磁性层状介质的CSAMT电场分量响应特征

CSAMT探测中电场Ex全区视电阻率定义及应用冯兵;王珺璐;周祥文;王玉【摘要】This paper discusses the definition and application of full-region apparent resistivity by using CSAMT method to explore the electric field in x-direction. Integral method is used to superimpose multiple electric dipoles to obtain electromagnetic field of bipolar source. The results calculated in the homogeneous half space show that the method is feasible. Computation of the apparent resistivity of the two or three layer sections and comparison between Cagniard apparent resistivity and the apparent resistivity in wave zone show the advantage of this method. The result calculated by the CSAMT can reflect the characteristics of the electrical section better through using the CSAMT method defined by the electric dipole to explore electric field in x direction. This method has practical value for the deep exploration, simplifying the field work, reducing data collection in field and solving the near field source problem in measuring Cagniard apparent resistivity.%讨论了CSAMT电场x方向全区视电阻率定义及应用。

可控源音频大地电磁法测量原理可控源音频大地电磁法测量原理可控源音频大地电磁法测量原理可控源音频大地电磁法测量原理可控源音频大地电磁法测量原理可控源音频大地电磁法测量原理一. 国内外电法勘探仪器发展概况电法勘探仪器主要用於地质部门寻找矿床,工程部门中勘测地层结构, 水利部门中寻找地下水. 电法勘探方法是桉被测电信号的频率高低划分为:1.超低频:(0 HZ – 20 HZ)*.直流电阻率法. 测量大地剖面不同深度的电阻率(视电阻率).*.时间域激发极化法. 洌量大地剖面不同深度的极化率(二次电位/一次电位)%.*.频率域频谱激发极化法. 洌量大地剖面不同深度的复数电阻率, 即对不同频率的频率响应; 包括幅度响应(电压幅度/电流幅度)和相位响应(电压相位-电流相位).2.音频:(20 HZ – 20 K HZ)*.可控源音频大地电磁法(CSAMT). 用大功率电法发送机向大地供电(频率改变范围20 HZ –8 K HZ), 用测量大地表面的交流磁埸方法测出电流的频谱(某频率的幅度与相位)同时测量大地某测站点上的电压频谱(某频率的幅度与相位). 计算出幅度响应(电压幅度/电流幅度)和相位响应(电压相位-电流相位).*.天然埸大地电磁法(MT). 利用大地内本身具有的天然交流电流(一般由远方的大功率无线电发送电台发出的甚低频(几十K HZ -几百 K HZ) 电流信号). 用计算机数理统计方法测大地某测站的电位. 算出大地的频谱响应.3.高频:(20 K HZ – 500 K HZ)*.瞬变埸法.*.电磁感应法4.射频:(500 K HZ – 20 M HZ)*.无线电透视法.5.超高频:(20 M HZ – 2 G HZ)*.测地雷达.国外概况;以上各种仪器国外都有专业公司生产, 国内进口的仪器最多的是加拿大凤凰公司生产的多功能(IP,CSMT,MT) 仪器. 还有美国的各种电法仪器.国内发展概况;电法勘探仪器在国内最近二十年里走过了艰难的道路, 自我开发能力与二十年前相比没有得到发展. 仪器的使用部门大多使用国外进口的仪器(加拿大, 美国占多数). 原有国内的专业地质仪器厂都在退出地质仪器领域. 特别是主要生产电法仪器的上海地质仪器厂在十年前己告破产. 现在只有重庆地质仪器厂还在生产电法仪器. 