第28卷 第4期
物探化探计算技术
2006年11月
收稿日期:
2005-04-29
文章编号:1001)1749(2006)04)0337)05
可控源音频大地电磁测深法应用实例
黄力军,陆桂福,刘瑞德
(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,廊坊065000)
摘 要:目前对电法的探测深度要求越来越高,常规电法有时难以满足实际工作需要。与常规电法相比,可控源音频大地电磁测深法具有探测深度大、设备相对轻便和横向分辨率高等特点,已广泛应用于地热资源、水文地质、有色金属矿产和工程地质勘查工作之中,并取得了令人十分满意的实际应用效果。这里介绍的是一些具有代表性可控源音频大地电磁测深应用实例和应用成果,这些实例基本函概了目前电法的主要应用范畴,常规电法难以胜任的地质调查工作。实例中包括断陷盆地型地热资源和深部基岩裂隙水调查,危机矿山深部找矿和复杂地形条件下铁路隧道工程勘查。
关键词:电磁测深;地热资源;水文地质;有色金属矿产;工程地质;调查中图分类号:P 63113+
25 文献标识码:A
0 前言
可控源音频大地电磁测深是在音频大地电磁测深(AMT )基础上,发展起来的一种人工源频率测深方法。上世纪五十年代,在卡尼亚(L Cagn -iar d)论文[1]
的基础上,发展形成了基于观测天然场大地电场和磁场正交分量,计算视电阻率的大地
电磁测深方法。在音频(n @10-1H z~n @103
H z)范围内,大地电磁场相对较弱,人文干扰较大。为了克服上述困难,七十年代初,D W S trang w ay 教授
和他的学生M A Goldste i n [2,3]
提出沿用AMT 的测量方式,观测人工供电产生的音频电磁场。由于所观测的电磁场频率、场强和方向均由人工控制,其观测的方式与AMT 相同,所以称其为可控源音频大地电磁测深(简称CSAMT 法)。CSAMT 法可以采用磁性源或电性源二种人工场源,目前主要应用电性源可控源音频大地电磁测深法。
可控源音频大地电磁测深是以有限长接地导线为场源,在距场源中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深方法。目前应用大多采用赤道偶极装置进行标量测量,同时观测与场源平行的电场水平分量E x 和与场源正交的磁场水平分量H y (测量装置布置见图1)。利用电场振幅E x
和磁场振幅H y 计算卡尼亚阻抗电阻率Q s ,电场相位E p 和磁场H p 计算卡尼亚阻抗相位U s 。阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算反演电阻率参数,利用反演电阻率进行地质推断解释。目前,可控源音频大地电磁测深反演主要采用一维电阻率圆滑反
演方法[4]
。
图1 标量CSAM T 测量装置示意图F ig .1 Sca l a r CSAM T survey a rray
十几年来,我们一直从事可控源音频大地电磁
测深应用研究和生产工作,在各个应用领域中均做过很多工作。在本文中,作者以典型实例介绍了可控源音频大地电磁测深方法的实际应用及应用效果。
1 地热资源调查
作为绿色能源,地热资源的开发利用日益受到人们的广泛重视。一般情况下,地热资源埋藏较深,开采风险很大。为了提高效率,降低成本,减少投资风险,在开发地热资源前,大多进行地质调查,地球物理勘查就是地热资源调查的重要手段之一。地下热水能够使热储层位电阻率降低,低阻异常是识别地热资源的重要标志,所以在以往地热资源调查中,直流电阻率法一直占主导地位。但直流电阻率法的工作效率低,勘探深度相对较浅,在使用中受较大限制。目前地热资源开发的深度越来越大,大多开采深度已超过2000m 。随着深度加大,地表观测到的由地下热水引起的电阻率差异越来越小,以至难以观测到由地热变化引起的电阻率异常,所以,深部地热资源调查的主要任务是勘查热储地层及地质构造分布情况。近几年,我们采用可控源音频大地电磁测深法,分别在北京、辽宁、河北、江西、江苏和浙江等地的深部地热资源调查中,均取得了较好的地质效果。
断陷盆地型热水埋深相对较大,以中低温为主,分布范围较广,是目前利用最广的地热资源,在北京已经得到广泛地开发和利用。北京市及周边地区蓟县系雾迷山组白云岩厚度较大,埋深一般0m ~n @1000m,岩溶裂隙较为发育,热导率值较高,是北京市主要热储地层。该区地热勘查主要任务是了解蓟县系白云岩埋藏深度、上覆地层和构造分布情况。
以北京市远郊某区为勘查实例,该测区大部为第四系所覆盖,第四系(Q )由粘土、粉砂和砂砾石组成;第四系下部为白垩系(K )砂岩和侏罗系(J)砂岩,侏罗系内穿插有火山岩;侏罗系下部为蓟县系(Jx),岩性主要为白云岩。
在测区内地层间电性差异较为明显,第四系电阻率较低,约208#m 左右;白垩系电阻率208#m ~508#m;侏罗系砂岩电阻率为508#m ~1008#m;蓟县系白云岩电阻率大于5008#m 。各时代地层岩性之间电阻率存在明显差异,为开展电法勘探工作提供了充分的地球物理前提。
图2是该测区某地可控源音频大地电磁测深反演电阻率和地质解释综合断面图。由图2可见,断面内除x =1500m 附近出现断裂破碎带外,从剖面起点到端点断面电阻率逐渐升高,符合实际地层呈单斜变化趋势。断面内0m ~-500m 为第四系,河滩局部出现高阻外,电阻率均很低;除第四系
和白垩系间电阻率差异较小,层间电阻率呈渐变关
系,除两者间界面不太明显外,白垩系~侏罗系~蓟县系界面非常清楚。实际验证(地热井)结果,1296m 见蓟县系白云岩,利用CSAMT 反演电阻率推断蓟县系白云岩顶界面深度与实际地热井验证深度结果仅差几十米(见图2)。该地热井已开发出温度71b C ,出水量2000m 3
/d 以上的地下热水。由于地热开发井终孔于断裂破碎内,是北京市目前温度和出水量最高的地热开发井。
图2 北京市某地CS AM T 地热勘查综合断面图
F i g .2 T he comprehens i ve cross section o f
CSAMT exp l oration ,Be iji ng
2 水文地质调查
直流电阻率测深法是浅部基岩裂隙水调查的主要手段。但其勘探深度相对较小,施工过程相对较为繁琐。当地表障碍物较多时,施工非常困难,
尤其随着深度加大,直流电阻率测深法更加难以满足实际工作需要。
下面是北京郊区水文地质调查实例。目前,北京应用的地下水主要分二个方面:一个是灰岩或白云岩岩溶裂隙水;另一个是断裂构造水。由于奥陶系灰岩岩溶破碎相对发育,与其它相应岩层相比埋深较浅,因而是目前北京市地下水开发的主要来源。
勘探区为第四系覆盖,附近地表出露有石炭~二迭系(C-P)、奥陶系(O )和寒武系(I )。其中,石炭~二迭系主要为砂岩、页岩和泥岩,电阻率1008#m 左右;奥陶系主要为灰岩,电阻率大于5008#m;寒武系主要为砂岩、页岩和灰岩,电阻率1008#m ~3008#m 。剖面附近出露有花岗岩体。
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可控源音频大地电磁测深的勘查目的是,利用剖面测量方法确定实测剖面内地层、花岗岩体和地质构造的分布情况,勘探深度2000m。
