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, 簡稱CSAMT卡尼亞電阻率測深曲線，因此又稱可控源音頻大地電磁測深法。該法最早是由加拿大多倫多大學的D. W.Strangway教授和他的學生Myaron Goldtein于1971年提出。針對大地電磁測深法場源的隨機性和信號微弱，以致觀測十分困難這一狀況，他們提出了一種改變方案采用可以控制的人工場源。從而在理論和實踐兩方面奠定了CSAMT法的基礎(chǔ)。自70年代中期起CSAMT法得到了實際應用，一些公司相繼生產(chǎn)用于CSAMT法測量的儀器和解釋應用軟件。主要儀器是美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-16和 GDP-32兩種多功能電磁儀?，F(xiàn)以GDP-32為例說明儀器的技術(shù)指標：該儀器有八個接收通道，能夠完成時域激發(fā)極化（TDIP）、頻域激發(fā)極化（RPIP）、復電阻率（CR）、瞬變電磁法（TEM）、可控源音頻大地電磁法（CSAMT）測量。其性能指標為工作頻率0.007Hz8192Hz,工作溫度-20-60，工作濕度5%-100%，時鐘穩(wěn)定度5101024h,輸入阻抗10 D C ,動態(tài)范圍190dB,最小檢測信號電壓.03v、相位0.1mard（毫弧度），最大輸入信號電壓v,自動補賞電壓.v（自動），增益（自動）。 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，應用領(lǐng)域也擴展到了地質(zhì)普查，勘探石油、天然氣、地熱、金屬礦床，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。目前在我國已將本方法作為危機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大地電磁測深法是以有限長地電偶極子為場源,在距偶極中心一定距離處同時觀測電、磁場參數(shù)的一種電磁測深法。需要考慮的裝置是：測點距：米供電電極距：（AB）：米接收電極距（MN）：米可測扇區(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行標量CSAMT法的測量過程：場源：用發(fā)送機通過接地電極A、B向地下供交變電流，在地下形成交變電磁場。電流的頻率可在一定范圍內(nèi)變化，通常從2-3213Hz按2進制遞變，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。測量：在距離AB相當遠的地方進行測量。所謂“相當遠”指的是在這些地方的電磁場已接近平面波，從而可使用卡尼亞電阻率計算公式并方便解釋。若選用直角坐標系，X軸平行AB，Z軸垂直向下，那么標量測量是在測點測量每一頻率的電場分量EX和正交的磁場分量HY，并按： 計算卡尼亞電阻率。式中f為頻率。根據(jù)需要，可以分別以相互垂直的兩組場源供電，對每個場源都測量5個電磁場分量，從而形成張量CSAMT測量。張量測量雖然信息量豐富，但工作效率低。作為一種簡化，可以測一組場源的電、磁場分量組成矢量CSAMT測量。實際應用中，面積性的標量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：1. 工作效率高。用一個發(fā)射偶極子供電，可在它周圍的四個很大的扇形區(qū)域內(nèi)測量。在進行測量時，只需移動接收機，便可進行面積性測深工作，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)送機功率、接收機靈敏度、精度和抗干擾能力等。從理論上，其探測深度大致為:其中r為大地電阻率，f為工作頻率。因此，對于目前所用的頻率范圍(如從0.125Hz4096Hz)及可能達到的發(fā)送功率，其探測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)。如果把可探測對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于對觀測值進行了歸一化，同步的地形影響大大減弱；由于是平面波場，測區(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。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，因而CSAMT法不但可以取得良好地質(zhì)效