当前位置:文档之家› 低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响
低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

第47卷 第4期2011年7月 地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATION

Vol.47 No.4

July ,2011

[收稿日期]2010-10-26;[修订日期]2011-03-05;[责任编辑]郝情情三

[基金项目] 十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAB01B07)资助三

[第一作者]席振铢(1966年-),男,2002年毕业于中南大学,获硕士学位,在读博士生,副教授,现主要从事电磁法勘探理论与应用研究,E

-mail:xizhenzhu@https://www.doczj.com/doc/ea18416134.html,三

低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

席振铢,冯万杰,李瑞雪,陈兴朋

(中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083)

[摘 要]低阻覆盖层对电磁波具有屏蔽效应,会降低高频大地电磁测深的探测能力三通过一维正演模拟,对无低阻覆盖层时探测能力和有低阻覆盖层时探测能力的变化进行对比研究,表明有低阻覆盖时,探测能力普遍下降;在相同探测能力条件下,高频大地电磁测深可探测异常体上覆围岩厚度与异常体厚度的比值,和围岩与异常体电阻率比值呈线性关系三通过綦江县某铁矿测区的找矿实例,验证了低阻覆盖层对高频大地电磁测深探测能力的影响规律三

[关键词]高频大地电磁 低阻覆盖层 探测能力 EH-4 正演模拟

[中图分类号]P631.2 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2011)04-0673-06

Xi Zhen-zhu ,Feng Wan-jie ,Li Rui-xue ,Chen Xing-peng.Effect of a low-resistivity cover on high-frequency magnetotelluric sounding [J ].Geology and Exploration ,2011,47(4):0673-0678.

基于卡尼亚电阻的电磁测深法根据观测的频段

分为(王烨等,2005;Tang et al .,2007;汤井田等,2009;陈乐寿,2009):(1)大地电磁测深法(MT),工作频率为340Hz ~0.0001Hz;(2)音频大地电磁测深法(AMT),工作频率为8192Hz ~0.1Hz;(3)高频大地电磁测深法(HMT ),工作频率为10Hz ~100kHz三HMT 研究深度在地下1000m 以内,这正是人类活动最活跃的范围,因此,以美国EH4电导率成像系统为代表的HMT,在浅部矿产资源二地下水二地热二场地工程及隧道岩溶勘探中应用广泛(曹小飞,2009;欧阳承新等,2009;席振铢等,2010)三但是,在很多地质任务中(谭捍东等,2003;樊战军等,2007;胡久常等,2007)往往碰到有低阻覆

盖的现象,会对HMT 产生屏蔽作用,降低HMT 的探测能力三

HMT 探测能力分为横向和纵向探测能力,横向探测能力与工作网度和电偶极长度有关;纵向探测

能力与工作频率和地质体有关三低阻覆盖层对HMT 探测深度影响与其它电法勘探一样,一直是地

球物理勘探的研究内容之一(B.R.Spies,1989;闫述等,2009),其对于HMT 施工前的设计和后期资料处理,都是至关重要的三

Evjen(1938)首先引入了探测深度的概念,并定

义为 一个地下的水平薄层对地表的总测量信号贡献最大的那个深度”三Spies(1989)研究了MT 等电磁法的探测能力问题,并认为MT 法探测厚约1.5倍趋肤深度下的被掩盖的半空间是可能的,且最大探测深度实际是不受限制的三Huang(2005)对电磁法探测能力的影响因素进行定量的研究,认为对于一个给定的趋肤深度,电磁法的探测能力随着异常体导电性的增加而增加,随着探测阈值的增大而下降,并建议在环境噪音大或地表电阻率低(<50mS /m)时用较高的阈值,如20%或30%,而在干扰小的地区和异常体电阻率低时,就可以用较小的阈值,如5%或10%三

为了更有效地进行HMT 的野外作业二仪器设计参数的选择和试验参数的选取,有必要对有低阻覆盖时HMT 探测能力的变化规律进行研究三

3

76

1 HMT探测能力

研究低阻覆盖层对HMT探测能力的影响,首先研究无低阻覆盖时HMT探测能力的变化规律,然后增加低阻覆盖层,研究HMT探测能力的变化规律三根据Spies(1989)和Huang(2005)的对探测能力以及探测能力阈值的研究,本文规定:异常体存在时的视电阻率值与异常体不存在时的视电阻率值的最大相对误差称为HMT的探测能力三探测能力阈值为探测能力的极小值,用T表示三满足阈值为15%的地质异常体称为可探测地质体(这里不考虑仪器二噪声二装置等其它因素)三用下面的公式计算相对误差:

ηi=ρi a-ρi

ρi×100%(i=1,2, n)(1)式中,n为频点数,ρi a为存在异常体时第i个频点的视电阻率值,ρi为假设没有异常体时第i个频点的视电阻率值三在一维情况下,为了简单,采用三层模型,第二层为异常体,电阻率记为ρ2,厚度为h2,第一二第三层为围岩,电阻率记为ρ1,且第一层厚度为h1三