图3是区内实测剖面CSAMT勘查综合断面图。由图3可见,除表层外,反演电阻率曲线可大致分为四个值区,其中从剖面起点到x=1300m 处为高值区,平均电阻率大于10008#m,推断为花岗岩体产生;从x=1300m处到剖面末端的区域内,由上至下又分为三个值区,反演电阻率曲线为K型,根据反演电阻率曲线及对应岩石电性,推断由上至下分别为石炭~二迭系、奥陶系和寒武系(地质推断结果见图3)。
图3北京市某乡CS AM T水文地质勘查综合断面图
F ig.3The co m prehensive cross secti on of CSAM T
hydrogeo l og i ca l exp l o ration,Be iji ng
图3内水文井为地下水开发钻孔,钻孔揭露上部见有砂页岩,下部为花岗岩和蚀变灰岩,地层深度与解释结果基本一致,终孔于断裂破碎带中(井深1000m),出水量1000m3/d以上。
3危机矿山深部找矿
电法在金属矿产物探勘查工作中一直占有重要地位,随着找矿工作的进一步深入,浅表矿日益减少,寻找深部隐伏矿是今后找矿的主要目标。另一方面,找矿工作重点已经逐渐转向我国西部地区,西部地区地表和地形条件更加复杂,一些常规电磁法已无法满足深部及复杂地形条件工作需要。可控源音频大地电磁测深方法采用定源观测,具有轻便、快速和勘探深度大等优点,其在复杂地形条件和深部找矿工作中,确定成矿有利地段和隐伏矿定位预测等方面起到了其它方法无法替代的重要作用。这里的定位预测实际上是指在详查找矿阶段,采用以电测深为主的方法手段对矿(化)体进行二维或三维空间定位。根据其产状、规模和延伸(深)情况,结合已知地质和其它资料进行合理地质解释的一种找矿方法技术。
在实际工作中,我们一般采用中梯装置的时间域激发极化方法,寻找勘查区内成矿有利地段,使用可控源音频大地电磁测深法,在成矿有利地段对矿(化)体进行定位预测,并结合地质、地球化学和其它资料进行综合研究的找矿方法。事实表明,上述方法在实际找矿工作中可取得明显的地质效果。下面是甘肃白银有色金属公司小铁山矿深部找矿实例。
白银有色金属公司是五十年代初兴建的我国最大的铜有色金属生产基地,近十年来,后备矿源出现危机。1992年我所参加白银矿区地质和物化探综合找矿研究工作,经过充分研究前人在中、大比例尺地质和物化探资料基础上,在小铁山矿区选择成矿有利地段进行100m@20m网度的可控源音频大地电磁面积性测量及重点剖面的岩石地球化学、重力测量工作。
小铁山矿床是一个隐伏的海相火山岩Pb、Zn、Cu多金属矿床。地表仅有一铁帽露头,矿体全部埋藏于深部。区内出露的地层为白银群变质火山岩,可分为上、中、下三层,即上部石英角斑岩夹角斑凝灰岩;中部为硅质千枚岩夹石英角斑凝灰岩层;下部为石英角斑凝灰岩层。小铁山含矿带富存于一背斜轴部的石英角斑凝灰质碎裂岩中,矿化带上盘为硅质千枚岩,下盘为石英钠长斑岩体,已知矿的性质和分布与断裂构造关系密切。
资料处理后分别在相距100m的12线和13线可控源音频大地电磁测深反演电阻率断面内,出现相互对应的二处低阻异常(Q1和Q2异常),其中Q1(Q1-1和Q1-2异常)异常对应已知矿体,Q2异常位于深部探矿工程的空白地段的175号点附近, 12线的Q2异常位于海拔1100m~1800m处,为单一低阻异常;13线的Q2异常由二部分组成(Q2)1和Q2)2异常),其中Q2)1异常位于海拔1400m~1700m处,Q2)2异常位于Q2)1异常下方海拔850m~1400m处(见下页图4)。
根据地质资料和综合物化探异常,白银有色金属公司地质队1994年采用钻探验证(钻孔编号bzk1)12线的Q2异常。钻孔揭露484135m~终孔(724102m)之间均处于蚀变矿化岩石和近矿围岩内,其中铜矿化有向下增高趋势(Cu平均含量0104%,最高含量达01095%),高于矿体近矿围岩含量(01036%)和本区背景值(010022%)。由于工程故障,钻孔未到设计深度(800m)。
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4期黄力军等:可控源音频大地电磁测深法应用实例
图4小铁山矿区13线CSAM T反演电阻率异常和钻孔验证结果
F i g.4CSAMT exp l oration co m prehensive crsoss section,X iaotieshan M i ne
在距12线100m处的13线布置Q2)2异常验证孔(钻孔编号13)B2),见厚1717m,综合品位(Cu、Pb和Zn)达17%的工业矿体;由于矿体埋深较大,后来加拿大明科公司在1547m的巷道内连续施工三个定向孔,每个钻孔均见工业矿体[5],矿体的总金属量为450000t。这是目前我国矿山深部物化探找矿成功的实例。在小铁山深部找矿工作中CSAMT方法起到了关键的,其它方法难以做到的定位预测作用。
4工程地质勘查
地震勘探一直是工程地质勘查的主要手段,在地震勘探难以施工地区,多采用直流电阻率测深或瞬变电磁测深方法等常规电法。在通常情况下,常规电法勘探深度较小,同时受到地表条件影响,在复杂地形条件下,直流电阻率测深和瞬变电磁测深方法等常规电法很难完成相应的勘查工作。
以CSAMT法铁路隧道勘查工作为实例。寺铺尖隧道位于太行山深处,是朔黄铁路上最长的一个隧道。隧道全长6400m,隧道通过的地段地表条件非常复杂,相对高差超过1000m,大多地段行人难以通行。勘查目的是探测隧道通过的地段地层、可能富水地段和地质构造分布等情况,探测深度为1000m。在实际工作中,我们采用隧道上部和隧道二侧相互结合的测量方法。即尽量在设计隧道上部测量,当设计隧道上部难以通过时,采用在隧道二侧布设测线,用二侧剖面测量结果来推断隧道通过地段地质情况的勘查方法。
寺铺尖隧道区除沟谷中分布有第四系洪积层外,大部基岩裸露;隧道出口段出露有太古界五台山群混合花岗岩;隧道进口段主要出露有古生界中、上寒武系(I2+I3)灰岩,其中,中寒武系下部为页岩;山顶处出露奥陶系下统(O1)灰岩。出口处半坡见有下寒武系(I1)黄紫色页岩直接角度不正合于太古界地层之上。统计结果表明:奥陶系下统电阻率8008#m~12008#m;寒武系中、上统电阻率5008#m~8008#m;寒武系下、中统电阻率5008#m~8008#m;太古界五台山群电阻率大于15008#m。
图5(a)(见下页)是其中一条旁测剖面的CSAMT反演电阻率断面图。我们根据CSAMT反演电阻率横向变化(电阻率横向间断)推断出剖面通过地段断层展布情况,这里推断出五条断层(分别将其编号为F2、F3、F4、F3+1和F5断层);结合岩石物性及电阻率随着深度变化推断出地层分布情况。图5(b)是根据二条旁测剖面测量结果推断的设计隧道地质推断解释断面图(局部)。施工单位利用我们预测结果施工,实际结果证明我们推断的地层地质构造均较准确[6]。这是目前CSAMT法在复杂地形条件下工程地质勘查工作中比较成功的应用实例。
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图5朔黄铁路寺铺尖隧道CS AM T勘查综合断面图
F ig.5CS AM T explorati on co m prehensi ve crsoss secti on,S i pu jian T unne l
5结语
作为一种人工源电磁法,在可控源音频大地电磁测深方法测量中不可避免地会存在场源效应。所以在实际工作中,应根据工作任务,结合实际地质和地层电性分布情况,合理地选择场源方向、收发距和采样频率范围。在保证最佳信噪比情况下,要尽量使所采集的数据处在远区。在数据处理中,要注意识别场源效应和静态效应等影响引起的数据畸变,慎重处理这些效应的影响。