高校中,长春地质大学也在少量生产电法仪器(高密度电阻率仪).国土资沅部的物化探研究所也在研制和试销电法仪器(频谱激电仪). 国内仪器生产箪位主要生产的仪器品种是直流电阻率法和时间域激发极化法. 频谱激电法的仪器在十五年前由中国科学院地球物理研究所与无锡电子技术应用研究所合作生产过6套.2005年由中国科学院地质与地球物理研究所与上海绿海电脑科技有限公司合作研制了2套二总线高密度电阻率仪.2006年元月中国科学院地质与地球物理研究所与北京中科天丰测控技术公司合作研制多功能电法勘探仪, 目前已完成仪器中的 1. 十千瓦大功率发送机一台.2. 多功能电法接收机五台.3. 二总线通讯控制的数据采集器十台.二. 仪器发展方向1.发现新的地球物理化学参数, 研制新参数野外测量专用仪器.2.提高参数测量的精确度, 提高测量信号的信澡比(提高发送机功率扩大供地电流密度), 提高接收机的抗干扰能力, 提高信号测量的稳定性和分辩率, 加强对信号模拟滤波和数字滤波. 模拟信号传送短导线化, 长导线传送模数转换后得到的数字信号.3.提高野外工作效率: 自动化操作, 多机并发同步测量, 多机通讯罔络化工作, 数据库共享. 野外数据现埸后处理(成图, 打印, 成档)可控源音频大地电磁法测量原理三. 野外局域罔可控源音频磁大地电流法电法勘探仪研制项目的意义1. 学术思想创新.为大面积深部找矿提供野外实用仪器. 为工程物探提供高效率的仪器. 实现计算机罔络化把物探专业知识封装在仪器的软件中提高野外数据的可靠性. 野外数据现场处理成图成档提高了野外工作效率. 为大面积自动化遥控遥测提供仪器设备.2. 技术思想创新.把工业自动化控制与测量新方案_现场总线局域罔运用到野外物探工地现场.3. 技术集成创新.把当今世界上的先进技术:计算机数字信号处理技术(数字滤玻器,DFT离散数字富里叶变换),微弱模拟电信号放大和预处理技术(有源滤玻器),微弱模拟磁场信号放大和预处理技术(磁探头),高速高分辨率数字化技术(高速1兆16位模数转换器),大容量数据存储技术(Flash memory),长距离(10公里)抗干扰二总线通讯罔(CAN BUS) 技术,全球卫星定位系统技术(GPS),箪片微型计算机实时控制硬件软件系统技术,(C51软件)大功率变频器技术(30KW IGBT 桥式逆变器)和数字频率合成器锁相环技术(连续扫频发生器),高压隔离抗干扰浮空电源技术,高压隔离模拟量测量技术,数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_RS232通讯处理软件WARTER),把以上新技术集成到一套仪器中.4. 项目组现有技术.计算机数字信号处理技术(数字滤玻器,DFT离散数字富里叶变换),微弱模拟信号放大和预处理技术(有源滤玻器),中速中分辨率数字化技术(中速500KPS 12位模数转换器),中容量数据存储技术(Flash memory29f010),中距离(1公里)二总线通讯罔(RS485 BUS) 技术,箪片微型计算机实时控制硬件软件系统技术,(C51软件)中功率变频器技术(10 KW IGBT 桥式逆变器)和数字频率合成器锁相环技术(连续扫频发生器),高压隔离抗干扰浮空电源技术,高压隔离模拟量测量技术,数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_RS232通讯处理软件),4. 要求研究掌握新技术.微弱模拟磁场信号放大和预处理技术(磁探头)*长距离(10公里)抗干扰二总线通讯罔(CAN BUS) 技术,*全球卫星定位系统技术(GPS),*大功率变频器技术(30KW IGBT 桥式逆变器)*数据库通讯下载与后处理系统技术(VC++_USB接口通讯处理软件与专用电法数据处理软件SAFA接口的应用软件DS06),*仪器的外型和内部结构设计,*专用测试校验设备研制*野外附助器件研制与配备(专用电榄, 供电电极, 测量电极, 充电器, 发电机组, 汽车)5. 预期成果与效益为我国填补了一种新仪器的空白, 先进性超过加拿大的凤凰公司同类仪器. 可替代进口设备, 同时可向国外出口.预期生产量年产值5000千万元. 增值75% .四. 研制项目基础建设1. 实验室建设.建立一个小而全的产品开发实验室, 室内面积200平米, 室外场地300平米. 室内分为硬件开发室, 软件开发室, 机械结构设计与样机试制室, 总体设计室.室外具有卡车停车场, 30 KW发电机组工作棚, 水漕模型试验工作棚.2. 项目组成员配备.*.项目经理一名. 负责与外箪位联系,负责经费的使用, 设备材料采购, 项目中杂务.*仪器总体设计师一名. 负责系统设计, 硬件原理图设计, 软件方框流程图设计, 硬件软件总调试.*.方法指导师一名. 负责仪器室内和野外试验, 向仪器人员提出方法上的要求.