借鉴吴英隆(1994)二朱仁学等(2001)二安志国等(2006)关于探测能力的研究方法,根据陈乐寿等(1990)和李金铭(2005)关于MT层状介质正演模拟研究,针对HMT频率(10Hz~100kHz)和勘探深度(1000m以内)的特性,对13种围岩(ρ1为40二60二80二100二200二300二400二500二600二700二800二900二1000Ω四m),13种异常体(ρ2为20二40二60二80二100二200二300二400二500二600二700二800二900Ω四m)和12种异常体厚度(h2为10二20二30二40二50二60二70二80二90二100二200二300m),且围岩ρ1大于ρ2的共1092种模型研究HMT的探测能力三研究方法:(1)选定一种模型,即选定ρ1二ρ2和h2;(2)变化模型第一层的厚度h1,并得出一系列HMT探测能力值;(3)在计算过程中以15%作为阈值三由于篇幅所限,这里不列出HMT各种情况下的探测能力结果三

通过对计算结果的分析,我们得出:图1显示,当h1/h2固定时,HMT的探测能力随ρ1/ρ2的增大而增大,且在ρ1/ρ2小时增大较快,当ρ1/ρ2大于10时,HMT探测能力增大缓慢;当ρ1/ρ2固定时,HMT 的探测能力随h1/h2比值的增大而减小;当ρ1/ρ2和h1/h

2固定时,HMT的探测能力相同;将图1中η=

图1 HMT探测能力与ρ1/ρ2和h1/h2的关系曲线Fig.1 Curve of the detectability of HMT

versusρ

1

/ρ2and h1/h2

图2 T=15%时,ρ1/ρ2与h1/h2的关系曲线

Fig.2 Curve ofρ1/ρ2versus h1/h2with T=15% 15%时的ρ1/ρ2与h1/h2成图,如图2,看出ρ1/ρ2与h1/h2呈线性关系,可用公式(ρ1/ρ2)=0.343(h1/ h2)+1.175表示,由此可知在ρ1/ρ2>1.175时,HMT 才能探测出异常体的存在;从图2和计算结果分析,当ρ1/ρ2固定,在某一阈值T时,h1与h2之间呈线性变化,若定义T=15%时的h1为最大探测深度,则HMT的最大勘探深度与异常体的厚度呈线性关系三因此,可以得出以下几点规律:(1)HMT的探

476

地质与勘探 2011年

测能力随着围岩与异常体电阻率比值的增大而增大,随着异常体上覆围岩厚度与异常体厚度比值的增大而减小,当围岩与异常体电阻率比值小于10时,HMT 探测能力快速增大,但当比值大于10时,HMT 探测能力增大缓慢;(2)当围岩与异常体的电阻率比值和异常体上覆围岩厚度与异常体厚度的比值固定时,HMT 的探测能力相同;(3)在某一阈值下,HMT 的最大探测深度与异常体厚度的比值与围岩与异常体电阻率的比值呈线性关系,当围岩与异常体电阻率比值大于1.175时,HMT 将才能探测出异常体存在三

2 低阻覆盖层对HMT 探测能力的影响

研究低阻覆盖层对HMT 探测能力的影响,仍采

用上面的1092个模型,但在每个模型的顶加上一个低阻覆盖层,此时模型变为四层模型三如图3所示,ρ0和h 0分别表示低阻覆盖层的电阻率和厚度,ρ1为第二二四层的电阻率,ρ2为第三层的电阻率,h 1二h 2为第二二三层的厚度三为了下面叙述方便,把第二二

四层称为围岩,第三层称为异常体

图3 低阻覆盖层模型示意图

Fig.3 Sketch of a low-resistivity cover model

图4~6给出了低阻覆盖层存在时,不同情况下的HMT 探测能力曲线,通过与没有低阻覆盖时的计算结果进行对比,我们得出:低阻覆盖层存在时,

HMT 的探测能力普遍下降;图4看出,HMT 的探测能力随h 0的变大而减小,随ρ0的变小而变小,且在h 0<100m 时减小较快;在ρ0二ρ1二ρ2比值固定时,随h 1/h 2的增大,HMT 探测能力的降低量变小;图5与图1对比,看出在ρ0/ρ1不变时,低阻覆盖层的存在仅使HMT 的探测能力下降,其随ρ1/ρ2和h 1/h 2的变化规律与没有低阻覆盖时相同,当ρ1/ρ2小于20时,HMT 探测能力增大较快,当其大于20时,HMT

探测能力增大缓慢;图6与图2对比看出,对于η=15%时的ρ1/ρ2和h 1/h 2仍呈线性关系,与无低阻覆盖时相比,直线的斜率基本没有变化,低阻覆盖层的存在仅使直线向上平移;当ρ0固定,即不与ρ1呈固