无论资源开发还是工程施工进行前期调查均可以提高效率、降低成本、减少风险。实际应用结果表明,可控源音频大地电磁测深法能够适应复杂地形条件,满足探测深度较大的地质勘查工作要求。需要说明的是,随着勘探深度加大,其勘查手段必须提高观测和解释精度,以加大勘探深度,提高方法的实际应用效果。另一方面,引起地下电阻率变化的因素很多,利用可控源音频大地电磁测探法勘查,需要结合已知地质、地球物理特征和其它有关资料进行综合研究,合理地进行地质解释。
上述实例表明,在一些地热资源、水文地质、有色金属矿产资源和工程地质等地质勘查工作中,可控源音频大地电磁测深法能够起到其它方法无法起到的作用。
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作者简介:黄力军(1954-),男,1982年毕业于长春地质学院物探系,1992年获中国地质大学(北京)硕士学位,教授级高级工程师,主要从事电磁法勘查研究和生产工作。
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4期黄力军等:可控源音频大地电磁测深法应用实例
WANG Zh-i gang1,2,3,HE Zhan-x iang2,WE I W en-bo3(1.China U niversity of Geosc iences,Be ijing 100083,China;2.Depart m ent of E ast Geophysical Co m pany,Zhuozhou H e i b ei Prov i n ce072751,Ch-i na;3.Geo-detecti o n laboratory,M i n istry of E duca-ti o n,Beiji n g100083,China).COMPUTI N G TEC H-N I QUES FOR GEOP H YSI CAL AND GEOC HE M I CAL EXPLORATION,2006,28(4):322
The paper d iscusses t h e calcu lation m ethod o f field i n duced by vertical line sources by seg m ents and field stack i n g.The m ethod rea lizes3D mode li n g o f field i n duced by DC i n cased w el.l The paper ana ly-zes co m press sto rage o f large coeffic ient m atrix w hich realizes1D cha i n co m press storage of coeffic ient m a-tri x by co mb i n ation o f array and structure.Duri n g so-l u ti o n of supper-large sparse syste m o f li n ear equa-ti o ns,inco m p lete Cholesky factorization o f stab ilized biconjugate grad ient(I C BG)m ethod is applied. Co m paring of the ana l y tic solutions and num erical ones o f li n e sources in ho m ogeneous ha lf-space ind-i ca tes t h at the m ethod is accurate and re liable.
K ey w ords:DC boreho le-ground m e t h od;co m press sto rage;3D finite d ifference m ethod;b icon j u gate g ra-dientm et h od;i n co m plete cho lesky facto rizati o n
THE AR ITHMETIC OF THE DATA PREPRO-CESSI NG I N THE H I GH DENSITY RESISI TIV-ITY METHOD
LI Y-i nian,LUO Yan-zhong(I nstitute o f Geophysics and Geo m atics,Chi n a Un i v ersity o f G eosciences, W uhan430074,China).COMPUTI N G TEC H-N I QUES FOR GEOP H YSI CAL AND GEOC HE M I CAL EXPLORATION,2006,28(4):328
The h i g h density resisitivity m ethod through elec-trode po w er supply,surveys e lectric current and vo l-t age,gat h ers apparen t resisti v ity data.B ecause o f fault i n operati o n and t h e prec isi o n o f i n str um en,t the defect error and accidental error are involved i n the procession of data co llecti o n,t h e defect error tha t are brought by m istakes o f peop le and i n fluence o f outside is large,the conti n gency error t h at are inevitab l y and rando m ic ity is little.The m issi o n of co m puter is to li m it the defect error,suppress the acc i d ental error and m i n i m izes t h e infl u ence of these errors to the in-version resu l.t Th is Paper analyzes the reason of error s'appearance and the characters of the m e t h od of re-sistiv ity processing,co m pares the m anual wo r k w it h co m puter ca lculate progra m,g i v es out several data-perpr ocessi n g progra m s w hich base on d ifferent ar ith-m etics for the procession o f error-li m itati o n,and
study the resu lts of procession.
