可控源音頻大地電磁法介紹.doc

可控源音頻大地電磁法介紹 1.方法原理和儀器可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 簡(jiǎn)稱CSAMT卡尼亞電阻率測(cè)深曲線，因此又稱可控源音頻大地電磁測(cè)深法。該法最早是由加拿大多倫多大學(xué)的D. W.Strangway教授和他的學(xué)生Myaron Goldtein于1971年提出。針對(duì)大地電磁測(cè)深法場(chǎng)源的隨機(jī)性和信號(hào)微弱，以致觀測(cè)十分困難這一狀況，他們提出了一種改變方案采用可以控制的人工場(chǎng)源。從而在理論和實(shí)踐兩方面奠定了CSAMT法的基礎(chǔ)。自70年代中期起CSAMT法得到了實(shí)際應(yīng)用，一些公司相繼生產(chǎn)用于CSAMT法測(cè)量的儀器和解釋應(yīng)用軟件。主要儀器是美國(guó)Zonge公司生產(chǎn)的GDP-16和 GDP-32兩種多功能電磁儀。現(xiàn)以GDP-32為例說明儀器的技術(shù)指標(biāo)：該儀器有八個(gè)接收通道，能夠完成時(shí)域激發(fā)極化（TDIP）、頻域激發(fā)極化（RPIP）、復(fù)電阻率（CR）、瞬變電磁法（TEM）、可控源音頻大地電磁法（CSAMT）測(cè)量。其性能指標(biāo)為工作頻率0.007Hz8192Hz,工作溫度-20-60，工作濕度5%-100%，時(shí)鐘穩(wěn)定度5101024h,輸入阻抗10 D C ,動(dòng)態(tài)范圍190dB,最小檢測(cè)信號(hào)電壓.03v、相位0.1mard（毫弧度），最大輸入信號(hào)電壓v,自動(dòng)補(bǔ)賞電壓.v（自動(dòng)），增益（自動(dòng)）。 2.方法技術(shù) 80年代以來，方法理論和儀器都得到了很大發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展到了地質(zhì)普查，勘探石油、天然氣、地?zé)帷⒔饘俚V床，水文，環(huán)境等方面，從而成為受人重視的一種地球物理方法。目前在我國(guó)已將本方法作為危機(jī)礦山深部資源勘探的重要手段，在許多礦山取得了很好的效果?？煽卦匆纛l大地電磁測(cè)深法是以有限長(zhǎng)地電偶極子為場(chǎng)源,在距偶極中心一定距離處同時(shí)觀測(cè)電、磁場(chǎng)參數(shù)的一種電磁測(cè)深法。需要考慮的裝置是：測(cè)點(diǎn)距：米供電電極距：（AB）：米接收電極距（MN）：米可測(cè)扇區(qū)的夾角（）我們可以用圖1來說明最常用的一種赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量CSAMT法的測(cè)量過程：場(chǎng)源：用發(fā)送機(jī)通過接地電極A、B向地下供交變電流，在地下形成交變電磁場(chǎng)。電流的頻率可在一定范圍內(nèi)變化，通常從2-3213Hz按2進(jìn)制遞變，在接地十分困難的地方可用不接地回線作垂直磁偶極子來發(fā)送電磁場(chǎng)。測(cè)量：在距離AB相當(dāng)遠(yuǎn)的地方進(jìn)行測(cè)量。所謂“相當(dāng)遠(yuǎn)”指的是在這些地方的電磁場(chǎng)已接近平面波，從而可使用卡尼亞電阻率計(jì)算公式并方便解釋。若選用直角坐標(biāo)系，X軸平行AB，Z軸垂直向下，那么標(biāo)量測(cè)量是在測(cè)點(diǎn)測(cè)量每一頻率的電場(chǎng)分量EX和正交的磁場(chǎng)分量HY，并按： 計(jì)算卡尼亞電阻率。式中f為頻率。根據(jù)需要，可以分別以相互垂直的兩組場(chǎng)源供電，對(duì)每個(gè)場(chǎng)源都測(cè)量5個(gè)電磁場(chǎng)分量，從而形成張量CSAMT測(cè)量。張量測(cè)量雖然信息量豐富，但工作效率低。作為一種簡(jiǎn)化，可以測(cè)一組場(chǎng)源的電、磁場(chǎng)分量組成矢量CSAMT測(cè)量。實(shí)際應(yīng)用中，面積性的標(biāo)量CSAMT法也可取得良好的地質(zhì)效果。概括起來，CSAMT法主要有如下特點(diǎn)：1. 工作效率高。用一個(gè)發(fā)射偶極子供電，可在它周圍的四個(gè)很大的扇形區(qū)域內(nèi)測(cè)量。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需移動(dòng)接收機(jī)，便可進(jìn)行面積性測(cè)深工作，從而得到地下電性的立體分布情況。2. 勘探深度范圍大。CSAMT法有效勘探深度的影響因素包括地電構(gòu)造、噪聲水平、發(fā)送機(jī)功率、接收機(jī)靈敏度、精度和抗干擾能力等。從理論上，其探測(cè)深度大致為:其中r為大地電阻率，f為工作頻率。因此，對(duì)于目前所用的頻率范圍(如從0.125Hz4096Hz)及可能達(dá)到的發(fā)送功率，其探測(cè)深度范圍為幾十米至2-3公里。3. 垂向分辨能力好。CSAMT法垂向分辨能力與多種因素有關(guān)。如果把可探測(cè)對(duì)象的厚度與其埋深之比定義為垂直向分辨率，那么，粗略地講，它大約為20%至10%。4. 水平方向分辨率高。一般的人工場(chǎng)源電法的水平分辨率除受地電條件制約外，還受收距及接收電偶極子大小的影響。CSAMT法的水平分辨力與發(fā)收距無關(guān)，約等于接收電偶極子距離。5. 地形影響小。由于卡尼亞電阻率相當(dāng)于對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行了歸一化，同步的地形影響大大減弱；由于是平面波場(chǎng)，測(cè)區(qū)內(nèi)地形影響也較小。6. 高阻電屏蔽作用小。CSAMT法使用的是交變電磁場(chǎng)。因而可以穿過高阻層，特別是高阻薄層。有些用直流電法無法探測(cè)到的高阻薄層下的地質(zhì)體，用CSAMT法能很好解決這一問題。與直流電法相比，以上這些特色均屬明顯優(yōu)點(diǎn)，因而CSAMT法不但可以取得良好地質(zhì)效