定比例时,HMT 的探测能力曲线不再具有规律性,如h 1/h 2相同不再使HMT 的探测能力曲线重合,HMT 的勘探深度与异常体厚度不再呈线性变化等

图4 ρ1/ρ2=5,h 1/h 2=5时,HMT 探测能力与h 0的关系曲线Fig.4 Curves of the detectability of HMT

versus h 0with ρ1/ρ2=5,h 1/h 2=5

因此,在一维情况下,可获得低阻覆盖层对

HMT 探测能力影响的几点规律:(1)低阻覆盖使

HMT 的探测能力普遍下降;(2)HMT 的探测能力随低阻覆盖厚度的增大而减小,随低阻覆盖层电阻率的减小而减小,且覆盖厚度小于100m 时,减小较快;(3)在低阻覆盖层与围岩电阻率比值固定时,HMT 探测能力的下降量随异常体上覆围岩厚度与异常体厚度比值的增大而变小,但不影响探测能力随异常体和围岩的电阻率和规模的变化规律;(4)低阻覆盖存在时,围岩与异常体电阻率差异越小,HMT 探测能力变化越快,当围岩与异常体电阻率比值大于20时,HMT 探测能力增大缓慢;(5)低阻覆盖层电阻率与围岩电阻率呈比例时,HMT 可探测异常体上覆围岩厚度与异常体厚度的比值与围岩与异常体电阻率比值呈线性关系,低阻覆盖层的电阻率和厚度变化仅使HMT 可探测的围岩与异常体最小电阻率比值增大,而不影响其线性变化的斜率;(6)当低阻覆盖层的电阻率固定时,HMT 的探测能力变

5

76第4期 席振铢等:低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

图5 HMT 探测能力与ρ1/ρ2和h 1/h 2的关系曲线

Fig.5 Curves of the detability of HMT versus ρ1/ρ2and h 1/h 2

的不再具有规律性三

3 实例

綦江县某铁矿测区,地表以粘土二砂质粘土二砂

岩二泥岩等低阻覆盖物为主,

含矿岩层为下侏罗统珍

图6 T =15%时,ρ1/ρ2与h 1/h 2的关系曲线

Fig.6 Curves of ρ1/ρ2versus h 1/h 2with T =15%

珠冲组的綦江层,厚度为0.2~12.58m,埋深标高为

-300m 左右三根据钻孔资料和标本测量知,围岩与

异常体电阻率比值在15左右,异常体上覆围岩厚度与异常体厚度比值在40左右三在此矿区进行勘察,从图2知,HMT 探测能力已经到达探测能力的极限附近,地表低阻覆盖层使HMT

在此矿区无法直接找

图7 綦江县某铁矿二维反演视电阻率断面图

Fig.7 Cross section of apparent resistivity from two-dimensional

inversion for an iron mine in Qijiang county

1-电性分界线;2-物探推测成矿带;3-断层破碎带;4-侏罗纪石英砂岩二粉砂岩带;5-侏罗纪泥岩二页岩带;6-三叠系石英砂岩二

粉砂岩带;7-石英砂岩;8-泥岩

1-electrical boundary;2-inferred ore belts from geophysical exploration;3-fault zone;4-Jurassic quartz sandstone and silt stone;

5-Jurassic mudstone and shale;6-Triassic quartz sandstone,siltstone;7-quartz sandstone;8-mudstone

6

76 地质与勘探 2011年

矿,需要通过间接找矿的方式来确定铁矿含矿层的位置二埋深等信息三如图7,为某测线2600~5200m 二维反演视电阻率断面图三图中黑色较粗实线为电性分界线,红色的柱状线为钻孔,红色实线为钻孔显示的含矿层,红色虚线为物探推断含矿层三钻孔资料显示,含矿层处在石英砂岩层的顶板,与上覆泥岩二页岩层的交界处三从图7中可以看出,含矿层处在石英砂岩层与泥岩二页岩层的电性层分界处,与钻孔显示的含矿层带相吻合,但并没有出现理想中的一个低阻异常层三分析原因,这主要是由于含矿层规模二埋深及其与围岩的电阻率差异使HMT已达到了探测能力的极限附近,而低阻覆盖层又降低HMT 的探测能力,使HMT在此矿区无法直接探测出异常体的存在,只能通过间接找矿的方式确定异常体的埋深二规模等信息三

4 结论

通过以上分析,可得出以下结论:(1)低阻覆盖层使HMT的探测能力普遍下降;(2)在低阻覆盖层与围岩电阻率比值不变时,低阻覆盖层不影响高频大地电磁测深HMT探测能力随着异常体和围岩的电阻率和规模的变化规律;(3)相同探测能力条件下,HMT可探测上覆围岩厚度与异常体厚度的比值和围岩与异常体电阻率比值呈线性关系三

[References]

An Zhi-guo,Di Qing-yun.2006.Discussion on CSAMT resolving power on the thin layer of low resistivity[J].Seismological and Geomagnet?ic Observation and Research,27(2):32-38(in Chinese with Eng?lish abstract)

Brian R.Spies.1989.Depth of investigation in electromagnetic sounding methods[J].Geophysics,54(7):872-888

Cao Xiao-fei.2009.A data interpolation method of EH4high-frequency magnetotelluric sounding[J].Scientific&Technical Information of Gansu,38(6):52-54(in Chinese with English abstract) Chen Le-shou,Wang Guang-e.1990.Magnetotelluric sounding method [M].Beijing:Earthquake Press:27-31(in Chinese) Chen Le-shou.2009.Magnetotelluric Sounding:an effective approach to survey electrical property and state of matter in the deep earth[J]. Chinese Journal of Nature,31(1):39-46(in Chinese with English abstract)