Key w ords:h i g h density resistivity m ethod;defect err or;accidental error;preprocess
APPLICATI ON OF POTENTI AL FIELD NOR-MALIZED DOWN W ARD EXTRAP OLATI ON IN SP PROBABILI TY TO MOGRAPHY
RUAN Shua,i WANG Xu-ben,GAO Yong-ca,i et a.l (Co llege o f Infor m ati o n Eng ineeri n g,Un i v ersity of Science and Techno l o gy o f Chengdu,Chengdu S-i chuan610059,Ch i n a).COMPUTI N G TEC HN I QUES FOR GEOP H YSI CAL AND GEOC HEM I CAL E XPLO-RATI ON,2006,28(4):332
B ased on the nor m a lized do w nw ar d ex trapolati o n theor y,w e have i m pr oved vertical precisi o n of trad-i tional surface se lf-po tentia l(SP)to mography m eth-od,of wh ich processing only uses the surface ob-served vo ltages.A fter t h a,t exter nal li m itations that cause the shortages i n represen ti n g t h e who le under-ground i n for m ati o n can be vo l u m inousl y avoided. Duri n g m odel analysis,the ne w to m og raphy sche m e can prov i d e mo re exact resu lts to fit the true o ri g i n al m ode.l To w ards the practical data exp lana ti o ns,it ac-curately g i v es both horizontal abnor m ity correspond i n g w ith practica l survey and vertical i n for m ation ofw ho le under g r ound space.
Key w ords:Self-po tentia,l Surface SP To m o-graphy,Nor m alized Do wnw ard Ex trapolati o n
CONTROLLED SOURE AUD I O-FREQUENCY MAGNETOTELLURICS
HUANG L-i j u n,LU Gu-i fu,LI U Ru-i de(I nstitute of Geophysica l and Geoche m ical Exploration,CAGS Lang fang065000,Ch i n a).COMPUTI N G TEC H-N I QUES FOR GEOP H YSI CAL AND GEOC HEM I CAL EXPLORATI ON,2006,28(4):337
W it h the depth increasing of the under g r ound ob-jects to be pr ospected,the conventional e lectric m eth-ods are difficult to m eet the prospecting requ ire m ents. Co m pared w ith the conventional electric m ethods,the Contro lled source audio-frequency m agnetote ll u rics m ethod is featured of large prospecti n g depth,porta-ble equ i p m ent and high latera l resolution.It has been w i d ely used in geo t h er m a l exp l o ration,hydro-geo-log ical exploration,non-ferrous m inera l exp l o rati o n and eng ineeri n g geolog ical i n vestigation,and satisfac-tory field results have been obta i n ed i n these area.
H ow ever,fe w papers concerning the app lication of the m ethod have been published on pub lic l y circula-ted journals until no w,and even fe w er are the papers
3
Nov.2006CO M PUT I NG TECHN I QUES FOR GEOP HYS I CAL AND GEOCHEM ICAL EXPLORAT I ON
concer n i n g the syste m atic application of t h e m et h od. Th is paper describes so m e represen tative field cases and resu lts of t h e Contr o lled source aud io-frequency m agnetote ll u ricsm et h od.These cases basica ll y cover t h e m ain app lication areas of the e lectric m ethod and t h e w orks to wh ich the conventional e lectric m ethod can not co m peten,t wh ich i n clude fau lt basin geother-m a l resource and deep bedrock fracture w ater pros-pecti n g,deep m i n eral exploration i n t h e near deplete m ine,and geotechn ica l i n vesti g ation over the co m plex terra i n for ra il w ay tunne ls.
K ey words:eletr o m agnetic soundings;geother m al resources;hydrogeo logy;non-ferrousm ine;eng i n eer-i n g geo l o gy;investigati o n
THE PARALLEL COMPUTATI ON OF LA-GRANGE MULTIPLIER SEARCH I NG I N MAG-NETOTELLUR IC OCCA M I NVERSI ON
LI U Yu1,2(11Ch i n a Un i v ersity of Geosc i e nce,W uhan H ubei430074,China;2.Gu ilin Institute o fTechno lo-gy,Guili n Guangx i541004,Chian).COMP U TI NG TEC HN I QUES FOR GEOP H YSICAL AND GEO-C HE M ICAL EXPLORATI ON,2006,28(4):342
O cca m i n versi o n has been w i d ely used i n m agne-to te lluric data processi n g for its'convergence stability and independent of start u p m ode,l but the Lagrange m ultiplier(L)search i n g resu lt i n too m any fo r w ard calcu l a ti o ns and reduce the inversi o n speed greatly. Based on discussi n g the calc u lation m et h od of L,the paper put for w ar d using para lle l co m putation to so lve t h is proble m and realized L scann i n g and searching para lle l co m putation w it h m aster-slave pr ogra mm ing m ode.To reduce the co mm un icati o n and achieve l o ad ba lanc i n g,L co m putati o n tasks w ere arranged i n groups and each grope w ere d ispatched to different co m putation node.The exa m ple sho w s tha t para llel co m putation can speed up the processi n g obv iousl y.
