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第六章可控源音频大地电磁测深

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éêë1- eikr (1+ ikr
-
1 3
k
2
r
2
)
ù úû
(4.6.5)
式中，s 为均匀介质中的电导率； Idl 为电偶极矩；r 为收发距；q 为 P 点的方位角； Im 、 Km
为第 m 阶修改后的贝塞尔函数。
当| kr |= 1，此时对应的区域称为“近场区”，近场区就是测点距电偶源很近，此时， r = d 当
é êu1h1 ë
+
arcth
u1 u2
cth
æ ç u2h2 è
+ LL
+
arcth
uN -1 uN
öù ÷ú øû
R1*
=
cth
é êu1h1 ë
+
arcth
u1r1 u2 r2
æ cth ç u2h2
è
+ LL +
arcth
r uN -1 N -1 uN rN
öù ÷ú øû
(4.6．19)式至(4.6。23)式是 CSAMT 一维正演的基本公式。
rxy = 0.2T | Zxy |2
（4.6.28）
r yx = 0.2T | Z yx |2
（4.6.29）
jxy = arctg | Im(Zxy ) / Re(Zxy ) |
（4.6.30）
j yx = arctg | Im(Z yx ) / Re(Z xy ) |
（4.6.31）
因为 x 方向(测线方向)平行区域地质构造的走向，所以从构造的角度来说，rxy 即为 rTE ，r yx 即
由于远区电磁场的水平分量都随 r3 衰减，因此阻抗
Z = E0 Hr
iwm0 = 2s
ip
wm0 r e 4
（4.6.18）
与测量点距电偶极子之间的距离 r 无关。
3．过渡区的电磁响应函数
在近区场与远区场之间的过渡区，电场 E、磁 场 H 和阻抗 Z 都可用(4.6.1)式至(4.6.5)式描述。在非 均匀介质中，过渡区的特性十分复杂，它不仅与频
二、仪器与野外工作布置
CSAMT 的供电偶极距一般为 1~3km 长，测点距供电偶极的距离(收
图 4.6.4 张量 CSAMT 野外工作简图
发距)5～10km。一般用不极化电极接
收电场，其电极距 50～100m 不等。由磁棒接收的磁场信号。在实际工作中究竟布置一个还是两
个供电偶极，测量哪些分量，这完全取决于所选择的工作方法，是标量、矢量还是张量 CSAMT。
标量 CSAMT 用于一维或已知构造
主轴方向的二维地区。在构造复杂的地
区，标量 CSAMT 成功与否完全取决于
场源和测量方位的选择以及资料采集的
密度。单场源的工作法，在构造复杂地
区，解释有发生错误的危险。例如，一
条直线延伸且倾角很陡的断层，如果场
源偶极垂直于断层的走向(TM 极化)，用
图 4.6.3 标量 CSAMT 野外工作布置示意图
e wm0s r3
4
(4.6.15)
Idl cosq -ip
Hq » 2p
e wm0s r3
4
(4.6.16)
Hz
»
-
Idl cosq 2pwm0s r3
-ip
e4
(4.6.17)
­ 271 ­
上述(4.613)式至(4.6.17)式说明了远区电磁场的几个十分重要的性质。首先，在均匀介质中，电 偶源远区电场的水平分量正比于介质的电阻率，而与频率无关。远场区的电场和近场区的电场 除了一个常系数 2 以外，没有任何区别；其次，磁场的水平分量和近场区不同，与频率和介质 的电导率乘积之平方根成反比。
R1
J1 (l r )d l
-
Ida 2p
x2 r2
¥ 0
l
l2 + u1
/
R1
J0
(lr)dl
（4.6.22）
ò - Ida
2p
¥ 0
u1 R1
l
l + u1
/
R1
J0 (lr)dl
ò H
z
=
Ida 2p
y r
¥ 0
l
l + u1
/
R1
J1(lr)dl
（4.6.23）
­ 272 ­
其中
R1
=
cth
4.6.2 野外工作方法与技术
一、CSAMT 的观测方式
在油气勘探中，根据场源的布置和测量方式将 CSAMT 分为标量 CSAMT 和矢量 CSAMT
两种方式。
1．标量 CSAMT
标量 CSAMT 布置一个场源，而在
测点同时测量互相垂直的水平磁场分量
和电场分量 (如图 4.6.3)，并以此计算
Cagniard 视电阻率。
4.6.1 CSAMT 的基本理论
根据在南方地区的试验发现，电偶极子方式的 CSAMT 具有机动性强、效率高、成本低但 勘探深度小于 MT，较之磁偶极子方式更适应于南方地区的油气勘探工作。因此，本章中仅介绍 电偶极子方式的 CSAMT 法。
一、均匀半空间介质中接地水平电偶极子 的电磁场
如图 4.6.1 建立直角坐标系。假定电偶极子 向地下供入的是谐变场 e-iwt ，在似稳状态下，我
率、r 有关，而且取决于断面的特性。
二、层状介质的水平电偶极源的频域电磁 响应
电偶极源位于地表( h 0 = 0 )时水平层状介质地
图 4.6.2 电偶极源 CSAMT 方式 的层状介质模型
表面的电磁响应(如图 4.6.2 所示)可表示为
ò ò Ex
=
ivm0 Ida 2p
¥l 0 l + u1 / R1
»
Idl cosq ps r 3
(4.6.6)
Eq
»
Idl sin q 2ps r3
(4.6.7)
Hr
»
Idl sin q 4p r2
(4.6.8)
此时，波阻抗为
Hq
»
-
Idl cosq 4p r 2
Idl sin q H Z » 4p r 2
(4.6.9) (4.6.10)
Z =| Eq |= 2 Hr sr
(4.6.11)
因此
r = r | Eq | 2 Hr
(4.6.12)
而电场和磁场之间的相位差为 0。由(4.6.6)式、(4.6.10)式可以看出，在均匀介质中，电偶源的近
区电场的水平分量正比于介质的电阻率，而与频率无关；磁场的水平分量与电阻率和频率无关。
由于电场和磁场都与频率无关，因而其比值阻抗 z 就不随频率变化，这就说明，近场区的电磁
3．张量 CSAMT
矢量测量要求布置两个场源，因为和天然大地电磁场不同；单场源的电磁场的极化方向是
­ 273 ­
固定的，不能用测量的结果计算张量 阻抗要素。因此，必须两个极化方向 的场源。两个场源既可互相正交布置， 也可分开布置，用张量测量时，必须
记录五个分量( Ex 、 Ey 、 H x 、 H y 、 HZ )，其野外布置图如图 4.6.4 所示。