Evjen.H.M.1938.Depth factor and resolving power of electrical measure?ments[J].Geophysics,3(2):78-95

Fan Zhan-jun,Yu Ai-jun,Cheng Xiao-qiang,Xu De-li,Chen Rui-lin.2007.Applicative effect of EH-4continual electric conductivity

survey on gold deposit explorations in forest overburden areas tak?ing Zhangsangou gold deposit,Jiayin county,Helongjiang province as an example[J].Gold Science and Technology,15(1):49-53(in Chinese with English abstract)

H.P.Huang.2005.Depth of investigation for small broadband electromag?netic sensors[J].Geophysics,70(6):135-142

Hu Jiu-chang,Bai Deng-hai,Wang Wei-hua,Wang Li-feng,He Zhao-hai,Han Ji-min.2007.Magnetotelluric surveying and electrical structure of the deep underground part in Leiqiong volcanic area [J].South China Journal of Seismology,27(1):1-7(in Chinese with English abstract)

Li Jin-ming.2005.Geoelectric field and electrical prospecting[M].Bei?jing:Geological Publishing House:46-50(in Chinese with English abstract)

Ou Yang Cheng-xin,Wang Shi-ping,Quan De-hui,Zeng Jian-hua.2007.Application of the high frequency magnetotelluric sound?ing to faults[J].World Earthquake Engineering,23(3):138-141 (in Chinese with English abstract)

Tan Han-dong,Li Cong-pin,Ye Gao-feng,Shu Qing,Wang Cai-qi,Xie Yu-chun.2003.Application of three-dimensional magnetotelluric inversion to the exploration of TUWU copper ore deoposit-data ac?quisition and preprocessing[J].Geology and Prospecting,39(zl):21 -24(in Chinese with English abstract)

Tang J T,Wang Y,Xiao X,Zhang J F,Du H K,Gao C K.2007.Study of the high frequency magnetotelluric sounding for prospecting the deep and periphery mine by RRI inversion[J].Piers Online,3(1):61-66

Tang Jing-tian,Wang Ye,Du Hua-kun,Xiao Xiao,Lin Jiao-yong.2009.A study of high frequency magnetotelluric numerical modeling by finite element method[J].Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,31(4):297-302(in Chi?nese with English abstract)

Wang Ye,Cao Zhe-min,Tang Jing-tian,Xi Zhen-zhu.2005.Application of the high frequency magnetotelluric sounding in the exploratory in?vestigation of railway tunnel engineering[J].Journal of Engineering Geology,13(3):424-428(in Chinese with English abstract) Wu Ying-long.1994.Detectability of conductive and resistive thin layers by vertical electrical sounding[J].Journal of Guilin College of Geol?ogy,14(2):174-182(in Chinese with English abstract)

Xi Zhen-zhu,Long Xia,Dong Chen,Wang He,He Bing.2010.An im?proved method to eliminate the power-line interference in the EH-4 system[J].Progress in Geophysics,25(3):1105-1109(in Chinese with English abstract)

Yan Shu,Shi Xian-xin,Chen Ming-sheng.2009.The probing depth of transient electromagnetic field method[J].Chinese Journal of Geo?physics,52(6):1583-1591(in Chinese with English abstract) Zhu Ren-xue,Zhou Yun-xuan,Meng Ling-shun,Liu Wan-song.2001.The study of detecting ability for1D electrical body with MT method[J].Journal of Changchun University of Science and

776

第4期 席振铢等:低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响

Technology,31(3):302-305(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

安志国,底青云.2006.CSAMT法对低阻薄层结构分辨能力的探讨[J].地震地磁观测与研究,27(2):32-38

曹小飞.2009.EH4高频大地电磁测深的数据插值处理方法[J].甘肃科技纵横,38(6):52-54

陈乐寿,王光锷.1990.大地电磁测深法[M].北京:地震出版社:27 -31

陈乐寿.2009.大地电磁测深 探测地球深部电性和物质状态的一种有效手段[J].自然杂志,31(1):39-46

樊战军,于爱军,陈孝强,徐德利,陈瑞林.2007.EH4连续电导率测量在森林覆盖区找矿中的应用效果[J].黄金科学技术,15(1): 49-53

胡久常,白登海,王薇华,王立风,何兆海,韩吉民.2007.雷琼火山区地下深部大地电磁探测与电性结构分析[J].华南地震,27(1): 1-7

李金铭.2005.地电场与电法勘探[M].北京:地质出版社:46-50欧阳承新,王时平,全德辉,曾建华.2007.高频大地电磁测深在断层构造探测中的应用研究[J].世界地震工程,23(3):138-141