K ey w ords:MT;occa m i n version;one di m ensional searc h;para lle l co m putati o n;CO W
THE I M PROVEMENT AND DEVELOP MENT OF THEMULTI-F UNCTI ON ASTATIC SOFT-W ARE
LI U Jian-x i n,WANG Gu-i ca,i LI U Chun-m ing (Schoo l o f I nfo-Physics Eng ineeri n g,Center Sou t h Un i v ersity,Changsha410083,China).COMP U TI NG TEC HN I QUES FOR GEOP H YSICAL AND GEO-C HE M ICAL EXPLORATI ON,2006,28(4):346
The ASTAT I C is an accord i n g processi n g pro-gra m o f GDP syste m,wh ich is used for t h e static-e m endation o f CSAMT data,developed by t h e Zonge Eng ineeri n g&Research Organ izati o n.H o w ever,the soft w are's function have li m its o f the fo ll o w ing:A t firs,t t h e so ft w are can not directly ed it files w ith the m ouse or the f u nction keys o f t h e keyboar d;Second-ly,the so ft w are,by on ly d isp lay i n g Cagniard appar-ent resisti v ity data,can not sho w the e lectric field m agn itude,m agnetic fie l d m agnitude,m agnetic phase and the d ifference of the phases;Fina lly,when ou-t putti n g AVG files,w e can not output data w h i c h have the conven ience to for m d irectl y figures.Those can cause m any questi o ns w hen ones are explori n g re-source w here deeping producti o n m i n e,the industry is developed,and the hum an iti e s d istur b i n a b i g w ay. For exa mp le,W e so m eti m e have so m e d ifficu lti e s in the deleting or ed iti n g so m e special i n terfere stati o ns. To conc l u de,W e have to i m prove the ASTATI C.Th is essay explants the i m prove m ent o f ASTAT I C i n order to conveniences geophysic ists,and g i v es the progra m codes.F i n ally t h e au t h or presents a pro ject exa m p le, and prove that t h e progra m is sound.
Key words:GDP syste m;ASTATI C;CSAMT;VC; static correction
THE STUDY OF SI GNAL ESTI M ATION FROM GROUND PENETRATE RADAR DATA IN WAVELET DOMA I N INTERFERED BY WH ITE NOISE
Q I U N i n g,C HANG Y an-jun,CAO Zhong-li n(Institu-te of G eophysi c s and Geo m atics,China U niversity of Geosc i e nces,W uhan,430074,Ch i n a).COMPUTI N G TEC HN I QUES FOR GEOPH YSI CAL AND GEO-C HE M ICAL E XPLORATI ON,2006,28(4):352
Consideri n g that the observed signals i n ground penetrate radar data are so m eti m es po lluted by no ise, w e i n troduce,i n this paper,t h e app licati o n o f s m oo-t hing facto r in w avelet do m a i n to esti m ate ava ilab le signal fro m GPR data i n terfered by wh ite noise,ac-co r d i n g to w ave let analysis and fracta l theory both havng identica l properti e s i n m ulti-sca le analysis and self si m ilar ity.F irs,t the si g na lw ith wh ite no ise is transfor m ed v i a the w avelet analysis filter i n to mu lti -sca l e subsyste m s in ti m e sca le do m ain.So m e non -stationary properties of fractal signals are attenuated in each scale by w ave letm u lti-resolution deco m pos-i tion,then s m oo thing factor can be applied to esti m ate the mu lti-scale signals.Fina lly the esti m ated mu lti -sca le si g na ls are synthesized to obtain the esti m ated signa.l W ith this mu lti-scale ana l y sis/synthesis, this m ethod can ex tract ava ilable signal of1/f fa m ily
4ABSTRA CTS Vo.l28No.4
本科生实习报告 实习类型生产实习 题目AMT生产实习 学院名称地球物理学院 专业名称勘查技术与工程 学生姓名ZRY 学生学号 指导教师 实习地点东苑及5417 实习成绩 二〇一二年十一月二〇一二年十一月
目录 AMT音频大地电磁法 摘要 学会使用V8仪器以及野外音频大地电磁法测量的基本原理和方法，从而进行数据资料的采集；此外也需要学会使用SSMT2000软件对所采集的电磁信号进行处理，最终通过一系列的计算得到最终的成果，这是要求学会AMT数据资料的处理与解释。 关键字：V8；SMT；SSMT2000 第1章AMT数据资料的采集 1.1数据采集仪器 V8主机，AMTC-30磁棒，不极化电极，GPS，电线及屏蔽电缆，CF卡以及读卡器，蓄电池等，参数设计工具软件TBLEDIT.exe，台式机或笔记本电脑。 其中V8多功能电法仪具备时间域的常规电剖面、电测深、高密度电法、瞬变电磁测量功能；具备频率域的MT（大地电磁法）AMT（音频大地电磁法）CSAMT（可控源音频大地电磁法）SIP（频谱激电）勘探测量功能. 1.2实习内容 1.学习使用V8仪器，会熟练操作V8仪器； 2.学会AMT数据资料采集的野外布线方式； 3.掌握音频大地电磁法的基本原理以及操作方式。
1.3V8布线方式 1.3.1“十”字布极法 图 1“十”字布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。 1.3.2“L”型布极法 图 2 “L”型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。
1.3.3“T”字型布极法 图 3 “T”字型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。 1.3.4 RXU-3ER连接方法 图 44 RXU-3ER连接方法 工作特点：AMT/MT单点测深；张量观测：2电道观测；也有三种布极方法；只测量两个电道与V8主机共用磁道；提高工作效率 本次实习采用的是“十”字布极法。
