大地电磁测深法

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”・。

地质勘探G eological prospecting音频大地电磁测深（AMT）方法在西藏某金矿的应用效果宁 堃，李才江，邹 浩（四川省核工业地质局二八二大队，四川　德阳　６１８０００）摘 要：本文从方法原理和应用实例方面介绍音频大地电磁测深（ＡＭＴ）方法在西藏某金矿上的应用研究。

研究结果表明，利用音频大地电磁测深（ＡＭＴ）方法在寻找赋矿脉岩、隐伏赋矿断裂破碎带及圈定隐伏岩体等方面是行之有效的。

关键词：音频大地电磁测深；金矿中图分类号：Ｐ６３１．３２５　文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）０５－０１７２－３The application effect of audio magnetotelluric sounding (AMT) method in a gold mine in TibetNING Kun, LI Cai-jiang, ZOU Hao（Ｓｉｃｈｕａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｂｕｒｅａｕ　２８２　ｂｒｉｇａｄｅ，　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｄｅｙａｎｇ　６１８０００）Abstract: Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｕｄｉｏ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ　（ＡＭＴ）　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ａ　ｇｏｌｄ　ｍｉｎｅ　ｉｎ　Ｔｉｂｅｔ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ａｕｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ　（ＡＭＴ）　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｉｎ　ｆｉｎｄｉｎｇ　ｏｒｅ　ｖｅｉｎ　ｒｏｃｋｓ，　ｃｏｎｃｅａｌｅｄ　ｏｒｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｚｏｎｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｌｉｎｅａｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｅａｌｅｄ　ｒｏｃｋ　ｍａｓｓｅｓ．Keywords: Ａｕｄｉｏ　ｍａｇｎｅｔｏｔｅｌｌｕｒｉｃ　ｓｏｕｎｄｉｎｇ；　ｇｏｌｄ　ｍｉｎｅ众所周知，应用物探方法寻找金属矿产已经取得了比较好的效果，但应用物探方法直接找金矿的工作较少，效果也不稳定，其主要原因是金在矿石中的含量仅为ppm级，不足以影响矿石的物理特性。

瞬变电磁法和可控源音频大地电磁测深法在地下矿山水文地质调查工作中的应用1、技术应用背景随着国家对安全生产的高压监管，尤其地下矿山的安全生产工作显得格外重要。

地下矿山中特别一些水文地质条件复杂大水矿山的防治水工作在矿山日常安全生产工作中的重要性不言而喻。

做好防治水工作的重要前提是对矿山的水文地质条件要有深入的了解，通过过去投入钻探、地质调查和矿山生产过程中积累的地质资料等已基本掌握矿山的水文地质条件，为更好服务矿山的防治水工作，目前可以通过物探方法例如瞬变电磁法和可控源音频大地电磁测深法对矿区范围400m深度以浅的主要含水构造异常和含水体异常，推断含水构造走向、含水体位置进行勘查。

为矿山安全生产与防治水工作提供技术依据。

2、工作区位置济南市莱芜金牛矿业开发公司金牛铁矿建矿时间为1993年，目前为年产20万吨的小型铁矿。

矿山位于济南市莱芜区城区西约6km，行政区划属莱芜区牛泉镇，工作区东距莱芜—泰安高速公路（S26）莱芜西出入口约1.5km，北侧有省道（S330）公路通过，莱芜—牛泉的简易公路穿过工作区，交通条件便利。

3、地球物理特征通常情况下，同一地层（或电性特征差异不明显的不同地层）受梯度增温和上伏地层压力影响，在反演电阻率断面图上表现为：①电阻率值沿地层倾斜方向（以下简称横向）无明显变化，等值线横向无明显弯曲（理想状态下为一条直线）②沿地层层面法线方向（以下简称纵向）电阻率等值线呈均匀梯度变化，通常随深度增加电阻率值逐渐增大。

电性特征差异明显地层间的整合接触（或平行不整合接触）会破坏纵向电性的均匀变化，其在反演电阻率断面图上通常表现为：①电阻率值横向无明显变化，等值线无明显弯曲②电阻率值纵向变化明显，等值线在地层接触面位置处呈密集层状分布。

4、工作方法4.1测地工作测量工作主要是为本次可控源音频大地电磁测量和瞬变电磁法布设工作提供精度可靠的测量成果。

利用RTK测量技术实施平面测量和高程测量。

4.1.1 技术标准《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2016）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T2009-2010）4.1.2 仪器设备测地工作采用国产中海达RTK接收机1台套，仪器编号为：337。

