可控源音频大地电磁csamt_精品.docVIP

可控源音频大地电磁法 一、方法概述 可控源音频大地电磁法（CSAMT）是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）的基础上发展起来的一种人工源频率域测深方法。本世纪50年代，在卡尼亚（L.Cagniard）著名论文[1]的基础上，发展形成了基于观测超低频天然大地电场和磁场正交分量，计算视电阻率的大地电磁法。所观测大在电磁场的场源，主要是与太阳辐射有关的大气高空电离层中带电离子的运动有关。其频率范围从n10-4～n102HZ。由于很低，MT法的探测深度很大，达数十公里乃至一百多公里，是研究大地构造的经济和有效的手段。近年来，它也用于研究油气构造和地热探测。不地，由于其频率偏低，对浅层的分辨能力较差，而且生产率较低。 为了更好地研究人类当前采矿活动深度范围内（几十米至几千米）的地电构造，在MT法的基础上，形成了音频大地电磁法（AMT）。其工作方法、观测参数和MT法相同。不过，它观测主要由于雷电作用产生的音频（n10-1～n103HZ）大地电磁场。因为它的工作频率较高，故其探测深度对资源勘查比较合适，而且生产效率也比MT法高。但另一方面，在音频段内，天然大地电磁场的强度较弱，同时，人文干扰强度较大。很低的信噪比使AMT法的野外观测往往十分困难，为了取得符合质量要求的观测数据，需要采用多次叠加技术，一个测深点的观测往往要用四、五个小时，甚至更长的时间。 为了克服AMT法的上述困难，70年代初，加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学生M.A.Goldstein[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。由于所观测电磁场的频率、场强和方向可由人工控制，而其观测方式又与AMT法相同，故称这种方法为可控源音频大地电磁法（CSAMT）。CSAMT法采用的人工场源有磁性源和电性源两种。磁性源是在不接地的回线或线框中，供以音频电流，产生相应频率的电磁场。磁性源产生的电磁场随距离衰减较快，为保持较强的观测信号，场源到观测点的距离（收发距）r一般较小（n102m），故其探测深度较小（），主要用于解决水文、工程或环境地质中的浅层问题。电性源是在有限长（1～3km）的接地导线中供音频电流，以产生相应频率的电磁场，通常称其为电偶极或双极源。视供电电源功率（发送功率）不同，电性源CSAMT法的收发距可达几到十几公里，因而探测深度较大（通常可达2km），主要用于地热、油气藏和煤田探测及固体矿产深部找矿。目前，电性源CSAMT法应用较多。 图2-1示出了最简单的电性源CSAMT法标量测量的布置平面图。通过沿一定方向（设为X方向）布置的接地导线AB向地下供入某一音频的谐变电流 (角频率)；在其一侧或两侧600张角的扇形区域内，沿X方向布置测线，逐个测点观测沿测线（X）方向相应频率的电场分量EX和与之正交的磁场分量HY，进而计算卡尼亚视电阻率 （2-1） 和阻抗相位 （2-2） 式中， ，和，分别为，的振幅和相位；是大地的磁导率，通常取为。在音频段内（）逐次改变供电和测量频率，便可测出和随频率的变化，完成频率测深观测。 实际测量中，通常用多道仪器同时观测沿测线布置的6～7对相邻测量电极间的和位于该组测量电极（简称“排列”）中部一个磁探头的（见图2-1）。由于磁场沿测线的空间变化一般不大，故此近似代表整个排列各测点的正交磁场分量，以计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位。这样，一次测量便能完成整个排列6～7个测点的观测。 除标量测量外，还可依照AMT的方式作矢量测量（对一个方向（X）的双极源，在每个测点观测相互正交的两个电场分量，和三个磁场分量，，）和张量测量（分别用相互正交的（X和Y）两组双极源供电，对每一场源依次观测，和， ，）。后两种测量方式可提供关于二维和三维地电特征的丰富信息，适用于详细研究复杂地电结构。不过，其生产效率大大低于标量测量，所以生产中很少使用。一般所说的CSAMT法都是指标量测量方式。 在CSAMT法中，增大供电电极距AB和电流I，可使待测电磁场信号足够强，达到必要的信噪比。所以野外观测较易进行，一般完成一整套频率的测量只需一个小时左右。加之，敷设一次供电线路，能观测一块相当大的测区，更有利于提高生产效率。通常，一个台班可完成几个乃至十个排列的观测，即完成数十个频率测深点。由于生产效率高，一般CSAMT法的测点距取得较小（常常与测量电极距MN相同，为），所以它兼有测深和剖面测量双重性质，即垂向和横向的分辨都较高，适用于地电构造立体填图，研究地下电性的三维空间分布。 采用人工场源作AMT测量，虽有信号较强，易于观测和生产效率较高等优点，但也引入