谭捍东,李聪嫔,叶高峰,舒晴,王彩旗,谢裕春.2003.大地电磁三维反演在土屋铜矿床探测中的应用研究[J].地质与勘探,39(增刊):21-24

汤井田,王 烨,杜华坤,肖晓,林家勇.2009.高频大地电磁法有限元数值模拟[J].物探化探计算技术,31(4):297-302

王烨,曹哲明,汤井田,席振铢.2005.铁路隧道工程勘察中高频大地电磁测深应用效果研究[J].工程地质学报,13(3):424-428

吴英隆.1994.直流电测深对高阻和低阻薄层的探测能力[J].桂林冶金地质学院学报,14(2):174-182

席振铢,龙 霞,董 晨,王 鹤,何 彬.2010.EH-4系统中工频干扰的处理与改进[J].地球物理学进展,25(3):1105-1109

闫 述,石显新,陈明生.2009.瞬变电磁法的探测深度问题[J].地球物理学报,52(6):1583-1591

朱仁学,周云轩,孟令顺,刘万崧.2001.MT方法对一维地质体探测能力的研究[J].长春科技大学学报,31(3):302-305

Effect of a Low-Resistivity Cover on High-Frequency Magnetotelluric Sounding

XI Zhen-zhu,FENG Wan-jie,LI Rui-xue,CHEN Xing-peng

(School of Geoscience and Info-physics,Central South University,Changsha,Hunan 410083) Abstract:Because of the shielding effect on electromagnetic waves,the low-resistivity cover can reduce the detability of the high-frequency magneto?telluric sounding method.By one-dimensional forward modeling of models with and without a low-resistivity cover,we have made a comparative study on this issue.The result indicates that the detection ability generally decreases when the model is covered with a low-resistivity layer.And the ratio of the de?tecting thickness of the host overlying the target to the thickness of the target is linearly correlated with the ratio of the resistivity of the host to that of the target for the same level of detection ability.An exploration example verifies the rule above on the effect of the cover on the high-frequency magnetotelluric sounding.

Key words:high-frequency magnetotelluric sounding,low-resistivity cover,detectability,EH-4,forward modeling

876

地质与勘探 2011年

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

270当代矿山地质地球物理新进展 大地电磁测深精度提高与去噪方法 颜良 (中南大学信息物理工程学院,长沙,410083) 【摘要】大地电磁测深法是工程勘探,特别是石油非地震勘探的主要方法之一。但是如何提高精度是一个重要问题。本文首先从理论研究、仪器使用、野外采集、资料处理与解释等方面分析了一些去噪方法和技术,以提高堡!!!曼壅。 【关键词】大地皂磁法;毒堡!鲮,、. 国外研究大地电磁测深法(简称MT)始于20世纪50年代,60年代我国开始研究并于1980年前后开始应用。由于其具有探测深度大(可探测至上地馒),不受高阻层屏蔽,分辨能力较强(特别是对良导介质),等值范围较窄,工作成本低(相对地震勘探)和野外装备轻便等特点而广泛应用于矿产勘探,特别是油气勘探等领域。如何去噪是提高其探测精度一个重要方面,本文从仪器、野外采集、资料处理与解释、理论研究等各方面进行了分析讨论。 1仪器 仪器是大地电磁法的信号进行处理的第~个外部条件,所以对它的要求是比较高的。现在在仪器中大量采用去噪方法和抗干挠措施。20世纪50年代中期到70年代中期国外使用的勘探仪器主要是模拟大地电磁测深仪,70年代末到现在国内外普遍使用的是数字大地电磁测深仪。70年代末到80年代末我国一般使用美国生产的PROM系列大地电磁测深仪,采用磁带记录,记录时问系列数据,采集电磁场的五分量信号,这种仪器将信号放大、信号模拟、信号记录三部分集中为三个箱体(重达500kg左右)并安装在仪器车上。由于PROM系列仪器较为笨重只适用勘探地表相对平坦、地形条件简单的地区,目前已基本被淘汰。现在大地电磁测深中正在更新有多道、数传、同步、宽频带(1×10~~1x104nz)、多种方法、实时定位、实时处理、遥控遥测等更加轻便、实用的新型仪器w。 我们要在这些仪器中使用多种去噪的措施。如进行选频滤波,可以采用同步检波及积分采样(因为同步检波甚至对同频率的干扰都有很强的压制能力,而积分对对称性干扰压制能力极强),提高接收机的灵敏度并且采取多次叠加等技术,以达到提高信噪比的目的”?。 2野外采集工作 野外采集数据涉及许多人为的因素和环境的因素。大地电磁测深以随时间变化的大地电磁场为场源,大地场源的频率和强度主要受太阳风活动的控制,场源频率范围宽,信号强度一般很小。在大地电磁测深法常用的频段内,相应周期为lO一~104s。由于大地电磁场磁分量功率谱密度差异,在Is附近有一个低能量窗口,即所谓的“噪声洞”。“噪声洞”的存在使