*硬件工程师二名:一名主要负责弱信号仪器电路(计算机板, 放大器板, 数据采集器)一名负责强电部分(发电机组使用, 大功率变频器制作, 电源部件制作).软件工程师二名:一名负责仪器实时操作系统软件编写与调试, 要求熟练掌握C51箪片机程序编制.一名负责仪器的数据库程序编制与调试, 要求熟练掌握VC++通讯和数据库程序编制.*机械结构设计与试制技师一名. 负责设计与试装仪器整机结构与外壳.*电装工一名. 负责焊接电路板和机内机外电气联线. 负责室内外清洁卫生.五. 研究内容.1.总体方块图设计.( 总体设计师负责)可控源音频大地电磁法测量原理A B多功能电法勘探接收机数据采器(1号从机)数据采集器(322.现有工作基础*已研制成功10 KW 中功率发送机一台. 频率范围0.01hz –8khz. 电流最大10A, 电压最高为800 V.3.主要新研制关键技术与攻关方法.*研制大功率高压高速IGBT桥式逆变器. 要求耐压最高为1600伏, 电流最大为50A. 为此要寻找该IGBT模块. 做大量冒险性试验. 研制可靠的过压过电流和欠电流保护电路. 该工作是本项目中最难的关键技术. 好在本项目负责人曾经成功地大修与改装过T30 30 KW加拿大进口的电法勘探发送机. 为本项目结累了一些经验. 为了分担工作量还需寻找一位会搞大功率试验的硬件工程师合作工作. 要求在3个月内做大量试验.*研制长距离10公里的二总线通讯方法(CAN总线). 该技术在国际上已经成熟, 硬件有专用蕊片, 通讯协议是国际标准. 但本项目负责人未用过该技术, 因此要花3个月专门研究时间, 为了分担工作量还需寻找一位年青工程师专门攻关.*研究用GPS全球定位系统使整套仪器同步工作. 该技术主要研究降低成本, 要用市场上现有的GPS模板装入本仪器中的数据采集器中. 要掌握接口技术. 本项目负责人未用过该技术, 因此要花3个月专门研究时间, 为了分担工作量还需寻找一位年青工程师专门攻关.*研制高速高精度数据采集器. 选用16bit 1000kps的A/D转换器使它与箪片机接口. 要使用FIFO先进先出的寄存器耒快速采样. 放大器的指标也要相应提高, 电路板上布线艺术也要求完美. 电源澡声干扰也要大大提高. 该项研制费时至少半年.*研制测量大地表面的交流磁场信号的探头. 该项研制很费时间, 可先使用进口的磁探头配套. 待项目成功后对此再专题研制.*软件要求全面更新, 实时控制软件估计要新编一万行C51语言指令, 工作量是一人一年.数据库与数据后处理软件要新编VC++工程软件, 需要VC++程序员6个月工作量.可控源音频大地电磁法测量原理五. 经费预算明细表.1. 实验场地租借费:200平米室内,300平米室外, 二年. 6万6千元2. 实验场地装修费: 三相电源, 空调设备, 卫生设备, 办公设备. 3万元水漕模型试验设备.3. 员工宿舍租借费: 2万4千元4.实验室仪器设备添置费:*.大功率晶体管图示仪 8千元*.采样示波器 1万元*.DSP开发仿真器 1万2千元*.CAN总线箪片机开发系统 1万2千元*.高压绝缘测试仪 6千元*.恒温箱 8千元*.工业控制PC机 2台 2万8千元*.大功率稳压电源 6千元*.函数信号发生器 8千元*.数字频率计 3 千元*.数字电压表(6位) 6 千元*.数字电感电容表 1千元*.通用编程器 6千元*.彩色激光打印机 1万2千元5.办公费用:*.电话费:300元/月 *24 7千2百元*.上罔费:150元/月 *24 3千6百元*.文具纸张费 100元/月 *24 2千4百元*.书刊资料费 100元/月 *24 2千4百元*.电脑耗材费 100元/月 *24 2千4百元*.经理手机通讯补贴费 250元/月 *24 6千元*.旅差费 2000元/月 *24 4万8千元*.交际费 500元/月 *24 1万2千元*.市内交通费 300元/月 *24 7千2百元*.箪位机构登记注册及上交管理费 1万元6. 税费(桉小额纳税人)6% 10万元7. 固定人员工资费:* 总体设计师一人 10万元/年 *2 20 万元* 物探电法专家顾问一人 3 万元/年 *2 6 万元* 项目经理(兼会计出纳员)一人 4万元/年 *2 8 万元* 办公室主任(兼采购员) 一人 2 万元/年 *2 4 万元* 硬件工程师二人 3万元/年 *2 *2 12 万元* 软件工程师二人 3万元/年 *2 *2 12 万元* 电装工一人 1万2千元/年 *2 2 万4千元* 钳装工一人 1万5千元/年 *2 3 万元8. 样机材料费及外加工费:*.仪器车一辆 15 万元*.三相30 KW 柴油发电机组二台 4万/台 4万元*.30 KW电法勘探发送机(包括变压器) 15万元/台 *2 30万元*.AB供电电极控制器(30A,+ -1200V) 6百/台 *32 1万9千2百元*.