可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用大地电磁测深法（Electromagnetic sounding method）是一种使用电磁信号探测地下电阻率分布的地球物理勘探方法。

可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）是大地电磁测深法的一种改进方法，其利用宽频带和可控源的特点，可以提供更高分辨率和更准确的地下信息。

双尖山矿区是位于中华人民共和国河北省保定市涞水县境内的一个矿区，以其丰富的矿产资源而闻名。

然而，由于地质结构复杂和地下情况的不确定性，传统的地质勘探方法往往难以得到准确的地下信息。

因此，CSAMT方法在双尖山矿区的勘探中具有广阔的应用前景。

CSAMT方法通过在地面上设置一对天线，其中一个天线作为发射源，产生一定频率的电磁信号，另一个天线则用于接收信号，通过测量接收到的信号的幅度和相位差，可以计算出地下电阻率分布。

CSAMT方法相比传统的大地电磁测深法具有以下优势：1. 宽频带：CSAMT方法使用宽频带的电磁信号，可以提供更广泛的频率响应范围。

这使得CSAMT方法能够探测更大范围的地下结构，并提供更详细的地下信息。

2. 可控源：CSAMT方法可以通过改变发射源的电流频率和幅度，来探测不同深度的地下结构。

这使得CSAMT方法能够在同一地点进行多次测量，从而提供更全面的地下信息。

在双尖山矿区的勘探中，CSAMT方法可以应用于以下几个方面：1. 矿产资源勘探：CSAMT方法可以提供关于地下岩石类型、含矿物质的分布和矿床形态等方面的信息。

这对于确定矿区的产状、规模和开采方式等具有重要意义。

3. 工程地质勘探：CSAMT方法可以用于探测地下构造和地质断裂带等信息，从而评估地震、滑坡和地质灾害等风险。

这对于矿区的工程建设具有重要意义。

综上所述，CSAMT方法在双尖山矿区的勘探中具有广泛的应用前景。

通过利用其宽频带和可控源的特点，可以获得更准确、更全面的地下信息，为矿区的开发和保护提供科学依据。

矿山地质构造探测中大地电磁测深法的应用摘要：我国的经济发展与工业发展水平有很大的关系，而矿产资源作为工业发展的主要原料，受到国家和社会的高度重视。

因此，近年来由于相关技术和设备的不断优化，地质勘测水平逐年提高。

其中，在矿山地质构造探测中，通过应用大地电磁测深法可以取得较好的效果。

关键词：地质构造；大地电磁测深法；应用分析引言物探技术的发展与技术和设备的应用有直接关系，由于机械制造技术以及电磁波等技术的发展，相关的技术得到较快发展，设备也正在更新换代。

尤其是，大地电磁测深法已经相对成熟，该方法由于包含较多的信息量，并且装置相对简单，携带非常方便，在地质结构勘测的过程中，具有非常好的应用前景。

1、矿山地质概况1.1矿层分析某某矿区位于华北地区的边缘地带，北部为燕山山脉的东段，南部为华北平原北端的冲击平原，东临渤海。

通过对矿区的分析，发现基岩部分裸露，通过进一步的研究分析，发现露出的矿层是太古界、下元古界、燕山期矿体及元古界矿体，整个矿区处于中朝准地台（Ⅰ级）、燕山台褶带（Ⅱ级）、山海关台拱（Ⅲ）构造单内，该地域处于燕山构造带的东端，属于华北地带的北部边缘。

1.2物理特征分析通过探测发现，第四系冲洪积属于低阻矿层，具体的参数在400Ω·m以下，对于太古界的电阻率而言,电阻率在500Ω·m~2000Ω·m之间。

矿区内矿体的类型相对复杂，包括基性、中性、酸性、碱性等，电阻率的数值在3000以上。

太古界与第四系电性在研究过程中发现为低阻。

而燕山期的矿体主要表现为高电阻的电性特征，在本次探测中主要是通过对矿体的电性特征进行研究，从而进行相应的区别和分辨。

2、探测中使用到的设备在正式使用电磁测深法施工之前，需要对 MTU-5 主机、磁棒进行标定，标定通过之后，需要及时投入使用并做好野外试验。

野外仪器试验的设备包括发射机、MTU-5 主机和磁棒的稳定性检测；并做好三个磁棒的一致性检测。

关于可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)勘探深度的探讨[摘要]近年来，可控源音频大地电磁测深法（csamt）作为一种有效的物探方法在资源普查等领域中取得了显著的成绩，该方法以抗干扰能力强、勘探深度大、工作效率高等优点著称，本文从该方法的有效探测深度谈起，分析总结影响该方法勘探深度的各种因素。

