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文檔簡介
1、4.1.4.2音頻大地電磁測深(AMT)方法一、地質(zhì)任務(wù)1 .建立重點工作區(qū)的三維地質(zhì)填圖的電性分布基本數(shù)據(jù)體,給出盆地及其邊緣的基本建造。2 .確定基巖面埋深、隱伏斷裂、等深部地質(zhì)構(gòu)造問題。二、數(shù)據(jù)采集的技術(shù)設(shè)計1 .音頻大地電磁測深(AMT)(1)收集相關(guān)資料a、地質(zhì)資料b、鉆孔及測井資料c、物探資料d、巖石物性資料e、測繪資料(2)測區(qū)踏勘:了解施工條件(地形、交通、居民、氣候等);調(diào)查對大地電磁信號有影響的干擾源及分布范圍。(3)進行正演計算:利用收集到的巖石電性資料,擬定測區(qū)地電模型,進行正演計算,研究所需要探測的主要電性標(biāo)志層在大地電磁測深曲線顯示特征,合理設(shè)計觀測頻段。(4)分析
2、測區(qū)的噪聲水平,研究重復(fù)觀測可能達到的精度,確定檢查點誤差。(5)考慮測區(qū)干擾情況,需采取提高觀測質(zhì)量的措施,必要時可設(shè)計一定數(shù)量的遠參考道法測點。(6)考慮深、淺點相間合理布設(shè)測點和頻段(20kHz0.001Hz)。三、野外工作方法:2 .測線、測點布置(1)測線與測點應(yīng)按設(shè)計書規(guī)定進行布置,根據(jù)實際情況允許少量在一定范圍內(nèi)調(diào)整,面積測量測線的移動,在相應(yīng)比例尺的圖上不超過0.5cm;路線測量測點挪動不超過二分之一點距。(2)面積測量時,測區(qū)范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有意義的異常應(yīng)及時加密測線,至少應(yīng)有三個測點(不同測線)在異常部位。(3)如大地電磁測深曲線異?;蚴ミB續(xù)性,必須加密測點。(4)測點不能選在
3、山頂或狹窄的溝底,應(yīng)選周圍開闊,至少是兩對電極范圍內(nèi)比較平坦相對高差與極距之比小于10%的地方布點。(5)選點應(yīng)考慮布極范圍內(nèi)地表土質(zhì)均勻,點位不能設(shè)置在明顯的局部非均勻體旁。(6)所選測點應(yīng)遠離干擾源,要求如下:a.離開大的工廠、礦山、電氣鐵路、電站2km以上。b.離開廣播電臺、雷達離開廣播電臺、雷達站1km以上c.離開高壓電力線500m以上d,離開繁忙的公路200m以上(7)在進行面積測量時,測點平面坐標(biāo)和高程的測定,應(yīng)采用實測(衛(wèi)星定位儀或經(jīng)緯儀觀測);在進行路線測量時,可在比成圖比例尺高一倍的大比例尺地形圖上定點,但應(yīng)保證在規(guī)定比例尺的圖上,坐標(biāo)偏差小于1mm,高程誤差不超過一個等高線
4、距。(8)作完的測點,應(yīng)埋設(shè)木樁,樁上標(biāo)明測點編號,觀測日期和施工單位。3 .觀測裝置的敷設(shè)(1)十字型裝置:水平方向的兩對電極和兩磁傳感器(以下簡稱磁棒)分別互相垂直敷設(shè),其方位偏差不大于1o,水平磁棒頂端距中心點8m-10m。如兩對電極和水平磁棒按正北(x)正東(Y)向布置,垂直磁棒(z一向下)則應(yīng)安放在方位角2250,距測點中心不超過10m的位置(2)在施工中不適宜十字形敷設(shè)時,可采用L型,T型裝置(圖2,圖3),或斜交裝置,其斜交角應(yīng)大于700,方位偏差均應(yīng)小于10。(3)接收電極距應(yīng)根據(jù)觀測信號強弱和噪聲水平來確定,一般在50A-300m±間選擇,如測點周圍地表起伏不平,應(yīng)
5、按實測水平距布極,極距誤差應(yīng)小于1%.(4)電極接地電阻要求不大于2000歐姆,在沙漠、戈壁、高阻巖石露頭區(qū),應(yīng)采用多電極并聯(lián),電極四周墊土,周圍澆水來降低電阻。(5)電極應(yīng)埋人士中20cm-30cm,保持與土壤接觸良好,兩電極埋置條件基本相同,不能埋在樹根處、流水旁、繁忙的公路邊和村莊內(nèi),同時應(yīng)避免埋設(shè)在溝、坎邊。(6)應(yīng)在觀測前埋設(shè)好電極和磁棒,觀測時如發(fā)現(xiàn)仍有不穩(wěn)定現(xiàn)象,應(yīng)檢查電極埋設(shè)質(zhì)量和接地條件,經(jīng)處理達到穩(wěn)定再記錄。(7)水平磁棒入土深度為30cm,用水平儀校準(zhǔn)保證水平;垂直磁棒入土深度為磁棒長度的1/2以上,上端用土埋實,應(yīng)保證垂直。(8)電極聯(lián)線,磁棒聯(lián)線及接入儀器或前放盒的電