多功能电法勘探接收机(内装GPS)2台 3万元/台 *2 6万元*.野外数据采集器(内装GPS) 8千元/台 *64 51万2千元*.通讯电榄10公里, 供电线(30A)2公里. 包括绕线架 3 万元*.30 KW 假负载 2台 4千元/台 8千元*.野外模拟信号发生器 2台 5千元/台 1万元9. 室内测试水漕试验费 1 万元10. 野外试验费 5万元/次 *2次 10 万元六. 经费使用:项目成立之日,50%资金到位. 一年后35%资金到位, 项目交付验收附清15%.七. 验收方法:1.室内模拟野外条件测试为主, 参考野外试验资料.2.主要技术指标*.接收机技术指标.(1). 在整套仪器中作为主机控制发送机和所有的数据采集器同步工作. 同步方法采用有线或无线电遥控. 或者用(GPS) 同步. 同步时间精确度为1微秒.(2). 提供CAN总线通讯接口, 可与所有的数据采集器通讯收集各从机的测量数据.(3). 机内装有flash 存储器容量为1兆字节. 可存放1万个野外测站的数据记录.(4). 仪器面板上装有摸拟电表和中屏幕(320*240点阵)LCD显示器. 模拟表头用来监视接收机附近的MNN电极上的信号.LCD用来显示采集得的数据记录和波形图.(5). 提供RS232串行通讯口, 可与PC机通讯向PC机下载野外数据记录.(6). 提供USB2高速串行通讯口, 可与PC机通讯向PC机下载野外数据记录.(7). 提供无线电通讯口, 可同步各从机和发送机工作(8). 提供GPS接口. 可同步各从机和发送机工作(9). 内装二道放大器和A/D转换器, 在没有数据采集器情况下可独立工作. 测量电压和电流的幅度和相位. *仪器发送机技术指标(1). 最大输出功率:30KW.(2). 最高输出电压:1000V.(3). 最大输出电流:40A.(4) 输出波形: 方波, 正负脉冲波.(5). 波形频率范围:0.001 HEZ _ 8000 HEZ.(6). 有过流自动保护功能, 保护速度高, 不会损坏大功率器件.(7). 有欠流保护功能,A B 电极被人和动物碰断时, 自动停止输出高压, 保护人和动物.(8). 内装微机控制大功率部件工作. 使发送机能人工操作, 也能在接收机(主机) 用有线或无线通讯控制下自动化工作.(9). 面板上有模拟电压表指示输入和输出电压, 有模拟电流表指示输出电流.(10). 面板上有中屏幕液晶显示器. 可显示仪器工作参数和波形.(11). 面板上有密封轻触键盘, 可人机对话.*数据采集器技术指标(1). 仪器的量程:+ -10微伏到 + - 5000 毫伏. 放大器增益可控范围1_1000倍, 增益自动调节, 自然电位可控源音频大地电磁法测量原理与放大器的零点漂移自动补偿(2). 仪器的最高分辨率: 1 微伏.(3). 仪器的精确度: 1/1000.(4). 模数转换器分辨率16bit, 采样速率1000khez.(5). 用离散富里叶变换可同时测得MN 不极化电极上DELTA V1和磁探头上来的DELTA I信号的幅度和相位. 从而得到大地系统的复电阻率的幅度和相位移.(4). 仪器的工作坏境: 野外条件, 气温在零下-20摄氏度到+45摄氏度. 空气湿度低於80%相对湿度. 能经受长途运输和野外使用中的振动.(5). 仪器用CAN串行二总线通信最大距离为10公里, 从机可寻地址的数量无限止{一般不要超过128台}.(6). 仪器的重量和体积: 约2公斤,30厘米*20厘米*25厘米.(7). 仪器的备电使用指标: 仪器内装可充电的1号镍氢电池10节, 串联使用, 总电压13伏, 仪正常工作电流约500毫安, 在充足电池容量(4000MA/H) 后可速续工作8小时. 当电池用到输出电压降到11伏时, 要进行充电, 要使用仪器配套提供的充电器连续充电12小时(充电电流500ma). 超过12小时后充电器会自动停止充电. 仪器在使用时也可补充电, 但是仪器测量指标会降低, 这是50HZ工业电干扰信号会进入电池影响高灵度放大器的工作状态造成的, 所以提倡仪器工作时不要充电.*AB供电电极控制器主要技术指标(1). 可编码寻址32个地址.(2). 可被主机控制使供电电极与A供电线”通”或与B供电线”通”, 或与A线B线都”不通”.(3). 通断开关能承受+ -1200伏直流电压和30A电流. 开关寿命10万次.可控源音频大地电磁法(CSAMT)利用人工场源激发地下岩石，在电流流过时产生的电位差，接收不同供电频率形成的一次场电位，由于不同频率的场在地层中的传播深度不同，所反映深度也就与频率构成一个数学关系，不同电导率的岩石在电流流过时所产生的电位和磁场是不同的，CSAMT方法就是利用不同岩石的电导率差异观测一次场电位和磁场强度变化的一种电磁勘探方法。