[关键词]csamt法勘探深度场源中图分类号：o441文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）17-0295-020 引言可控源音频大地电磁测深法（controlled source audiofrequency magneto telluric），是指根据电磁感应原理研究可控音频场源在大地中激励的交变电磁场分布，并由观测到的电磁场分布研究地下电性及地质特征的一种电磁法。

20世纪70年代中期至今，该方法的理论和仪器逐渐发展，在普查、勘探石油、天然气、地热、金属矿产、水文、工程、环境保护等领域都有广泛的应用。

本文结合电磁波传播理论及场源效应的特征，对影响该方法的勘探深度的各种因素进行探讨和总结。

1 csamt法及其勘探深度在csamt法勘探中，场源为时谐场，因此电磁场波动方程非平面波效应是由于中间区、近区电磁波不再垂直入射地表面造成的，研究这种效应，对于合理选择场源位置具有指导意义。

理论上，收发距（场源与测深点之间的垂直距离）越大，远区数据越多，但实际上收发距不可能无限增大，因为过大的收发距必然导致信号减弱。

信号强度直接影响数据质量，尤其对于低频信号影响更大，从而对勘探深度造成影响。

在野外工作时，可以通过增大极距（一般极距为2km左右，条件允许的话越大越好）或者把ab 偶极的中点布置在勘探研究剖面的中垂线上等方法来提高信号强度。

为保证频率在远区，一般要求收发距是该频率对应探测深度的5～9倍，即收发距②场源附加效应zonge等1980年首次指出了场源下的地质情况可能影响csamt测深数据，场源附加效应是指场源下的地质情况对于过渡带和近区数据会产生强烈的影响，也可能引起微弱的静态位移。

关于地下水勘查中大地电磁测深法的应用分析作者：孔令达来源：《科技风》2019年第05期摘要：我国地大物博，幅员辽阔，在西北地区，还有很多居民因为没有丰富的水资源在生活上受到困扰。

对于内陆荒漠区而言，区内高寒干旱，降水稀少，植被覆盖面积少，生态环境脆弱，可以加大开采地下水资源的力度。

开采地下水资源需要选择最合适的探测方法，大地电测测深法很适用于荒漠地区的水资源开采，本文主要介绍了大地电测测深法，结合实际应用分析可控源音频大地测深法寻找地下水的优势，为其它类似找水工作提供了一定的借鉴，仅供相关人士参考。

关键词：电磁测深法;地下水勘察;找水我国西北地区蕴藏着丰富的煤、油、盐、铁等资源，但是荒漠化严重，为了给当地居民提供更好的生活保障，稳定生产生活，对该区开展地下水的勘查极为重要。

音频大地电磁测深法是一种有效、快速的地下水勘查技术模式，适用于地形条件限制小的工作环境，能很好的集合地质条件来推断该处的地下水蕴含情况，提高打井见水的成功率。

利用音频大地电磁测深法能够有效的找到地下水，从而解决荒漠地区附近厂矿企业及生态环境用水问题。

1 地下水勘察技术的介绍1.1 地下水的介绍地下水可分为孔隙水，裂缝结构水和来自储存介质的岩溶结构水。

无论地下水属于哪一种类型，地下水勘探的步骤一般有以下两个方面：第一，需要根据不同的地质结构来确定地下水储存的空间分布特征，其中对含水层的埋深，厚度和岩性要进行调查，对于地下的储水结构的构成，性质及其规模要进行勘探。

其次，有必要对该区域地下水储存的富水性进行判断，并确定钻井的井位。

1.2 地下水勘察技术的介绍目前，我国针对干旱、半干旱地区、荒漠地区等特殊区域的寻找地下水的方法主要包括GPS定位系统，遥感技术，地球物理勘探技术和钻井技术等等。

其中，音频大地电磁测深方法具有地形条件小的特点，易修正，适用性强，采用一个发射偶极进行供电，与常规的直流电测深相比，音频大地电磁测深方法是在一个很大的扇形区域內测量，所以能够探测到的范围更广，工作效率更高，而且探测深度大，勘探的深度范围在十几米到两公里，抗干扰能力强，结合地质推理的工作，能够有效避免地球物理数据的多解现象的产生，穿过高阻层的能力较强，从而大幅度提高钻井成功率。