第17卷 第2期 地 球 物 理 学 进 展 V ol.17 N o.2 2002年6月(245~254) PROG RESS I N GE OPHY SICS June 2002我国大地电磁测深新进展及瞻望 魏文博 (中国地质大学,北京100083) [摘 要] 简要回顾了上世纪60—80年代,我国大地电磁测深工作的起步和发展,较全面地介绍了90年代以来的新进展,并瞻望了新世纪的发展方向. [关键词] 大地电磁测深仪器;数据采集;数据处理和反演;应用;新进展 [中图分类号] P631 [文献标识码] A [文章编号] 1004229032(2002)022******* 0 引 言 电法勘探是勘探地球物理学的重要分支.如果从1815年P.F ox在硫化矿体上观测到自然电场[1]算起,电法勘探已有近200年历史;但真正得到发展,则不到100年时间.20世纪初,世界各国的工业迅速发展,矿产原料需求量急剧增加,迫切需要先进的勘查技术;因而,促使电法勘探从科学研究进入实用阶段,并得以迅速发展.显然,电法勘探的发展是和工业生产水平、社会经济状况,以及科学技术进步密切相关的.发展到今天,电法勘探在勘探地球物理学各分支中,方法技术最多、应用面最广,其应用领域遍及固体矿产、油气和水资源勘查,工程勘查,环境监测,及地学基础理论研究等各方面.在所有的电法勘探方法中,发展最快的是大地电磁测深. 大地电磁测深是20世纪50年代初由A.N.T ikhonov[2]和L.Cagnird[3]分别提出的天然电磁场方法.60年代以前,由于技术难度大,该方法的研究进展缓慢;但它具有探测深度大、不受高阻层屏蔽的影响、对低阻层反应灵敏等吸引人的优点,因而对该方法的研究始终为人们所关注.70年代以来,由于张量阻抗分析方法的提出,方法理论研究出现突破性进展,并随着电子、计算机、信号处理技术突飞猛进的发展,大地电磁测深无论在仪器研制,或是数据采集、处理技术与反演、解释方法等方面的研究,都融合了当代先进的科学理论和高新技术,这使大地电磁测深有了长足的进步,因此成为电法勘探众多方法技术中最成熟的方法. 近年来,大地电磁测深方法不断得到完善,应用效果明显改善,成绩斐然,引人瞩目.在这新世纪开端,我们回顾它在我国的发展历程,总结近些年取得的进展,瞻望新世纪未来的方向,这将有益于大地电磁测深在我国的进一步推广应用,取得更辉煌的成就. 1 回 顾 我国的大地电磁测深工作始于20世纪60年代初期.至今,经历了60年代的引进、探索时期,70—80年代的研究、试验时期和90年代的迅速发展、推广应用时期. 20世纪60年代初期,在顾功叙院士的大力倡导下,原中国科学院兰州地球物理研究所 [收稿日期] 2001212226; [修回日期] 2002203225. [基金来源] 中国科学院资源与环境重大项目(K29512A12401). [作者简介] 魏文博,男,1945年9月生,福建泉州人,1969年毕业于原北京地质学院地球物理勘探系,现任中国地质大学(北京)教授、博士生导师,主要从事电法勘探、海洋电磁探测及大陆动力学研究.

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

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。一维情况虽然可以解耦出TE 和TM 模式,但不能带来更多的信息。三维模型下不能解耦出TE 模式和TM 模式。 反演是指根据实测的数据来反推产生这些数据的系统内在信息的一种数学物理过程。 反演的两个基本条件:实测的数据和一个先验模型系统。 通常的最小二乘多项式拟合就可以看成是一个反演过程。参与拟合的数据就是反演中实测的数据,“多项式”这种函数形式就是“先验模型系统”。 对于大地电磁测深而言,“实测的数据”就是在地表实测的视电阻率、相位等数据;“先验模型系统”是对地球电导率模型的假设(一维、二维还是三维?),以及在此假设基础上的正演实现过程。更明确的说,这里的“先验模型系统”就是指的是“一维正演”过程、“二维正演”过程或“三维正演”过程。 对于大地电磁测深而言,所谓待反演的“系统内在信息”指的就是电导率结构。 大地电磁测深反演就是根据地表实测的视电阻率、相位等数据来求取大地深部电导率结构的过程,该电导率结构的正演响应能极好地拟合视电阻率、相位等实测数据。 手工量板法 反演问题和反演方法的分类 反演问题主要分两类:线性问题和非线性问题。大地电磁测深反演属于非线性反演问题。 反演方法也有线性反演和非线性反演之分。 线性反演方法是针对线性反演问题发展起来的,但也被广泛应用于解决非线性问题,这时称为非线性问题的线化反演。在非线性问题的线化反演中,首先需要将非线性问题线性化,这是这一技术的最为关键之处。 非线性反演方法是直接针对非线性反演问题的。其共同的基础是采用一些启发式搜索技巧来寻找合适的反演模型,如遗传算法、模拟退火、神经网络等。 反演的非唯一性 先验约束条件 正则化反演方法介绍

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

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 ........................................................

