相位和视电阻率相比,具有较强的抗干扰能力和较高的分辨率.笔者从分析阻抗相位与视电阻率的关系入手,导出了相位视电阻率的递推公式,分析了阻抗相位的重要特性.以银额盆地实测大地电磁测深剖面资料的处理和解释为例,利用相位递推视电阻率校正了低频段视电阻率曲线的形态畸变,使视电阻率的残余静态效应得到了较好的压制,利用相位曲线的极值点准确地确定了白垩系低阻电性层的界面,弥补了视电阻率在资料解释中的不足之处,说明了阻抗相位在大地电磁测深资料处理解释中的作用.%As a main parameter of magnetotelluric sounding, the impedance phase has strong capability of resisting disturbance and high resolution in comparison with apparent resistivity. In this paper, through analyzing the relationship between the apparent resistivity and the impedance phase,the authors derived the recursive formula of phase apparent resistivity and analyzed the important properties of the impedance phase. With the processing and interpretation of magnetotelluric sounding profiles data measured in Yine basin as an example , the authors used phase recursive apparent resistivity and corrected the distortion of the apparent resistivity curve in the low frequency. It is shown that the apparent resistivity residual static effects have been better suppressed. Using the extreme point of the phase curve, the authors accurately determined the low-impedance Cretaceous layer interface, made up the inadequacy of the apparent resistivity data ininterpretation, and described the application for impedance phase in the magnetotelluric sounding data processing and interpretation.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2013(037)001【总页数】5页(P73-77)【关键词】大地电磁测深法;阻抗相位;视电阻率;静态校正;电性界面;银额盆地【作者】刘建利【作者单位】中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083;陕西省地质矿产勘查开发局物化探队,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】P631大地电磁测深法采集的资料含多种参数，主要以视电阻率和相位为主，而视电阻率由于观测噪声和静态效应等因素的影响存在一定的局限性，因此很有必要进行相位资料的研究和应用。
试验研究双源大地电磁测深及其应用于师建,王玉和(山东科技大学资源与环境工程学院,山东泰安271019)摘要:介绍了双源大地电磁测深特点及数据处理原理。
采空区探测和断层构造勘探实际应用效果表明,使用500H z~100kH z人工源在几米至200m深度范围可获得理想的大地电阻率勘探效果。
关键词:大地电磁测深;采空区;断层中图分类号:T D163文献标识码:A文章编号:0253-2336(2003)11-0005-03 Double power earth electric magnetic depth measuring and applicationYU Sh-i jian,WANG Yu-he(S chool of Resources and Env iron ment,S handong Univ ersity o f Science and Technology,Tai.an271019,China)Abstract:T he paper int roduced the char ar istics and data processing pr inciple o f the double power ear th electr ic magnetic depth measur-ing1T he pract ical applied results of the probing and measur ing in a goaf and the exploration survey o f a g eolo gical fault showed that a r a-tional earth electr ic resistance ex plor at ion result could be obtained w ith the artificial r esource of500Hz to100Hz in a depth rang ing from sev eral meters to200meters1Key words:earth electric magnetic dept h measuring;goaf;fault大地电磁测深主要观测频率在011~105Hz范围内的大地天然电磁场。
利用天然电磁场虽然避免了大地电流供电,但天然电磁场不稳定。
尤其在1 ~100kH z范围内信号微弱,受工业电磁谐波干扰严重。
这决定了大地电磁法只适合于采集较低频率的大地电磁信号,通常观测时间长,适合解决较深层(200~1500m)勘探问题。
为了解决1~100kHz电磁信号弱,干扰强的缺点,美国Stratagem大地电磁测量系统利用大地电磁测量原理,011~500H z利用天然电磁场源, 500H z~100kH z设计了特殊的人工电磁波发射源,专门用来弥补这一频段范围的大地电磁场的信号微弱区和人文电磁干扰谐波,从而大大提高了几米至200m深度范围的勘探效果。
1Stratagem大地电磁测量系统的数据采集111发射机定位大地电磁测深是以垂直大地的平面电磁波为理论基础的,因此,发射机到测点的距离是很关键的。
如果发射机距离测点太近,会产生错误的数据,得到错误的结果。
反之,如果发射机太远,则信号太弱,难以压制局部噪声,数据质量下降。
较严格的计算发射机位置的方法是场源距离测点至少大于最低工作频率时/趋肤深度0的3倍,即由下式计算测点与发射机的距离h:h=3@500Q/f(m)(1)式中Q)))测区的平均电阻率,8#m;f)))最低工作频率,H z。