可控源音频大地电磁测深法刍议1 概述可控源音频大地电磁测深法，它是一种根据人工源频率进行地球物理深部探测的一种方法。

它发展于20世纪50年代，但是自80年代起才开始大面积应用于实际探测中。

可控源音频大地电磁测深法自实际应用以来，以其他探测方法无法比拟的优势，在各个领域取得了相当的成就。

不管是金属矿、煤炭、石油、天然气的勘探，还是地热、地质、水文的探测，可控源音频大地电磁测深法都能以其强大的勘查功能，完成测探作业。

2 可控源音频大地电磁测深法工作原理与优势2.1 可控源音频大地电磁测深法探测原理可控源音频大地电磁测深法克服了大地电磁测深方法等旧有技术的缺点，在矿体勘探中可以从纵向和横向两个方面进行地质辨别，形成准确的勘探结果。

可控源音频大地电磁测深法在勘探作业中，是根据电偶源发射出不同频率的电磁波，然后根据这个不同频率电磁波的反应数据，观测电场响应水平分量振幅以及磁场响应水平分量振幅，然后根据公式计算对应频率的视电阻率和阻抗相位。

视电阻率公式如下：（1）阻抗相位公式如下：（2）式中：Ex表示电场响应水平分量振幅；Hy表示磁场响应水平分量振幅。

根据电磁波传播原理可得其穿透深度即趋肤深度的方程公式：（3）然后根据趋肤深度可计算出探测深度：（4）2.2 可控源音频大地电磁测深法的应用优势分析可控源音频大地电磁测深法和传统的音频大地电磁测探法、大地电磁法等，其优点表现为：首先，可控源音频大地电磁测深法对于低阻地质的辨别反应极为灵敏，可快速分辨物理性质，而对于高阻地质，则可以削弱其屏蔽性，快速穿透阻隔层，探查深处地质性质。

不管是高阻地质还是低阻地质，可控源音频大地电磁测深法的查找速度均快于普通勘探方法，探测信号强，抗干扰能力高；其次，可控源音频大地电磁测深法垂直方向分辨能力非常好，定位准确度高，对于断层的识别尤其擅长，且地形对可控源音频大地电磁测深法带来的影响性是比较小的，校正也简单，具有非常高的作业效率。

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21）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。

第一节大地电磁测深法大地电磁测深法（MagnetotelluricSounding）,简称MT，是苏联学者Tikhonov(1950)和法国学者Cagniard(1953)50年代初提出来的利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。

由于它不用人工供电，成本低，工作方便，不受高阻层的屏蔽，对低阻层分辨率高，而且勘探深度随电磁场的频率而异，浅可以几十米，深可达数百公里，因此，近年来在许多领域都得到了成功的应用，引起了地球物理学家的广泛兴趣和极大的重视。

据报道，MT在苏联、美国、加拿大、澳大利亚、东欧、日本、冰岛等国的地球物理勘探工作中都占有重要地位。

近十年来，在我国也取得了突飞猛进的发展。

特别是在引进一批先进的仪器设备后，其勘探效果已逐渐被地球物理学家所公认。

现在已成为深部地球物理探测的一种重要方法和必不可少的手段；在石油和天然气的普查与勘探中，该方法是其它地球物理方法，特别是地震法的一种重要的补充；此外，在地热田的调查、天然地震的预测预报等方面，MT都发挥了或者正在发挥着重要的作用。

和任何新生事物一样，大地电磁的发展也不是一帆风顺的。

质自由50年代初问世以来，由于仪器测量精度不够，加之理论也不完善，它曾一度被打入冷宫，只是在此60年代引入模拟记录，在数字处理和解释中采用张量分析后，大地电磁才开始进入实际应用阶段。

随着数字技术的发展和数字化仪的推广，大地电磁法的地质效果才最终被地球物理学家所乘认。

在我国，虽然60年代初就引进了大地电磁法并开始了仪器的研制和方法的实验，然而，由于同样的原因，直至80年代初，在实际应用方面还没有取得任何突破性的进展。

大地电磁法（即大地电磁测深法）不仅给石油和天然气的普查与勘探增添了一种新的手段和方法，而且也给那些地震勘探难以进行（如火成岩和碳酸盐岩覆盖地区）和难以到达地区的石油勘探展示了新的前景。

大地电磁法也有它的不足。

首先，野外施工期限和每个测点上数据采集时间都受大地电磁场变异的强弱制约，记录的质量也取决于场源的性质和尺寸，这种“靠天吃饭”的被动源工作方式，无疑会大大影响工作效率，增加工作成本；其次，体积勘探的性质决定了MT的分辨率不高而且电阻率越高、频率越低，分辨能力越低；第三，观测误差，特别是低频的观测误差较大，而且观测误差的大小不仅受场源性质，构造的复杂程度和干扰的大小所制约，而且也有赖于观测时间的长短和叠加次数的多少；第四，在复杂地质条件下的资料处理和解释方法还很不成熟，有待进一步研究和发展。