大地电磁在隧道探测中的应用 为查明隧道地下地质构造情况,文章基于麦克斯维方程组原理,了解了大地高频电磁场特征和EH4电测深系统工作方法,结合西南某隧道低电阻层段和高电阻层段的地电断面实例,讨论分析了大地电磁法在隧道勘探中的应用。结果表明,大地电磁法在岩性划分,断层、破碎带识别及含水层分析方面具有良好的应用效果,表明大地电磁法在隧道探测中具有可靠性和实用性。 标签:隧道;大地电磁法;EH4 1 高频大地电磁测深原理 1.1 麦克斯维方程组 电磁法勘探的基本方程是麦克斯维方程组: (1) 式中E为电场强度;B为磁感应强度;D为电通量密度;H为磁场矢量,?塄为哈密顿算符。 1.2 EH4电磁测深系统介绍 1.2.1 EH4电磁测深系统特征 EH4工作频率范围在0.1Hz-100KHz之间,属于高频电磁测深频带范围。EH4系统在勘探中有许多优点,具体表现为:(1)EH4电磁测深系统提供二维张量测量与处理、解释;(2)提供探测区外的场源,为某些频段信号差提供重要参考数据;(3)EH4电磁测深系统适用各种地形,采集数据效率高。 1.2.2 EH4电磁测深系统工作方法 EH4电磁测深系统工作首先是从野外采集电磁场数据(Ex、Ey、Hx、Hy),进而进行去噪、信号加强等处理,然后通过二次处理输出相应数据。根据EH4工作方法可以看出,其剖面测线的选择很灵活,测线布设不一定走直线,这大大提高了勘探效率。 2 大地电磁在隧道探测中的应用 2.1 工区概况 西南某公路隧道大部分地势比较平缓,但局部地区较陡,海拔高差在400米左右。自上而下的地层包括第四系的卵砾石、黏土等松散岩土层,侏罗系自流

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

第47卷 第4期2011年7月 地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATION Vol.47 No.4 July ,2011 [收稿日期]2010-10-26;[修订日期]2011-03-05;[责任编辑]郝情情三 [基金项目] 十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAB01B07)资助三 [第一作者]席振铢(1966年-),男,2002年毕业于中南大学,获硕士学位,在读博士生,副教授,现主要从事电磁法勘探理论与应用研究,E -mail:xizhenzhu@https://www.doczj.com/doc/ea18416134.html,三 低阻覆盖层对高频大地电磁测深的影响 席振铢,冯万杰,李瑞雪,陈兴朋 (中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083) [摘 要]低阻覆盖层对电磁波具有屏蔽效应,会降低高频大地电磁测深的探测能力三通过一维正演模拟,对无低阻覆盖层时探测能力和有低阻覆盖层时探测能力的变化进行对比研究,表明有低阻覆盖时,探测能力普遍下降;在相同探测能力条件下,高频大地电磁测深可探测异常体上覆围岩厚度与异常体厚度的比值,和围岩与异常体电阻率比值呈线性关系三通过綦江县某铁矿测区的找矿实例,验证了低阻覆盖层对高频大地电磁测深探测能力的影响规律三 [关键词]高频大地电磁 低阻覆盖层 探测能力 EH-4 正演模拟 [中图分类号]P631.2 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2011)04-0673-06 Xi Zhen-zhu ,Feng Wan-jie ,Li Rui-xue ,Chen Xing-peng.Effect of a low-resistivity cover on high-frequency magnetotelluric sounding [J ].Geology and Exploration ,2011,47(4):0673-0678. 基于卡尼亚电阻的电磁测深法根据观测的频段 分为(王烨等,2005;Tang et al .,2007;汤井田等,2009;陈乐寿,2009):(1)大地电磁测深法(MT),工作频率为340Hz ~0.0001Hz;(2)音频大地电磁测深法(AMT),工作频率为8192Hz ~0.1Hz;(3)高频大地电磁测深法(HMT ),工作频率为10Hz ~100kHz三HMT 研究深度在地下1000m 以内,这正是人类活动最活跃的范围,因此,以美国EH4电导率成像系统为代表的HMT,在浅部矿产资源二地下水二地热二场地工程及隧道岩溶勘探中应用广泛(曹小飞,2009;欧阳承新等,2009;席振铢等,2010)三但是,在很多地质任务中(谭捍东等,2003;樊战军等,2007;胡久常等,2007)往往碰到有低阻覆 盖的现象,会对HMT 产生屏蔽作用,降低HMT 的探测能力三 HMT 探测能力分为横向和纵向探测能力,横向探测能力与工作网度和电偶极长度有关;纵向探测 能力与工作频率和地质体有关三低阻覆盖层对HMT 探测深度影响与其它电法勘探一样,一直是地 球物理勘探的研究内容之一(B.R.Spies,1989;闫述等,2009),其对于HMT 施工前的设计和后期资料处理,都是至关重要的三 Evjen(1938)首先引入了探测深度的概念,并定 义为 一个地下的水平薄层对地表的总测量信号贡献最大的那个深度”三Spies(1989)研究了MT 等电磁法的探测能力问题,并认为MT 法探测厚约1.5倍趋肤深度下的被掩盖的半空间是可能的,且最大探测深度实际是不受限制的三Huang(2005)对电磁法探测能力的影响因素进行定量的研究,认为对于一个给定的趋肤深度,电磁法的探测能力随着异常体导电性的增加而增加,随着探测阈值的增大而下降,并建议在环境噪音大或地表电阻率低(<50mS /m)时用较高的阈值,如20%或30%,而在干扰小的地区和异常体电阻率低时,就可以用较小的阈值,如5%或10%三 为了更有效地进行HMT 的野外作业二仪器设计参数的选择和试验参数的选取,有必要对有低阻覆盖时HMT 探测能力的变化规律进行研究三 3 76