112数据采集Stratagem大地电磁测量系统,在测点上以时间序列采集2个正交的电场分量E x、E y和两个正交的磁场分量H x、H y若干次。
对每次采集的数据进行傅里叶变换形成各分量的振幅谱和相位谱,供计算大地电阻率使用。
2数据处理对非均匀介质,大地电磁测深视电率计算公式为[1]Q ij=012T|Z ij|2(2)式中T)))电磁场的振动周期,Z ij=E i/H j为ij平面的复阻抗;Q i j)))ij平面的视电阻率。
5在频率域中,大地电磁场各分量间的关系可表示为E x E y =Z x x Z x yZ yx Z yyH xH y(3)其中电磁场分量均为观测结果,右端二阶矩阵为复阻抗张量。
从理论上讲,对上述线性方程组只要根据两次独立观测即可确定4个未知阻抗要素。
但由于观测数据中包含复杂的噪声,为了求得较精确的阻抗要素,需采集大量的数据。
然后依据最小二乘法原理求出最佳估算值。
对N次观测结果,定义方差函数7=E Ni=1(E x i-Z x x H x i-Z xy H y i)@(E*x i-Z*x x H*x i-Z*x y H*y i)(4)式中,*表示共轭。
欲使7最小,有57/5Z x x=0(5)57/5Z x y=0(6) Z xx,Z xy都是复数,可以写为Z x x=Re Z xx+iIm Z x xZ x y=Re Z x y+iIm Z x y(7)式(5)、(6)应分别对实部和虚部求导:575(Re Z x x)=575(Im Z x x)=0(8)575(Re Z xy)=575(Im Z x y)=0(9)将式(4)代入式(8)、(9)分别得到:E N i=1E x i H*xi=Z x x ENi=1H x i H*xi+Z xy ENi=1H y i H*x i(10)E N i=1E x i H*y i=Z x x ENi=1H x i H*y i+Z xy ENi=1H y i H*yi(11)式(10)、(11)中求和号下表示的正是电磁场信号的自功率谱和互动率谱。
由此,可计算出阻抗张量的最佳估算值。
3应用311采空区探测当地下煤层开采以后,上覆岩层将形成垮落带和裂缝带。
在两带中形成大量的空洞、裂缝或离层,这将使煤层以上的部分岩层电阻率值较开采前大幅度上升,其值可达原来的3~5倍[2]。
图1为某地采空区大地电磁测深电阻率断面图。
从图中可以清楚地看出,x=0~4m,深度25 m;x=400~100m,深度20m,有一明显的带状高电阻率异常区,其电阻率超过1508#m。
这是由于地下煤层开采后,顶板岩层垮落形成较大的空洞与裂缝,从而使开采垮落的地层呈现出很高的电阻率,在剖面上则表现为沿煤层倾斜方向的条带状高阻带,而在未开采区则表现为正常电阻率特征。
根据这一电性特征,可以连续追踪采空区,并可根据异常带的深度突然变化位置,解释断层的发育状况。
该剖面有明显的断层两个,在x=38m处,高阻异常带从深30多米突然抬升到20余米,从而推断x=38m位置处有落差5~10m的小断层;x =140~163m高阻异常带下降至深度50m,可以推断x=120~140m之间有一落差大于20m的断层存在。
图1采空区大地电磁测深电阻率断面312断层构造勘探某矿有一落差0~90m边界断层位置不详,该矿开采石炭系太原组煤层,其基盘为奥陶系灰岩,强含水。
开采煤层距奥灰约50m。
为了保证矿井生产安全,必须准确确定断层的具体要素。
从地层的电性特征看,煤系地层电阻率较低(10~50 8#m)而灰岩电阻率很高(大于1008#m),因此,断层两盘的电阻率具有明显的差异,这是能够采用大地电磁测深法进行断层构造勘探的理论基础。
图2为某勘探剖面的电阻率等值断面图。
x=0~20m,图2某勘探剖面的电阻率等值断面6由浅至深地层电阻率10~738#m,由小号向大号方向倾斜。
x=20~60m,电阻率等值线逐渐向上抬升,x=60~100m,等值线平缓延伸,这是较典型的断层异常特征。
根据断面图电阻率变化特征,推断断层带位于剖面的30~50m位置,断层带宽度约20m,断层落差约40m,倾角约70b。
4结论双源大地电磁测深成功地解决了大地电磁场信号微弱区和人文电磁干扰问题。
实际应用表明,使用人工源在几米至200m深度范围内可获得理想的勘探效果。
参考文献:[1]陈乐寿,王光锷.构造电法勘探[M].北京:中国地质大学出版社,1991.[2]于师建,程久龙.覆岩裂隙带电阻率响应特征[J].岩土工程学报,2000(3).作者简介:于师建(1962-)男,山东济南人,副教授,在读博士研究生,现在山东科技大学资源与环境工程学院从事应用地球物理研究。
收稿日期:2003-04-14;责任编辑:王宗禹焦粉配煤炼焦的研究杨明平1,彭荣华1,文杰强2,谭翠娥2(11湘潭工学院化学工程系,湖南湘潭411201;21湘潭合成化工厂,湖南湘潭411202)摘要:在20kg实验焦炉进行焦粉配煤炼焦实验,结果表明,焦粉配煤炼焦是可行的,并可提高焦炭的块度和抗碎强度,同时优化了焦粉的最佳配量及最佳粒度。
在此基础上,验证了在生产设备上添加3%~5%焦粉炼焦的可行性。
关键词:焦粉;配煤;炼焦中图分类号:T Q522116文献标识码:A文章编号:0253-2336(2003)11-0007-04Research on coking with blended coke powderYANG M ing-ping1,PENG Rong-hua1,WEN Jie-qiang2,TAN Cu-i e2(11Dep ar tment of Chemical Engineering,Xiangtan Polytech nic Univ ersity,X iangtan411201,China;21X iangtan S ynthesis Chemical Indu strial Plant,Xiangta n411202,China)Abstract:T he coking ex periment with blended coke pow der was co nducted in a20kg co king oven and the results sho wed that the cok-ing w ith blended coke pow der is feasible and could improve the lump size and strength of the coke1Also the coking can optimize the for-mula and the particle of t he co ke1Base on the exper iment,the co king blended w ith3to5%of coke powder on the pr oduction equip-ment is feasible1Key words:coke powder;coal blending;coking根据焦粉的特性及相关的文献资料[1,2],借鉴国内部分焦化厂焦粉配煤炼焦的实践经验,在常规顶装煤条件下,利用湘潭合成化工厂炼焦生产所产生的焦粉,细磨加工后代替部分瘦煤进行配煤,同时结合该厂的煤源及冶金焦质量标准,在20kg实验焦炉上进行了大量的模拟焦粉配煤炼焦实验,以验证焦粉配煤炼焦的可行性,探索焦粉配煤炼焦的工艺条件。
