电性源瞬变电磁地空探测方法技术

本发明专利技术涉及一种电性源瞬变电磁地空探测方法，包括：采用接地长导线作为发射源，利用直升机或者无人机搭载接收线圈进行数据采集；采用全域视电阻率方法对观测数据进行处理，完成对深部地质目标的定性解释，获得地质目标的产状、走向、规模等概况信息；采用瞬变电磁波场变换方法、三维偏移成像技术及逆逆合成孔径方法对地空数据进行解释处理，完成对深部目标体的精细探测，获得深部地质结构的深度、形状、电性结构等详细信息。本发明专利技术能够实现快速、大规模的电磁探测，能够对深部地质目标体进行详细勘查，能够获得深层地质目标体的准确、详细的地质信息。

【技术实现步骤摘要】
电性源瞬变电磁地空探测方法
本专利技术涉及地球物理勘探领域，特别是涉及了瞬变电磁探测方法与解释技术。
技术介绍
随着国民经济的飞速发展，矿产资源消耗和需求进入了持续高增长阶段，供需矛盾日趋严重。东部平原地区利于勘探，开发时间较早，由于长期的开发，资源枯竭的问题已经显现，矿产资源供给不足已成为制约我国经济发展的瓶颈。为了保持国民经济的快速发展，迫切需要寻找矿产资源供给的接替区和资源战略储备基地。首先，青藏高原横跨全球三大成矿域中的古亚洲和特提斯-喜马拉雅两大成矿域。尤其是特提斯-喜马拉雅成矿域自中生带以来，经历了多岛弧碰撞造山演化历程。在喜马拉雅隆升阶段，受印度板块向北持续俯冲的影响，在青藏高原形成了沿雅鲁藏布江一带分布的冈底斯火山-岩浆岩带，伴随着大规模的成矿作用，是最有找矿潜力的地区。其次，我国拥有漫长的海岸线和广阔的浅海，浅海矿产资源主要是石油与天然气和各类滨海砂矿，最近还发现一种极富发展前景的天然气水合物可燃冰。青藏高原地区和海洋大陆架由于其丰富的矿产资源优势，必将成为我国矿产资源供给的接替区和资源战略储备基地。面对青藏高原地形复杂、高差悬殊、气象多变等特殊的自然条件，目前仅完成了大比例的基础地质调查，详细的地质勘查还属空白。海洋条件恶劣，在海上作业，海面的风浪袭击，并在工作船航行过程中还有遇到暗礁的危险，在这样恶劣的环境中，船体在海水中不停地颠簸起伏，仪器装置的海底投放和回收都极其困难，和陆地想象的完全不同，甚至甲板上实验人员的安全也受到威胁，实验过程如果没有很好地计划和组织，很难顺利完成。为了克服上述种种困难，迫切需要我们提出合适的工作方式以及新的解释方法以适应这些地区的详细地质勘探。航空电磁法(AirborneElectromagneticMethod简称AEM)，是航空物探常用的测量方法之一。AEM具有速度快、成本低、通行性好、可大面积覆盖、可用于海域等优势，尤其是在运积层或植被发育的覆盖地区，它更具有一般勘探手段不可比拟的优势，因此可以用于高原海洋等地的勘察。但是航空瞬变电磁发射源受飞行器载重限制，使得航空瞬变电磁发射磁矩有限，因此航空瞬变电磁的探测深度受限。目前应用较多的是地面中心回线方式瞬变电磁法装置，由于这种装置简单，易于解释，得到广泛的应用。当边长较大时(大于300米)，为了提高工作效率可以采用大定源装置进行测量，但是大定源解释方法较中心回线复杂，目前已经提出了一些大定源瞬变电磁的数据解释方法。目前使用的仪器如V-5、V8、GDP-32、ROTEM、SIROTEM、PEM等大多采用地面大回线装置形式。电性源瞬变电磁法利用接地点电极通以脉冲电流而在地下建立起一次脉冲磁场。最早于60年代初发展起来的是该方法的远区工作方式，即长偏移距离法LOTEM(LongOffsetTransientEM)，俄罗斯称其为固定源建场法，工作时间属于波区，即收发距离大于4倍勘探目的层的深度，实现探测n×102-n×103m的深层勘探。瞬变曲线响应简单，与频率域方法基本上相似。时间域地空电磁法(timedomaingroundairborneelectromagneticmethod)是融合地面TEM与航空TEM优势的一种新型勘探方法，通常将发射系统放置于地面，并铺设几公里的长接地导线或大定源回线源，然后将接收系统、传感器安装在直升机、无人机或飞艇上进行飞行测量.