磁性源瞬变电磁场水平分量响应特征及应用瞬变电磁法是寻找各种矿产资源及为工程、环境、水文地质服务的一种重要物探方法。

目前瞬变电磁勘探主要应用二次磁场垂直分量,但当前多数瞬变电磁仪器均可实现三分量同时采集,由于缺少水平分量的解释理论及程序,水平分量数据无法进行解释,导致了巨大的、也是不必要的信息浪费。

多分量、多种方法联合反演可以尽可能多的利用已知信息,得到最真实的地电断面,水平分量的研究可以为多分量联合反演提供一定的基础,最低限度也可以利用水平分量的特征点对地下三维体的形态给出定性的描述,为三维反演提供约束条件,提高反演速度。

为此,论文针对磁性发射源瞬变电磁感应的水平分量进行了较为系统的研究,取得以下几个方面的研究成果:通过均匀半空间磁偶源瞬变电磁场各磁场分量的解析表达式,说明二次磁场水平分量比垂直分量对低阻体反映更敏感;计算分析了矩形发射回线中激励场的分布情况,指出地质体与发射源、接收线圈的位置关系影响观测结果,水平分量观测中要注意避开无激励角及无响应角;对传统的“烟圈”理论提出新的假设,认为在均匀半空间及水平层状介质中“烟圈”以与发射框“同形共轴”形态向下传播,推导出矩形“烟圈”各磁场分量响应的计算公式,并利用该公式计算了导电均匀半空间瞬变电磁场的水平分量,分析了响应特征,为生产中水平分量异常特征的认识和解释提供了依据。

对瞬变电磁时域有限差分正演模拟,推导了各边界上Mur吸收边界条件,利用磁偶源在均匀半空间的瞬变电磁场解析表达式,将场源化为初始条件,模拟了均匀半空间及三维低阻体在均匀半空间的瞬变磁场水平分量,以图件展示了磁场水平分量在地下的扩散规律。

资料显示,在低阻体中,瞬变电磁场传播速度变慢,因而对低阻体有更高的分辨率;直角坐标系下两个正交方向的水平分量对三维异常地质体有不同的分辨率和异常反映,平面图上,利用平行于三维体走向的分量对三维异常体横向边界识别更容易。

实际生产中,对于大回线源工作装置,可以利用“烟圈”理论或FDTD三维正演模拟,得出均匀半空间或水平层状介质的标准响应,与实测结果相减得到类似于中心回线装置的水平分量“纯异常场”,方便资料的认识与解译。

什么是电法勘探？电法勘探（electrical prospecting）是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。

它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。

电法勘探分为两大类。

研究直流电场的，统称为直流电法，包括有电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，包括有交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。

按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。

电法勘探的发展历史电法勘探方法可以追溯到19世纪初P.Fox在硫化金属矿上发现自然电场现象，至今已有100多年的历史。

我国电法勘探始于20世纪30年代，由当时北平研究院物理研究所的顾功叙光生所开创。

经过70余年的发展，我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展，使电法成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。