大地电磁测深的野外工作方法简介 大地电磁测深的野外工作,首先必须根据所要研究的地质、地球探测问题和任务进行施工设计;然后根据设计1,正确的进行观测布极,资料采集时要求观测资料要求观测资料必须包含有足够的频率成分,足够的记录长度并满足一定的质量指标。最后对观测资料进行自评。下面介绍野外工作中值得重视的几个环节。 一施工设计 在进行MT野外施工之前,应根据地质任务的要求进行施工设计,主要包括以下内容:(1)收集工区及邻区已有的地质和地球物理资料,初步建立起工区的地层-电性关系模式。根据地质任务的要求,结合已知的构造走向和地质露头情况,确定测线间距、测点距离、测线方位,并根据勘探目标的深度和地层电性特征,提出对观测数据最低频的要求。 (2)对工区进行现场实地踏勘,了解工区的地形、交通、地质露头情况及各种电干扰源(铁路、输电线、水电站和煤矿等)的分布情况。提出避开电干扰、确保野外观测质量的措施。 (3)根据有关规范要求和实际情况,提出仪器一致性点和质量检查点的要求,提出对电极距的基本要求。 二、野外资料采集 1、选点MT法观测质量与测点所处环境关系很大,为了获得高质量的野外观测资料,测点选择的原理是: (1)根据地质任务及施工设计书,布置测线、测点,在施工中允许根据实际情况在一定范围内调整,但必须满足规范要求。若测区范围内发现有意义的异常,应及时申请加密测线、测点,以保证至少应有三个测点位于异常部位; (2)测点尽量不要选在狭窄的山顶或深沟底,应选开阔的平地布极,至少在两对电极的范围内地面相对高差与电极距之比小于10%; (3)布极应尽可能避开近地表局部电性不均匀体; (4)所选测点应远离电磁干扰源。在不能调整测点位置的情况下应采取其它措施减小电磁干扰。 1、观测装置的布设 每一测点上需要测量彼此正交的电磁场水平分量及垂直磁场分量,野外采集装置的布设示意如图 2 1)布极 (1)方位:如果已知测区的地质构造走向,最好取x,y分别与构造的走向和倾角平行,这样可直接测量入射场的TE极化波和TM极化波,若地质构造走向未知,则通常取正北为x轴,正东为y轴。全区的各测点x和y取向尽量保持一致,以便在确定测区介质电性主轴方位角时,能有统一的标准。 (2)方式:野外电极布置一般采用“+”字型布极方式,此种方法能较好的克服表层电流场不均匀的影响,若仪器安装在“+”字交汇点附近,还有助于消除共模干扰。特殊情况下,因地形等原因,也可采用T形或L形布极方式, (3)电极距:电极距的长度一般在50-300m之间。若地形条件允许,两端电极应尽量水平,如测点周围地表起伏不平,电极两端不在同一水平面上,则应按实测水平距计算电极距。

UltraEM Z4可控源大地电磁系统 (CSHMT/CSAMT) 既可进行可控源音频大地电磁探测,也可开展可控源 高频大地电磁探测系统 一、系统简介 可控源音频大地电磁是20世纪70年发展起来的电磁测深技术。该方法采用人工源,与天然源大地电磁测深法相比,具有信噪比高、快速高效等优点。该方法已在能源、金属与非金属等矿产资源勘查以及水文、工程、环境、灾害地质调查等多个领域得到广泛应用并发挥了重要作用。

可控源高频大地电磁法是在可控源音频大地电磁法基础上发展起来的一种人工源电磁方法,高效准确地解决300米以浅的浅部地质工作。可控源高频大地电磁的工作频率范围为81.92kHz-4Hz,收发距离为1.5km-3km,供电极距为200米到400米;接收极距为10米到50米。与常规的可控源音频大地电磁法相比,具有工作频率高,探测盲区小;发射极距小,施工方便,发射电缆等效电感小,能发射更高频的信号;施工效率高,高频采样时间短,效率高;收发距离近,信噪比更高,抗干扰能力更强。与天然场高频大地电磁法相比,人工场信噪比更高,信号更强;充分弥补1kHz-4kHz死频带。 UltraEM Z4多功能电法工作站既可开展可控源高频大地电磁

(CSHMT)和可控源音频大地电磁(CSAMT)。可控源高频大地电磁的扫频范围一般是81.92kHz-4Hz,可控源音频大地电磁的扫频范围一般是9.6kHz-0.1Hz。 二、主要特点和功能 盲区小——最高到81.92kHz,浅部盲区小; 分辨率高——频点多,分辨率高。 高效扫频——正常12秒一个频点,5分钟25个频点,8分钟40个频点; 高信噪比——人工场,无死频带问题; 施工轻便——发射机10kg,可用锂电池供电,也可用发射机供电;同步记录——电场、磁场,发射电流同步记录,可开展基于电场或磁场的电阻率计算。 三、技术指标 Z4电磁接收机技术指标 通道数:5通道(3电通道,2磁通道); AD转换器:32位高精高速ADC(最高采样率192ksps); 动态范围:系统160dB,瞬间130dB@24kHz,0dB; 带宽:DC 到92kHz; 输入范围:10 V PP @ 0dB; 噪声水平:<5nV/√Hz@24kHz,36 dB; 输入阻抗:电通道>10MOhm,磁通道>20kOhm;增益控制:程

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。

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档