此方法不仅具有航空TEM的空间分辨率高、野外布线方便快捷、探测高效等优势，还具有地面TEM的大发射磁矩、信噪比高、勘探深度大的优势，是深部矿产资源快速勘查的重要技术手段.最早的半航空系统出现在上世纪70年代初期，名为TURAIR系统。它属于频率域电磁系统，采用两个分开的接收机确定振幅比和相位差。进入90年代，半航空瞬时电磁系统FLAIRTEM系统和TerraAir系统先后问世。1997年12月，Fugro公司用TerraAir系统进行了实验，将其与航空TEM系统(GEOTEM)和地面TEM系统(PROTEM37)进行实测对比。国外从上世纪90年代初开始研究地空电磁勘探技术，Tohru，将基于直升机的地空电磁探测系统成功应用于mountbandai火山结构勘查；Hisatoshi等成功应用直升机地空电磁系统探测到了800m深处的地下水资源.我国地空电磁探测研究起步较晚，吉林大学的研究人员于2009年开始研究地空电磁探测方法，由于直升机勘探费用高、飞行员及飞机在飞行过程中存在风险，所以，研究小组研发了基于无人飞艇的地空电磁勘探系统.基于飞艇的地空电磁勘探方法不仅可以解决直升机航空飞行勘探困难的问题，而且适用于地形复杂的山区资源探测，在我国深部矿产资源探测和地质普查应用中具有广阔的发展前景.
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供电性源瞬变电磁地空探测方法及解释技术，能够对深部地质目标体进行探测，并获得深层地质目标体的详细地质信息。为了解决上述问题，本专利技术公开了长导线源瞬变电磁地空探测方法，包括：采用长导线源瞬变电磁地空探测方法，对深部地质目标体进行探测，获得瞬变电磁的观测数据；利用全区视电阻率定义对观测数据进行处理，获得虚拟波场的速度信息，并完成对深部地质目标的定性解释，获得深部地质体的概况信息；对瞬变电磁数据进行波场变换，将瞬变电磁扩散场数据转换为虚拟波场函数，并利用相关叠加方法实现虚拟波场的逆合成孔径处理，结合速度分析，对数据进行克希霍夫偏移成像，获得深层地质目标体的图像，具体步骤包括：采用预调件正则化共轭梯度法实现波场反变换，采用相关叠加方法，对虚拟波场进行逆合成孔径处理，采用三维边界元方式，对瞬变电磁观测数据的瞬变电磁逆合成孔径数据体，进行克希霍夫偏移成像，获得深层地质目标体的图像；采用瞬变电磁虚拟波场连续速度分析及虚拟波场偏移成像方法对瞬变电磁观测数据进行处理解释，完成对深部地质目标的精细探测，并且为了提高数据的信噪比，采用多点数据合成的方法对瞬变电磁的观测数据进行处理及解释，完成对深部地质目标体的精细探测，获得深部地质目标体的信息；优选的，所述深部地质目标体的信息为深部地质目标体的位置信息、大小信息或形状信息。优选的，所述采用长导线源瞬变电磁地空探测方法，对深部地质目标体进行探测，获得瞬变电磁的观测数据的步骤，包括：通过地面长导线源AB向空中发射电磁场；在高度范围为50-150米的空中设置观测点，对深部地质目标体进行探测，采集数据，获得瞬变电磁的观测数据；其中，所述对深部地质目标体进行探测，获得瞬变电磁的观测数据的过程是通过长导线源地空探测的工作装置来完成的。优选的，所述地面长导线源AB的长度为3-5千米；所述地面长导线源AB的发射功率不小于100千瓦。利用直升机或无人机搭载接收线圈进行数据采集，飞行范围与电性源尺度有关，垂向与轴向方向均不大于3倍电性源尺度。优选的，采用全域视电阻率方法对观测数据进行处理，完成对深部地质目标的定性解释，获得地质目标的产状、走向、规模等概况信息，并获得虚拟波场速度信息，包括：利用反函数原理实现电性源瞬变电磁的视电阻率定义，通过时深转换获得深度信息，最终完成初步的视电阻率成像，并获得不同深度虚拟波场的传播速度。所述利用反函数原理实现电性源瞬变电磁的视电阻率定义，通过时深转换获得深度信息，完成初步本文档来自技高网...