标量法是有效的；然而如果场源偶极平
行于断层布置(TE 极化)，断层的识别及其位置的确定就十分困难了。在构造复杂的地区，最好
作网格状标量 CSAMT，或者采用矢量和张量 CSAMT。
标量 CSAMT 之所以对地球物理学家和石油公司有吸引力，就是它的效率高、成本低，这
也许是为什么目前大多数 CSAMT 工作仍为标量测量的原因。
三、提高观测质量的措施
所有需要测量电场分量的电法勘探方法都受地形和表层电性不均匀的影响，CSAMT 也不例 外。理论和实际都证明，山谷和表层低阻区具有高电流密度，相反在山峰和表层高阻区具有低 电流密度。前者导致视电阻率升高，后者引起视电阻率降低。因此，在工作设计和测点布置时 必须认真考虑地形和表层不均匀的影响，或者在测量时设法避开，或者在测量之后进行校正。 如果采用后者，在校正之前就必须区分哪些是地形，那些是表层不均匀给测量结果带来的影响。
J
0
(l
r
)d
l
+
ivm0 Ida 2p k12
¶ ¶x
x r
¥æ
0
ç è
u1 R1*
-
l
k12 + u1
/
R1
ö ÷ ø
J1 (l r )d l
（4.6.19）
ò Ey
=
iwm0 Ida 2p k12
xy r3
¥æ
0
ç è
u1 R1*
-
l
k12 + u1
/
R1
ö ÷ ø
J1 (l r )d l
ò - iwm0Ida
­ 270 ­
| kr |? 1，此时对应的区域称为“远场区”，远场区就是测点距电偶源很远，此时 r ? d ，或称
之为波区；介于近场区与远场区之间的广大地区称为“过渡区”。
1．近场区的电磁感应函数
当| kr |= 1，利用指数和复数贝塞尔函数的近似性，(4.6.1)式~(4.6.5)式可化为
Er
第六章 可控源音频大地电磁测深
可控源音频大地电磁测深(Controlled Source Audio—frequency Magnetotelluric，简称 CSAMT) 是一种利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。该方法的工作频率为音频，其原理和 常规大地电磁测深法类似，其实质是利用人工激发的电磁场来弥补天然场能量的不足。由于 CSAMT 具有野外数据质量高、重复性好，解释与处理方法简单(解释方法直接套用 MT 方法)、 解释剖面横向分辨率高、方法不受高阻层屏蔽及工作成本低廉等优点。近年来，该方法不仅在 我国南方和西北地区油气勘探中得到了广泛应用，而且在工程物探、电法找水和地热与金属矿 勘探方面也受到了地球物理工作者的青睐。

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CSAMT和EH-4原理、工作方法简介

CSAMT和EH-4原理、工作方法简介

一、可控源音频大地电磁测深法（CSAMT ）（1）方法特点及应用范围可控源源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 简称CSAMT 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。

从而从理论和实验两方面奠定了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。

特别是自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。

我们可以用图2-1来说明最常用的一种标量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，从而可使用卡尼亚电阻率计算公式并方便解释。

若选用直角坐标系，X 轴平行AB ，Z 轴垂直向下，那么标量测量是在测点测量每一频率的电场分量E X 和正交的磁场分量H Y ，并按：E E y x f 251=ρ计算卡尼亚电阻率。