同时，经过广大地球物理工作者不懈努力，在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害、反恐等领域，电法已经和正在发挥着重要作用。

限于篇幅，本文仅对其中几种主要方法，如：高密度电法、激发极化法、CSAMT等作简要介绍，并就这些方法在水文和工程地质中的应用进行阐述，供广大水文和工程地质、工程物探人员参考电法勘探原理电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、导磁性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一组地球物理勘探方法。

它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律，达到找矿勘探的目的。

电法勘探分为两大类研究直流电场的，统称为直流电法，就是研究与地质体有关的直流电场分布特点和规律来找矿和解决某些地质问题，包括电阻率法、充电法、自然电场法和直流激发极化法等研究交变电磁场的，统称为交流电法，就是研究与地体有关的交变电磁场的建立、分布、传播特点和规律来找矿和解决某些地质问题。

csamt原理
CSAMT（Controlled-Source Audio-frequency Magnetotellurics）原理指的是一种地球物理探测方法，用于研究地下电导率性质。

CSAMT利用地球自然电磁场与人工激发电磁场之间的相互作用来测量地下电导率分布。

CSAMT的原理可以简单描述如下：在地面上设置两个电磁场发生器，一个是低频激发器，用于产生激发电流，另一个是高频接收器，用于测量地下的电磁响应。

低频激发器产生的电流在地下传播时会受到地下物质电导率的影响，根据奥姆定律，电流的变化将导致地下的电场和磁场的变化。

高频接收器测量地下的电场和磁场变化，并将数据传回分析仪器进行分析和解释。

CSAMT通过测量电场和磁场的频率响应特性来推断地下的电导率分布。

在地下电导率较高的区域，电场和磁场的响应将比较弱，而在电导率较低的区域，电场和磁场的响应将比较强。

通过处理测量数据，可以推断不同深度下的地下电导率分布。

CSAMT原理在勘探、地质调查和水文地质研究中有着广泛的应用，可以帮助研究人员理解地下结构和矿产资源分布，以及地下水的运动和储存情况。

原文地址：地球物理勘探作者：小甜瓜1、视电阻率:若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综合反映，通常以rs表示2、纵向电导:是指电流沿水平方向流过某一电性层时，该层对电流导通能力的大小。

3、各向异性系数:岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同，称为岩石电阻率的各向异性。

岩石电阻率的各向异性可用各向异性系数λ来表示4、视极化率:当地形不平或地下不均时，按式η=△U2/△U计算出来的参数称为视极化率。

5、衰减时:把开始的电位差△U2作为1，当△U2变为（30%，50%，60%）时所需的时间称为衰减时S6、含水因素:测深曲线的衰减时与横轴在一起所包围的面积7、勘探体积:长为两个点电源之间距离AB，宽为（1/2）AB，深也为（1/2）AB的勘探长方体8、扩散电位：两种不同离子或离子相同而活度不同的溶液，其液液界面上由于离子的扩散速度不同，而形成的电位。

9、卡尼亚电阻率:在非均匀介质条件下,以实测阻抗计算出的量称为卡尼亚视电阻率.它的数学表达式为:ρa=Z2(ωμ)(3)ρa—卡尼尔电阻率(Ω·m)10、趋肤深度:电场沿Z轴方向前进1/b距离时，振幅衰减为1/e倍。

习惯上将距离δ＝1/b称为电磁波的趋肤深度11、振动图:某点振幅随时间的变化曲线称为振动图12、波剖面图:某时刻各点振幅的变化称为波剖面13、视速度:沿射线方向Ds传播的波称为射线速度，是波的真速度V。

而位于测线上的观测者看来，似乎波前沿着测线Dx，以速度V*传播，是波的视速度14、均方根速度:在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根值就是均方根速度15、动校正:反射波的传播时间与检波器距离爆炸点的距离远近有关，并与反射界面的倾角、埋深和覆盖层波速有关，由此产生的时差称为正常时差，需要进行正常时差校正，称为动校正。

1、地球物理勘探?它是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。

2、地球物理勘探方法特点？1.当利用地球物理勘探方法进行勘探时，被勘探的目标体与其围岩间必须有物性差异；2.必须使用专门的仪器接收地球物理场的变化；3.它是个反演问题，所以存在着多解性。