大地电磁测深法作业指导书 大地电磁测深法是指可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和音频大地电磁测深(AMT)。 1.目的 为了规范和提高大地电磁测深法的勘查工作及其质量，提出该项目的设计、勘查、资料整理和报告编写等方面的要求。 2.适用范围 本作业指导书主要针对地热勘查工作中的适用于大地电磁测深法，其他地质勘查中的大地电磁测深法应遵照相应的规范要求执行。 3.总则 地热勘查工作中的大地电磁测深法工作，必需按本作业指导书和相应的规范要求执行。 设计编写 1.实施步骤 1.1 设计书编写的准备工作(综合研究) 1.1.1 项目实施单位根据有关部门下达的《任务书》，认真研究项目的目标任务，落实设计编写的具体方案，系统收集，分析与任务有关的资料。充分收集测区内所有前人工作成果
资料(包括地质、矿产、物探、化探和遥感图像资料及各种科研成果)，详细研究各种资料的可信度和存在问题，了解测区地质构造轮廓及地层、火成岩分布等性质。同时，应注意收集环境地质、水文地质、灾害地质、管道设施及输变电网布局等资料。作到充分利用以往资料，不作重复工作，分析在以往工作成果基础上获得新成果的可能性和新成果的价值，分析方法的有效性，充分利用先进适用的方法技术，获得最大的地质找矿效果。 1.1.2必要时，应在设计前进行现场踏勘和方法有效性试验，其主要内容为： a.实地考察测区地形、地貌、交通及生活条件 b.核对已收集的地质、物化探及测绘资料 c.测定电性参数，并分析它们于勘
查对象的相关性 d.在某些典型地段进行方法有效性试验 1.1.3落实编写部门和任务。编写部门用两天时间起草编写的具体方案，报有关专业地质调查部门审核，经批准后着手设计前的准备工作。 1.2技术设计 1.2.1 CSAMT 装置 AB 接地长导线为发射源，在ｒ＞3δ(趋肤深度)的扇形范围内布置测网，通过在接收点同时测量电场和磁场两个互相垂直的水平分量的振幅和相位，计算阻抗视电阻率P E/H 和相位差φ E-H 。装置图如下： A B O ≥3δHy Ex 1.2.2 CSAMT 装置的技术要求 1.2.2.1利用场强单分量视电阻率时，装置必须满足偶极子条件，而利用单一的比值视电阻率时可放宽。 1.2.2.2确定ｒ距(发射源到测量点的距离)的原则是确保勘
可控源音频大地电磁法(C S A M T)勘查设计
精品资料 可控源音频大地电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区内地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频大地电磁法执行以下有关规范、规程： 1) 《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规范》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频大地电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度范围内岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。
了解矿区内异常响应特征，包括异常强度、形态、范围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价 3.4 可控源音频大地电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。
目录 章节号内容页码 1. 立项作业指导书 (2) 2. 设计编写作业指导书 (4) 3. 野外作业指导书 (11) 4. 资料整理作业指导书 (16) 5. 资料野外验收作业指导书 (20) 6. 成果报告编写作业指导书 (23) 7. 成果报告评审作业指导书 (26)
立项作业指导书 1.目的 立项是可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)工作质量的起点，其质量将直接影响成果质量和找矿效果。本规范对可控源音频大地电磁测深法立项工作所必须遵循的规则作了具体规定，以提高立项质量。 2.适用范围 本规范适用于申请上级主管部门、社会企事业单位委托承包、招标承包的可控源音频大地电磁测深法的前期立项工作。 3.总则 可控源音频大地电磁测深法立项工作必须严格执行本规定及 DZ/T地球物理勘查名词术语 GB/T14499-93地球物理勘查技术符号 GB/T0069-93地球物理勘查图式图例及用色标准 4.实施步骤 4.1 综合研究 在确定任务时，应结合具体情况系统地收集和细致地研究目标区内前人工作成果资料(含以往地质、物探、化探、遥感等资料)，作到充分利用已有资料，不作重复工作，分析在以往工作成果基础上获得新成果的可能性和新成果的价值，研究开展可控源音频大地电磁测深法的地球物理前提及方法的有效性。 4.2 项目规划 4.2.1可控源音频大地电磁测深法(以下简称CSAMT)是利用人工源建立谐变电磁场，在固定发收距r的情况下人为的改变电磁场的频率f，以达到探测地下不同深度地层构造的目的。该方法的主要特点是能穿透高阻容屏蔽层，探测深度大，分辨率高。可用于金属矿勘探、油气田勘探、深部地层构造勘探和解决水文工程地质等问题。 4.2.2 CSAMT应用条件 4.2.2.1勘查对象与周围地质体之间存在较明显的电阻率差异。 4.2.2.2勘查对象产生的电性异常能从干扰背景中分辨出来。
可控源音频大地电磁法介绍 1.方法原理和仪器 可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 简称CSAMT 卡尼亚电阻率测深曲线，因此又称可控源音频大地电磁测深法。 该法最早是由加拿大多伦多大学的D. W.Strangway教授和他的学生Myaron Goldtein于1971年提出。针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT法的基础。 自70年代中期起CSAMT法得到了实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT法测量的仪器和解释应用软件。主要仪器是美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32两种多功能电磁仪。现以GDP-32为例说明仪器的技术指标：该仪器有八个接收通道，能够完成时域激发极化（TDIP）、频域激发极化（RPIP）、复电阻率（CR）、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量。其性能指标为工作频率0.007Hz—8192Hz,工作温度-20℃--60℃，工作湿度5%--100%，时钟稳定度∠5×10ˉ10∕24h,输入阻抗10 Ω ∕D C ,动态范围190dB,最小检测信号电压０.03μv、相位±0.1mard（毫弧度），最大输入信号电压±３２v,自动补赏电压±２.２５v（自动），增益１／８－６５５３６（自动）。 2.方法技术 80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到了地质普查，勘探石油、天然气、地热、金属矿床，水文，环境等方面，从而成为受人重视的一种地球物理方法。目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段，在许多矿山取得了很好的效果。 可控源音频大地电磁测深法是以有限长地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深法。需要考虑的装置是： 测点距：２０－１００米 供电电极距：（AB）：１０００－３０００米 接收电极距（MN）：２０－１００米 可测扇区的夹角（?）≤１５° 我们可以用图1来说明最常用的一种赤道偶极装置进行标 量CSAMT法的测量过程： 场源：用发送机通过接地电极A、B向地下供交变电流， 在地下形成交变电磁场。电流的频率可在一定范围内变化，通 常从2-3~213Hz按2进制递变，在接地十分困难的地方可用不 接地回线作垂直磁偶极子来发送电磁场。 测量：在距离AB相当远的地方进行测量。所谓“相当远” 指的是在这些地方的电磁场已接近平面波，从而可使用卡尼亚
可控源音频大地电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月
第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频大地电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频大地电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价
3.4 可控源音频大地电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率