【技术保护点】
电性源瞬变电磁地空探测方法，其特征在于所述方法包括：采用接地长导线源AB作为发射装置，向地下发送一次场，利用直升机或者无人机搭载接收线圈进行数据采集，获得瞬变电磁的观测数据；利用全区视电阻率定义对观测数据进行处理，获得虚拟波场的速度信息，并完成对深部地质目标的定性解释，获得深部地质体的概况信息；对瞬变电磁数据进行波场变换，采用瞬变电磁虚拟波场连续速度分析及虚拟波场偏移成像方法对瞬变电磁观测数据进行处理解释，完成对深部地质目标的精细探测，并且为了提高数据的信噪比，采用多点数据合成的方法对瞬变电磁虚拟波场数据进行处理，实现深部弱信息的提取，获得深部地质目标体的详细信息。

【技术特征摘要】
1.电性源瞬变电磁地空探测方法，其特征在于所述方法包括：采用接地长导线源AB作为发射装置，向地下发送一次场，利用直升机或者无人机搭载接收线圈进行数据采集，获得瞬变电磁的观测数据；利用全区视电阻率定义对观测数据进行处理，获得虚拟波场的速度信息，并完成对深部地质目标的定性解释，获得深部地质体的概况信息；对瞬变电磁观测数据进行波场变换，将瞬变电磁扩散场数据转换为虚拟波场函数，并利用相关叠加方法实现虚拟波场的逆合成孔径处理，结合速度分析，对数据进行克希霍夫偏移成像，获得深层地质目标体的图像，具体步骤，包括：采用预调件正则化共轭梯度法实现波场反变换，采用相关叠加方法，对虚拟波场进行逆合成孔径处理，采用三维边界元方式，对瞬变电磁观测数据的瞬变电磁逆合成孔径数据体，进行克希霍夫偏移成像，获得深层地质目标体的图像；采用瞬变电磁虚拟波场连续速度分析及虚拟波场偏移成像方法对瞬变电磁观测数据进行处理解释，完成对深部地质目标的精细探测，并且为了提高数据的信噪比，采用多点数据合成的方法对瞬变电磁虚拟波场数据进行处理，实现深部弱信息的提取，获得深部地质目标体的详细信息。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：利用直升机或无人机搭载接收线圈进行数据采集，直升机或无人机飞行高度在保证飞行安全情况下为30-150米，飞行范围与电性源尺度有关，垂向与轴向方向均不大于3倍电性源尺度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用全域视电阻率方法对观测数据进行处理，完成对深部地质目标的定性解释，获得地质目标的产状、走向、规模概况信息，并获得虚拟波场速度信息，包括：利用反函数原理实现电性源瞬变电磁的视电阻率定义，通过时深转换获得深度信息，最终完成初步的视电阻率成像，并获得不同深度虚拟波场的传播...

【专利技术属性】
技术研发人员：李貅，戚志鹏，张莹莹，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61