3、电法勘探？电法勘探是以岩(矿)石之间的电性差异为基础，通过观测和研究与这种电性差异有关的电场或电磁场的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造或寻找矿产资源的一类地球物理勘探方法。

第一节绪言习题参考答案1、什么是电法勘探？到目前为止，电法勘探利用了哪些物理性质？（10分）答：电法勘探是地球物理勘探方法中的一种勘探方法，它以岩、矿石的导电性、电化学活动性(激发极化特性)、介电性和导磁性的差异为物质基础，使用专用的仪器设备，观测和研究地壳周围物理场的变化和分布规律，进而达到解决地质问题为目的的一组地球物理勘查方法。

电法勘探利用的物理性质有：导电性、电化学活动性(激发极化特性)、介电性和导磁性2、简述电法勘探的特点答：简单说是三多一广，即利用的场源形式多、方法变种多、能解决的地质问题多，工作领域（地面、航空、海洋、地下）宽广。

3、简述影响岩、矿石导电性的因素答：（1）组成岩矿石的成分和结构，包括胶结物和颗粒的电阻率、形状及相对含量；（2）岩石的湿度和孔隙度；（3）温度；（4）压力。

4、什么是自然极化?答：是由不同地质体接触处的电荷自然产生的（表面极化）或由岩石的固相骨架与充满空隙空间的液相接触处的电荷自然产生的(两相介质的体极化)。

5、什么是面极化?什么是体极化?答：面极化是指激发极化发生在极化体与围岩溶液的界面上，如致密的金属矿或石墨矿属于此类。

体极化是指极化单元(指微小的金属矿物、石墨或岩石颗粒)呈体分布于整个极化体内，如浸染状金属矿石和矿化、石墨化岩石以及离子导电岩石均属这一类。

大地电磁测深中薄层响应特征与地质目标体拾取的探讨蒋亚东;雷宛;刘倩;李超;凌飞【摘要】基于理论模型的正演模拟,探讨了大地电磁测深法中的薄层响应特征,考察不同盖层深度、薄层厚度以及围岩电阻率比等参数对测深曲线的影响,并采用背景值最大归一化建立视电阻率与盖厚比的关系曲线图,总结出高、低薄层的电性响应特征.针对地质目标体的拾取,建立了均匀半空间下的近地表非均匀体与地质目标体理论模型,对比TE、TM极化模式下视电阻率、阻抗相位的单点响应曲线与正演响应拟断面图,总结出区别非均匀体与局部地质目标体异常的重要响应特征.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2015(037)003【总页数】8页(P292-299)【关键词】大地电磁测深;薄层响应;地质目标体响应;正演模拟【作者】蒋亚东;雷宛;刘倩;李超;凌飞【作者单位】成都理工大学地球物理学院,成都 610059;成都理工大学地球物理学院,成都 610059;成都理工大学地球物理学院,成都 610059;成都理工大学地球物理学院,成都 610059;成都理工大学地球物理学院,成都 610059【正文语种】中文【中图分类】P631.3+25在我国南方碳酸盐岩海相油气远景区勘探中，复杂的地表地质情况使得大地电磁测深方法被广泛应用，人们总希望尽可能地分辨地下结构，而在电磁法应用于盆地冲湖积区域划分第四系含水层时，由于区域上隔水层通常不连续、厚度较薄等因素，给划分第四系地层结构带来困难［1］。

为适应社会经济发展对能源、矿产、以及水资源等的大量需求，大地电磁测深的发展也必将满足小尺度、精细详查的高要求。

物性背景是地质模型正演的基础，而典型地质模型的正演模拟则是获取地层电磁响应的重要方法。

正演模型依托于我国南方碳酸盐岩海相油气远景区中上扬子克拉通物性统计资料，其有利油气储集目标层为下寒武统－晚元古界上部（∈1～P3t3），主要岩性为砂质白云岩、炭质页岩（均相对低阻），但地层发育较薄或者不发育［3］。

中国地质⼤学电法复习答案⼀、名词解释：1、视电阻率：在地下岩⽯电性分布不均匀或地表起伏不平的情况下，若仍按测定均匀⽔平⼤地电阻率的⽅法计算的结果称之为视电阻率，以符号S ρ表⽰,MN S U k Iρ?=。