6、纜均不能懸空,不能并行放置,每隔3m-5m需用土或石塊壓實,防止晃動。4 .觀測(1)儀器到達測點,電極、磁棒的布設(shè)聯(lián)結(jié)工作就緒后,應(yīng)檢查:a)電道,磁道信號線與屏蔽層的絕緣度應(yīng)大于1MC;b)各信號線與地的電阻應(yīng)大于11;c)電極、磁棒、信號線的埋蹬和敷設(shè)是否符合上面(5)(8)條的要求。(2)觀測記錄前應(yīng)檢查儀器與傳輸線聯(lián)結(jié)是否牢固,儀器啟動后應(yīng)按儀器操作說明書進行各項測試,如噪聲測試、增益測試、電極比較、極性比較等。(3)觀測時讀入記錄頭段的各種參數(shù),必須齊全正確。(4) 一個測點上大地電磁場的觀測需連續(xù)進行,應(yīng)選擇干擾背景比較平靜的時問記錄。(5)每個測點應(yīng)達到完成地質(zhì)任務(wù)必須觀測的最
7、低頻率。(6)每一頻點應(yīng)有足夠的迭加次數(shù),特別是低頻段數(shù)據(jù)質(zhì)量,如達不到要求應(yīng)延長觀測時間(迭加次數(shù)不得少于3次)。(7)在觀測進程中,隨時注意監(jiān)視各道變化,如遇記錄道反向、飽和、嚴(yán)重干擾等現(xiàn)象應(yīng)及時補測。(8)從監(jiān)視屏幕上(或打印結(jié)果)分析視電阻率,相位曲線質(zhì)量,如不符合設(shè)計要求應(yīng)進行重測。(9)遠參考道法工作,參考點與測點觀測記錄應(yīng)同步。(10)一個測點觀測完成后,應(yīng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄到磁帶上一盤存檔.另復(fù)制一盤用于資料處理。磁帶盤上應(yīng)貼標(biāo)簽,注明施工單位、測區(qū)、測線號、測點號、磁帶編號、帶的種類、組號、操作員姓名、日期等。(11)操作員和測量員要認(rèn)真填寫工作記錄和測點布置記錄要求。字跡清楚,符號
8、正確.沒有涂改現(xiàn)象。采集精度指標(biāo):(1)檢查點應(yīng)是同一測點,不同日期,重新布極進行的重復(fù)觀測點。(2)所作檢查點,要求在測區(qū)面積內(nèi)分布均勻,并應(yīng)選在干擾相對平靜的地區(qū),不能集中在一段時間內(nèi)作。(3)檢查點數(shù)不得少于全測區(qū)坐標(biāo)點的3%(4)檢查點與被檢查點的全頻視電阻率曲線及相位曲線,應(yīng)形態(tài)一致.對應(yīng)頻點的數(shù)值接近,但經(jīng)編輯、插值后檢查點與被檢查點同一極化的均方相對誤差不應(yīng)大于5%0誤差計算公式如下:冽二士Ji/-丫2再白(A)式中,1=L2*小(頻點),鳥(原測點第i個頻點視電阻率和相位),乂(檢j_4-4查點第i個頻點視電阻率和相位),N。探測深度:主要探測地下3000米以內(nèi)的地電結(jié)構(gòu).測地
9、工作:采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定測點坐標(biāo)位置。四、所用儀器準(zhǔn)備采用德國Metronix的GMS-07e儀器,該儀器具有高度靈活性,適于多種傳感器配置,它的可擴展性和模塊化設(shè)計理念使得它能夠根據(jù)用戶的需求而不斷升級,其使用元器件種類的減少也大大簡化了對備件的需求。它覆蓋了從0.0001Hz到300KHz寬廣的頻率范圍,具有杰出的低噪聲特性、極低的溫度漂移以及整個溫度范圍和時間范圍內(nèi)非常穩(wěn)定的傳輸函數(shù)。主要功能特性:使用24位A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)確保獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù);系統(tǒng)噪聲很低,可以在大地電磁測量所謂的“死帶”中得到最好的結(jié)果;通頻帶很寬,覆蓋范圍DC250kHz;可以作為獨立系統(tǒng)工作,也可以多個AD
10、U-07e通過局域網(wǎng)LAN或無線局域網(wǎng)WLAN組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步工作;可以通過任意的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問和控制ADU-07e主機,無需其他軟件;多個獨立系統(tǒng)可以GPSa現(xiàn)精確時鐘同步;兼容Metronix所有類型傳感器;自動記錄,無需人員值守;在USB存儲設(shè)備中預(yù)置時間表,可以實現(xiàn)即插即錄;實時自檢和包括傳感器在內(nèi)的自行標(biāo)定;可選的自動補償電極極化電位;可選的數(shù)據(jù)實時顯示、處理;12V電瓶供電,每臺ADU包括傳感器在內(nèi)只需一個電瓶供電;集成、輕便、耐用、防水外殼;低功耗;工作溫度范圍40c+70C;可以實現(xiàn)多方法觀測,包括MTAMTEMAPCSAMTRMT主要儀器技術(shù)指標(biāo):頻率范圍直流250kHz;數(shù)