可控源音频大地电磁测深CSAMT成果报告编写作业指导书1．目的 本规程对CSAMT成果报告编写所必须遵循的规则作了基本的规定，以保证报告的质量。 2．适用范围 本规范适用于CSAMT成果报告的编写工作。 3．总则 CSAMT成果报告编写必须严格执行本规定。 4．实施步骤 4.1分队在通过野外验收后一个月内拟定报告编写提纲报院物化探部审批。 4.2报告编写提纲已经审批，分队立即组织人员落实编写任务，报告编写时间规定为5个月。 4.3成果报告编写要求 4.3.1成果报告应实事求是，内容全面，突出，立论有据，文字简练，逻辑严密，所用名词、术语、符号、格式等必须统一。
4.3.2报告的附图，附件，附表应目的明确，配置得当，文字说明简练。 4.4成果报告的内容 4.4.1成果报告的正文应包括： a.承担地质任务及完成情况 b.测区地质、地球物理概况 c.野外工作方法与技术要求 d.资料的处理解释 e.地质推断 f.结论与建议 4.4.2成果报告附图包括： a.交通位置图 b.实际材料图 c.曲线类型图 d.电性参数剖面等值线图 e.频率测深工作成果图 f.电性－地质剖面图
d.其他图件 4.4.3成果报告附件包括： a.岩石电性资料说明 b.正反演解释方法论述 c.静态位移校正方法说明 d.正反演解释结果数据表及软盘 e.资料质量统计表 f.其它 4.5报告编写其间，分队要不定期开展讨论会，以便了解进展情况，处理有关问题。对各章节，分队技术负责必须认真审阅修改，以达到各方面的统一，必要时责成编写人修改，补充。 4.6经技术负责统稿后的初稿，报送院有关部门初审，初审通过的报告复制(一式八份)，同时向项目主管单位提交评审申请书。 4.7评审所需资料有：野外验收意见书和补充工作的报告，项目合同书，设计书，设计审查意见书，文字报告及附
一第３８卷第１期物一探一与一化一探Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１一一２０１４年２月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＦｅｂ．，２０１４一 ＤＯＩ：１０．１１７２０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８９１８．２０１４．１．２８ 带地形的可控源音频大地电磁法二维正演 张斌１，谭捍东２ （１．有色金属矿产地质调查中心，北京一１０００１２；２．中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京一１０００８３） 摘要：利用二次场算法研究了可控源音频大地电磁法二维正演问题三采用有限单元法进行正演模拟，将矩阵压缩存储和共轭梯度解方程方法应用到正演算法中，加快了正演算法的速度，并且将地形因素考虑到正演算法中三通过不同的模型验算，检验了算法的精度三 关键词：可控源音频大地电磁法；２．５维正演；地形因素；有限元单元法 中图分类号：Ｐ６３１一一一文献标识码：Ａ一一一文章编号：１０００－８９１８（２０１４）０１－０１５１－０６ 一一可控源音频大地电磁法因其勘探深度大二抗干扰能力强二采集效率高而被广泛应用于地质勘探中，仪器的功能和测量精度日臻完善三但是由于人工场源的引入，其处理技术却远不如大地电磁方法那么成熟三目前多采用二维大地电磁反演程序处理可控源数据，但可控源数据中包含了场源的影响，近区场和过渡区场二阴影效应等因素会影响处理结果的解释，所以有必要研究场源对数据的影响三另外，通过时频转换，可将频率域电磁法的结果变换到时间域，为时间域电磁法正演奠定基础三因此研究可控源音频大地电磁法正演有一定的实际应用价值三 相关领域国内外学者作了许多工作，Ｓｔｏｙｅｒ和Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ［２０］通过有限元方法计算了磁偶极子频率域的电磁响应；Ｕｎｓｗｏｒｔｈ［１５］计算了电偶极子频率域的响应；Ｓｕｇｅｎｇ和Ｍｉｔｓｕｈａｔａ先后应用等参单元研究了带地形的电磁场模拟三国内罗延钟［７］和底青云［２］研究了ＣＳＡＭＴ有限元正演算法；雷达［４］研究了带地形的正反演算法；沈金松［６］研究了海底可控源的电磁响应三阎述［１０］二陈小斌［１１］二王若［１２］二张继峰［１３］二柳建新［１４］等分别研究了线源大地电磁法正演模拟三 此次研究考虑从三维场源二维模型入手，一方面比线源模拟更加符合实际情况，另一方面比三维算法计算速度更快三现有的研究中常通过总场算法来处理地形问题，而二次场算法中因涉及到一次场的求取，很少考虑地形因素三为了减小场源对计算精度的影响，在二次场算法中使用 拟均匀半空间 方法将地形因素加入到二次场算法中，提高方法的收稿日期：２０１２－１０－３０适用性和精度三同时分析算法的特点，以提高正演模拟计算速度三 １一可控源音频大地电磁法正演 １．１一电磁场方程 二维正演计算中所用到的模型和网格如图１所示，ｙ为走向方向，电阻率值沿走向方向不变，仅在ｘｚ平面内变化 三 图１一正演剖分网格 参考Ｎａｂｉｇｈｉａｎ等人的研究成果［１９］，假设时间因子为ｅｉωｔ，并且忽略位移电流的影响，二次场满足的麦克斯韦方程组描述为［１９］ ??Ｅｓ＝－ｉωμＨｓ， ??Ｈｓ＝σＥｓ＋σａＥｐ， }（１） 其中，μ为自由空间磁导率；σ二σ０分别为模型及背景的电导率，σａ＝σ－σ０为异常电导率；Ｅｓ二Ｈｓ分别为电场二磁场的二次场值，Ｅｐ为根据背景场计算的电场值三该方法相对总场模拟方法精度高，并且适用于不同场源的数值模拟三以下使用均匀半空间来
题目：大地电磁勘测法 学号： 201220120109 姓名：李星星 班级： 1221201 专业：测控技术与仪器 课程名称：地球物理仪器 课程老师：徐哈宁 二零一五年十二月
目录 1引言............................................................. 1.1定性近似反演法 ............................................... 1.1.1博斯蒂克反演法.......................................... 1.1.2曲线对比法.............................................. 1.1.3拟地震解释方法.......................................... 1.2马奎特反演法................................................. 1.2.1广义反演法.............................................. 1.2.2奥克姆反演法............................................ 1.2.3快速松弛反演法.......................................... 1.2.4共轭梯度反演法.......................................... 1.2.5拟线性近似反演法......................................... 1.2.6聚焦反演法.............................................. 2.1全局搜索最优反演方法.......................................... 2.1.1二次函数逼近反演法....................................... 2.1.2多尺度反演法............................................ 2.1.3模拟退火反演法.......................................... 2.1.4量子路径积分反演算法..................................... 2.1.5遗传算法反演法.......................................... 2.1.6人工神经网络反演法....................................... 2.1.7贝叶斯统计反演.......................................... 2.1.8粒子群优化反演.......................................... 3大地电磁反演方法存在的问题.......................................... 4大地电磁反演技术发展方向............................................ 4.1复杂地电结构条件下电磁理论研究 ................................. 4.2提高反演方法速度的研究 ........................................ 4.3非线性反演理论研究............................................ 4.1混合反演方法的研究............................................ 4.2与其它资料的联合反演研究....................................... 5 学习总结 ........................................................
