低频探地雷达探测冻土带天然气水合物正演模拟研究

作     者：白大为 杜炳锐 方慧 张鹏辉 仇根根 裴发根 何梅兴 BAI Da-Wei;DU Bing-Rui;FANG Hui;ZHANG Peng-Hui;QIU Gen-Gen;PEI Fa-Gen;HE Mei-Xing

作者机构：国土资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室河北廊坊065000 国家现代地质勘查技术研究中心河北廊坊065000 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 

基　　金：国家高技术研究发展计划("863"计划)课题(2012AA061403) 国家127专项项目(GZHL20110324 GZH201400305) 中国地质调查局地质调查项目(DD20160224) 中央公益性科研院所基本科研业务费专项基金项目(AS2015P02 AS2014J09) 

出 版 物：《物探与化探》 (Geophysical and Geochemical Exploration)

年 卷 期：2017年第41卷第6期

页      码：1248-1254页

摘      要：通过对低频探地雷达在青藏高原冻土带环境下的探测深度、分辨率及反射特征分析的正演模拟来研究其在冻土带天然气水合物勘探中的可行性和关键参数。首先通过雷达测距方程计算确定了理论上探地雷达的最大探测深度与发射频率、地下介质电阻率、介电常数之间的关系,并根据电磁波反射理论计算满足冻土带天然气水合物探测深度所需的系统增益;随后通过低频探地雷达分辨率计算和仿真模拟来确定低频探地雷达在大尺度(200 m)范围的广义分辨率;最后参考已经发现天然气水合物的木里地区基本情况设计冻土及天然气水合物模型,利用时间域有限差分(FDTD)方法进行二维正演,获得了探地雷达信号在冻土带底界以及天然气水合物顶、底界的反射特征,为野外实测数据的处理及解释提供有用信息。研究结果表明,采用中心频率小于等于15 MHz且系统增益大于165 dB的低频探地雷达在地表电阻率较高的冻土区能够满足天然气水合物储层的探测深度要求;分辨率计算及仿真模拟表明低频探地雷达在满足一定条件下在200 m深度可以达到探测深度1%的广义分辨率;探地雷达信号在冻土底界、天然气水合物顶、底界均存在明显的强振幅和频率突变特征;理论计算结果认为应用低频探地雷达直接探测冻土带天然气水合物是可行的。

主 题 词：低频探地雷达 探测深度 广义分辨率 反射特征 冻土带天然气水合物 

学科分类：081801[081801] 081802[081802] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 

D　O　I：10.11720/wtyht.2017.6.34

馆 藏 号：203279694...