11、據(jù)采集道每個ADU07的有10個通道,多個主機可以聯(lián)網(wǎng)工作帶寬低頻(LF):直流500Hz全頻(MF):0.001Hz20kHz高頻(HF):1Hz250kHz,通過數(shù)字濾波可以建立亞頻帶模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器LF:24位(最大2048個樣/秒)MF24位(最大6553歐樣/秒)HF:24位(最大52428階樣/秒)每個通道一個A/D轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍>130dB輸入噪聲低頻ADB0.1<f<2kHz,64倍增益高頻ADBf>1kHz全頻板ADBca.0.1Hz,20kHz輸入阻抗低頻ADB>100M全頻板ADB>10,100MQ高頻ADB>10M標(biāo)準(zhǔn)電壓
12、范圍(1益1)+/-1.25V和+/-10V控,根據(jù)傳感器類型自動識別系統(tǒng)計算機32位低耗嵌入式控制器和LINUXM乍系統(tǒng)存貯介質(zhì)內(nèi)置4G£更高存儲卡,可以通過US外接大容量存儲器檢測措施開機自動檢測系統(tǒng)所有主要功能,包括傳感器和顯示結(jié)果,自動創(chuàng)建檢測日志。標(biāo)aE自動標(biāo)定網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)的10切直雙絞電纜,或更局的RJ455線局域網(wǎng)(選配)同步GP時鐘同步,每個秒脈沖30ns誤差,同時記錄點位接口一個或兩個RJ4刎絡(luò)接口三個磁傳感器接頭(10#)四個電場輸入端(6針)一個多功能接頭可控制五個數(shù)據(jù)通道(30針)一個接地端三個帶肩反極性保護的12Vt壓輸入端一個NffiGPS&入接口
13、一個N®無線局域網(wǎng)輸入接口兩個A®USB2.0俞入接口,一個覬USB2.0俞入接口顯示兩行16個字母數(shù)字字符顯示儀器狀態(tài)外殼堅固耐用的防水塑料外殼重量6.5kg外形尺寸406*330*174mm輸入電壓9V,15VDC功耗4,20W取決于工作方式工作溫度-40,70C五、數(shù)據(jù)處理解釋的特色或工作方法;1.音頻大地電磁測深(AMT)基本的處理流程如下:1)資料的預(yù)處理:由于天然電磁場信號強度弱、頻帶寬,在外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的過程中不可避免的會受到各種各樣噪聲的污染。復(fù)雜多樣的噪聲影響往往使觀測的重復(fù)性變差、阻抗的估算分散,不能客觀地反映地下電性分布的情況,甚至可能會得出錯誤的結(jié)果。
14、鑒于此,將對如何提高大地電磁信號的信噪比進行大量研究,擬開展諸如遠參考法,Robust法,小波分析法,高階統(tǒng)計量法,希爾伯特-黃變換法等去噪方法的研究。2)靜態(tài)效應(yīng)的壓制與消除:擬采取空間濾波方法和小波分析的方法進行靜態(tài)效應(yīng)的壓制與消除。靜態(tài)效應(yīng)是一種由局部原因引起的局部效應(yīng),在廣大區(qū)域上這種局部效應(yīng)會被平均掉,因此,通過空間濾波的方法進行壓制靜態(tài)效應(yīng)有較好的效果。同時,采用小波多分辨分析的方法,小波基可以用來同時處理時頻分析,它不僅同時具有時頻局部化和多分辨功能,還有很多其他的有點,比如:簡單、靈活、隨意等特點。小波能夠?qū)Ω哳l部分采取逐漸精細(xì)的時域步長,故而,它具有聚焦到分析對象的任意細(xì)節(jié)能力,因此采用小波變換的方法進行靜態(tài)效應(yīng)的壓制和消除具有良好的效果。3)基于TE模式和TM模式的二維聯(lián)合反演成像方法。目前大多數(shù)反演方法屬于線性方法,對于非線性的反演問題,首先要把正問題線性化,構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及線性方程組。對于實際的大地電磁非線性問題而言,這是非常近似的。另外,傳統(tǒng)方法大部分采用單一模式的正演和反演,兩種模式反演結(jié)果可能出現(xiàn)不一致,誤差較大。本項目擬采用非線性共腕梯度
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