AMT音频大地电磁法实验报告 本科生实习报告 实习类型生产实习题目AMT生产实习 学院名称地球物理学院专业名称勘查技术与工程学生姓名ZRY 学生学号指导教师 实习地点东苑及5417 实习成绩 二〇一二年十一月二〇一二年十一月 目录 AMT音频大地电磁法 摘要 学会使用V8仪器以及野外音频大地电磁法测量的基本原理和方法，从而进行数据资料的采集；此外也需要学会使用SSMT2000软件对所采集的电磁信号进行处理，最终通过一系列的计算得到最终的成果，这是要求学会AMT数据资料的处理与解释。 关键字：V8；SMT；SSMT2000 第1章AMT数据资料的采集 1.1数据采集仪器 V8主机，AMTC-30磁棒，不极化电极，GPS，电线及屏蔽电缆，CF卡以及读卡器，蓄电池等，参数设计工具软件TBLEDIT.exe，台式机或笔记本电脑。其中V8多功能电法仪具备时间域的常规电剖面、电测深、高密度电法、瞬变电磁测量功
能；具备频率域的MT（大地电磁法）AMT（音频大地电磁法）CSAMT（可控源音频大地电磁法）SIP（频谱激电）勘探测量功能. 1.2实习内容 1.学习使用V8仪器，会熟练操作V8仪器； 2.学会AMT数据资料采集的野外布线方式； 3.掌握音频大地电磁法的基本原理以及操作方式。 1.3V8布线方式 1.3.1“十”字布极法 图1“十”字布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.2“L”型布极法 图 2 “L”型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.3“T”字型布极法 图 3 “T”字型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.4 RXU-3ER连接方法 图 44 RXU-3ER连接方法
可控源音频电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月
第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价
3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率
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第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价
3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率
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第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价
3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率
大地电磁法 研究专家 单位姓名 中南大学柳建新 中国地质大学(武汉) 胡祥云 成都理工大学王绪本 技术原理 大地电磁法（Magnetotelluric mehtod, MT) 是利用天然电磁场作场源，是在地面布设仪器测量5个分量的电磁场（3各相互垂直的磁场分量Hx, Hy and Hz 和2个相互垂直的水平分量Ex, Ey）（图1）. 图1 野外观测装置示意图（包括3个磁场分量，2个电场分量） 大地电磁数据处理 对观测记录的5个分量的原始时间序列（time series)数据，通过频谱(spectre)分析，获得各个场分量的频谱，然后计算它们各自的和相互之间的自功率谱和互功率谱(auto, cross- spectrum )，进而计算反映地下构造的张量阻抗(tensor impedance)，以及视电阻率(apparent resistivity)、阻抗相位(impedance phase)等其他参数（图2）。
图2 数据处理流程示意图 图3 是得到的视电阻率和阻抗相位图 0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 0.1 1.0 10.0 100.01000.010000.0 100000.0 l o g 10(a p p .r e s i s t i v i t y /O h m m )0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 log10(period/sec)0 30 6090p h a s e (d e g )xy yx 图3视电阻率（上图）和阻抗相位（下图）， 横坐标是数据的周期
大地电磁法 研究专家 技术原理 大地电磁法（Magnetotelluric mehtod, MT) 是利用天然电磁场作场源，是在地面布设仪器测量5个分量的电磁场（3各相互垂直的磁场分量Hx, Hy and Hz 和2个相互垂直的水平分量Ex, Ey）（图1）. 图1 野外观测装置示意图（包括3个磁场分量，2个电场分量） 大地电磁数据处理 对观测记录的5个分量的原始时间序列（time series)数据，通过频谱(spectre)分析，获得各个场分量的频谱，然后计算它们各自的和相互之间的自功率谱和互功率谱(auto, cross- spectrum )，进而计算反映地下构造的张量阻抗(tensor impedance)，以及视电阻率(apparent resistivity)、阻抗相位(impedance phase)等其他参数（图2）。
图2 数据处理流程示意图 图3 是得到的视电阻率和阻抗相位图 图3视电阻率（上图）和阻抗相位（下图）， 横坐标是数据的周期 0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 0.1 1.0 10.0 100.01000.010000.0 100000.0 l o g 10(a p p .r e s i s t i v i t y /O h m m )0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 log10(period/sec)0 30 6090p h a s e (d e g )xy yx
大地电磁数据反演 对视电阻率和阻抗相位等参数进行反演(inversion)解释得到地下的构造认识。对于资料的反演，目前较成熟的是二维反演方法(2-D inversion)。现世界上可用的先进的二维反演方法有几种，每种方法都有自己的优势，可以选择或对比使用。图4是对观测资料（视电阻率、相位等）进行反演过程示意图 反演得到的是沿每个测量剖面的地下的二维电性结构（电阻率或电导率），基于电性结构，进行地质解释。 一些先进数据处理和解释技术的应用 当前，为了提高观测资料的质量，即克服其他干扰因素的影响，一般采用远参考道(remote reference MT)测量法，并结合先进的对数据进行处理的robust技术，得到资料误差尽量小的视点阻率、阻抗相位以及其他资料，以保证反演解释结果的可靠性。 远参考道方法是，在观测目标区之外的其他地方（一般选择构造相对简单、干扰相对较小的地方），架设另一套完整大地电磁测量仪器（测量5个分量），把这个站称为远基准站（remote station).利用远基准站观测的资料和观测目标区的仪器测量的资料联合进行处理，得到目标观测区的张量阻抗、视电阻率和阻抗相位等参数，达到压制其他干扰影响的目的。 为了克服进地表往往存在的小的三维异常体对资料产生的畸变(distortion)影响，可以采用小点距的的测量方法，或者采用各个相邻测点的测量电场的电极相互连接（称为电磁阵列剖面 EMAP electromagnetic array profile)技术进行测量。