式中f 为频率。

当从高到低逐个改变频率。

便可得到卡尼亚电阻率测深曲线。

根据需要，可以分别以相互垂直的两组场源供电，对每个场源都测量5个电磁场分量，从而形成张量CSAMT 测量。

210978629_可控源音频大地电磁测深法在矿山地质勘探中有效性探析

210978629_可控源音频大地电磁测深法在矿山地质勘探中有效性探析

地质勘探G eological prospecting可控源音频大地电磁测深法在矿山地质勘探中有效性探析王国润，叶 霈，史良乾摘要：可控源音频大地电磁测深法是利用工源频率勘查地球的一种技术手段，在勘查期间极具技术性优势，能够在最短时间内查找到矿源。

其信号强且稳定、穿透性强、深度光等特点都使得该技术手段被广泛使用。

本文基于青海省某地区的勘查工作，探究分析在矿山地质勘探中可控源音频大地电磁测深法的应用。

关键词：可控源音频大地电磁测深法；矿山勘查；地质勘查在矿山地质勘查中，各类技术层不出穷，可控源音频大地电磁测深法是勘查技术创新与勘查过程升级相结合的成果，相比较于其他方面的技术手段，可控源音频大地电磁测深法表现出良好的应用优势，在多个领域获得高成就。

所以，在矿山地质勘探之中，可控源音频大地电磁测深法表现出良好的应用价值。

1 地质与地球物理勘查1.1 勘查的目标任务在青海省某地区充分开展地质调查和收集分析前人工作资料的基础上，实施音频大地电磁测深工作，了解目标区的地下构造展布和电性分布特征，确定地热成矿有利区，并为下一步地质和钻探工作提供参考资料。

1.2 勘查工作内容根据项目设置目的，工作内容主要包括：第一，收集工作区物性与地质资料，了解构造、地层、岩性、物性等特征。

第二，收集工作区以往的地质、物探、钻探等相关资料，为成果解释提供参考。

第三，在设计的两条测线位置开展音频大地电磁测深工作。

1.3 勘查区地质与地球物理条件1.3.1 勘查区域地质条件勘查区位于青海省某地区南端降曲河谷，为高山河流峡谷地貌，地势东、南及北侧高，中部及西侧低。

地处降曲与支沟交汇处，中部地势平缓，东、南及北侧斜坡发育，坡度一般40°～60°。

河谷宽约50m～200m，两侧斜坡坡度较陡，右岸斜坡坡度约25°，左岸斜坡坡度45°～60°。

已有泉眼主要分布于漫滩上。

勘查区内构造作用强烈，褶皱、断裂发育，新构造活动亦较活跃。

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)在矽卡岩型矿床勘查中的应用

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)在矽卡岩型矿床勘查中的应用

可控源音频大地电磁测深（CSAMT）在矽卡岩型矿床勘查中的应用可控源音频大地电磁测深方法是一种电阻率测深方法，应用基础是利用岩矿石间的差异确定成矿有利地段。

矽卡岩矿床主要是在中酸性-中基性侵入岩类与碳酸盐类岩石（或其他钙镁质岩石）的接触带及附近，由于含矿气水溶液进行交代作用形成的矿床。

矽卡岩型矿床的构成，让它的矿体和围岩具有鲜明的电阻率差异，所以在矽卡岩型矿床中运用可控源音频大地电磁测深方法可以很直观的在反演电阻率剖面上将矿体和围岩区分开来，为进一步找矿工作提供地球物理依据。

标签：可控源音频大地电磁测深矽卡岩型矿床本次勘查区位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗东北部，矿床类型为矽卡岩型铁锌多金属矿，矿体产于燕山早期黑云母花岗岩体与中泥盆统塔尔巴特组下岩段地层的外接触带内，矿带走向与花岗岩体边缘基本平行。

1地质概况1.1地质特征矿区内出露主要地层有：中泥盆统塔尔巴格特组下岩段（D2t）及上侏罗同布拉根哈达组（J3b）。

上侏罗系以火山熔岩和碎屑岩为主。

中下侏罗系为陆相沉积的砂岩。

中泥盆统组塔尔巴格特组，主要由大理岩、砂质板岩、变质砂岩等组成。

它是与花岗岩岩浆起接触交代变质作用形成矽卡岩型铁、多金属矿床的直接围岩。

矿区内褶皱构造的走向与北东向区域构造线方向基本相同；矿区内主要有北东向和北西向两组断层，北西向断层以平推断层为主，而北东向断层则以逆断层为主。

矿区内岩浆岩比较发育，侵入岩和喷出岩均有出露。

侵入岩主要有华力西期的辉长岩和燕山早期的黑云母花岗岩、石英闪长岩、闪长岩及其派生脉岩等；喷出岩有中泥盆世的海相火山碎屑岩和上侏罗世的陆相火山岩。

1.2地球物理特征电法（电磁法）资料解释主要根据电阻率和极化率的相对变化，结合已知地质资料进行综合推断。

区域性岩石电性统计结果表明，区内围岩（火山岩、大理岩）和岩浆岩均为相对高电阻、低极化。

而区内矿石大多由低阻矿物组成，矿体多赋存于断裂破碎带或岩性接触带上，矿体和赋矿构造均显示相对低阻；同时金属矿产多富含金属硫化物或与金属硫化物共生，矿（化）体极化率相对较高。

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计资料

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计资料

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。