2、各向异性系数：由不同电阻率薄层岩⽯交替形成的层状岩⽯，其电阻率具有⾮各向同性，并且总是沿层理⽅向的电阻率ρt ⼩于垂直于层理⽅向的电阻率ρn ，则定义ρn/ρt 的平⽅根为其各向异性系数。

3、偶极剖⾯的正交特性：对板状体情况⽽⾔，电阻率不同和产状呈正交，⽽异常形态、特点和分布规律相同的现象被称为偶极剖⾯法异常的“正交特性”。

4、电阻率的饱和效应：即使导电性差异再增⼤，电阻率异常也不会再有明显的增加，⼈们将这种现象称为视电阻率异常的饱和效应。

5、S 等值性：三层电测深H 、A 型曲线中，当1ρ、1h 和3ρ相同时，在⼀定范围内按⽐例改变2h 和2ρ，保持2S 值不变，导致不同的地电断⾯对应形状⼏乎相同的S ρ电测深曲线。

6、T 等值性：三层电测深的K 、Q 型曲线中，当1ρ、1h 和3ρ相同时，只要保持2T 值不变，虽然层参数 2h 和2ρ不同，但对应的三层曲线⼏乎⼀样。

7、波阻抗：介质对电磁波传播的⼀种物理特性，据此特性可确定介质的电阻率和磁导率。

8、平⾯电磁波：在每个固定的时刻波的相位波前是个⽔平⾯的电磁波，就是电场E 和磁场H 在波的传播中位于同－个平⾯上，并且E 和H 都与传播⽅向相垂直。

9、穿透深度：在均匀介质中，平⾯波沿 Z 轴⽅向前进振幅衰减为地表（z ＝0）值的1/e 倍时的距离，称为趋肤深度，⼜称为穿透深度。

10、波数：亥姆霍兹齐次⽅程中的系数，即ωσµεµωi k+=22，在导电介质中忽略位移电流。

11、远区、近区：频率测深法中当观测点到发射源的距离r 远远⼤于电磁波在岩⽯中波长λ 1 的1/2π倍时，|k 1r|>>1，那⾥的地层波⼏乎全部衰减殆尽，只有⽔平极化平⾯波垂直⼊射，这个区域称为波区，⼜称远区；当|k 1r|<<1时，地层波占主导，电磁波近似为球⾯波传播，该区域称为S 区，⼜称近区。

1、视电阻率:若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综合反映，通常以rs表示2、纵向电导:是指电流沿水平方向流过某一电性层时，该层对电流导通能力的大小。

3、各向异性系数:岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同，称为岩石电阻率的各向异性。

岩石电阻率的各向异性可用各向异性系数λ来表示4、视极化率:当地形不平或地下不均时，按式η=△U2/△U计算出来的参数称为视极化率。

5、衰减时:把开始的电位差△U2作为1，当△U2变为（30%，50%，60%）时所需的时间称为衰减时S6、含水因素:测深曲线的衰减时与横轴在一起所包围的面积7、勘探体积:长为两个点电源之间距离AB，宽为（1/2）AB，深也为（1/2）AB的勘探长方体8、扩散电位：两种不同离子或离子相同而活度不同的溶液，其界面上由于离子的扩散速度不同，而形成的电位。

9、卡尼亚电阻率:在非均匀介质条件下,以实测阻抗计算出的量称为卡尼亚视电阻率.它的数学表达式为:ρa=Z2(ωμ)(3)ρa—卡尼尔电阻率(Ω·m)10、趋肤深度:电场沿Z轴方向前进1/b距离时，振幅衰减为1/e倍。

习惯上将距离δ＝1/b称为电磁波的趋肤深度11、振动图:某点振幅随时间的变化曲线称为振动图12、波剖面图:某时刻各点振幅的变化称为波剖面13、视速度:沿射线方向Ds传播的波称为射线速度，是波的真速度V。

而位于测线上的观测者看来，似乎波前沿着测线Dx，以速度V*传播，是波的视速度14、均方根速度:在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根值就是均方根速度15、动校正:反射波的传播时间与检波器距离爆炸点的距离远近有关，并与反射界面的倾角、埋深和覆盖层波速有关，由此产生的时差称为正常时差，需要进行正常时差校正，称为动校正。

16、静校正:对由于地表不同检波点的高程和地表低速层的厚度、速度变化等的影响所产生时差的校正称为静校正，它包括井深校正、地形校正、低速带校正。