《CSAMT法》PPT课件

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可控源音频大地电磁法（ControlledSourceAudio-FrequencyMagnetoTellurics） OutlineCSAMT法概述CSAMT法基本原理野外工作方法技术应用实例 CSAMT是在AMT基础上发展起来的一种人工源频率测深方法。1950年代，在卡尼亚（LCagniard）论文的基础上，发展形成了基于观测天然场大地电场和磁场正交分量，计算视电阻率的大地电磁测深方法。在音频（n×10-1～n×103Hz）范围内，大地电磁场相对较弱，同时，人为干扰较大。为了克服上述困难，1970年代初，DWStrangway教授和他的学生MAGoldstein提出沿用AMT的测量方式，观测人工供电产生的音频电磁场，由于所观测的电磁场频率、场强和方向由人工控制，其观测的方式与AMT相同，所以称其为可控源音频大地电磁测深。CSAMT法可以采用磁性源或电性源两种人工场源，目前实际主要应用电性源可控源音频大地电磁测深法。目前大多采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy。利用电场振幅Ex和磁场振幅Hy计算卡尼亚阻抗电阻率ρs，电场相位Hp和磁场φs计算卡尼亚阻抗相位。阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算反演电阻率参数，利用反演电阻率进行地质推断解释。CSAMT法概述 工作效率高，利用一个偶极发射，可以在4个很大的扇形区域内测量勘探深度范围大，几十米到二三千米垂向分辨率高，10%～20%之间水平分辨率高。约等于接收电偶极长度地形影响小，易于校正高阻层的屏蔽作用小立体观测，面积性的CSAMT相当于一种3D的立体地电填图CSAMT法优点 必须需要发射发射端附近存在的导体可能会带来对发射源的干扰过渡区修正比较困难场源效应的影响，主要包括：非平面波效应、场源附加效应、阴影效应CSAMT法缺点 基本原理CSAMT法是通过沿一定方向（设为X方向）布置的接地导线AB向地下供入某一音频f的谐变电流I＝I0e-iωt(角频率ω＝2πf)；在其一侧或两侧60o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：和阻抗相位在音频段内（n×10-1~n×103Hz)逐次改变供电和测量频率便可测出ρs和φz随频率的变化，完成频率测深观测。 TE模式（Ex，Hy，Hz）TM模式（Hx，Ey，Ez）二维情况下极化模式划分 几个概念Impedance(阻抗)Resistivity(电阻率)SkinDepth（趋肤深度） 原理图在A点（近区），接近发射机，一般认为信号具有几何学和电阻率的功能。响应和研究深度与频率无关。在过渡区（B）电和磁以及研究深度具有几何学，电阻率和频率的功能。在远区（C），大地电磁方法能被使用。区域被认为具有电阻率和频率的功能。 CSAMT(MT/AMT)CS=ControllableSourceMT=megnetelluricsounding(400Hz~0.000001Hz)A=Audio(10000Hz~1000Hz)平面波，垂直入射，阻抗定义场源：太阳风引起地球电离层电性规律分布垂直入射：依据Snell定律阻抗定义：电场/磁场两个模式：TE/TMHxZyxEyTEModeExZxyHyTMMode CSAMTCSAMT/EMAP/EH4目前国内一般作标量的TM模式测量，效率高横向分辨率较好，纵向较差，结合相位避开近区和过渡带避免过低频率远区才满足MT/AMT假设，为频率测深过渡区为综合效应近区频率和测深无关，而和极距有关低频直线上升 野外工作方法技术观测方式勘探深度频率范围覆盖范围 CSAMT6公里之外认为是远区超过60度角非平面波AB长度约2-3km由于是TM模式测线必须垂直断层走向TXU-30AB30°6km2~3km 标量CSAMT1个发射源1个电位方向每次调整点位有1个磁场测量ScalarCSAMT 矢量CSAMT1个发射源2个电位方向每次调整点位测量2个方向磁场 张量CSAMT2个发射源2个电位方向每次调整点位有2个磁场测量 发射有效区标量Ex/Hy 发射有效区Ey/Hx 发射有效区矢量标量Ex/Hy标量Ey/Hx 矢量CSAMT有效的矢量CSAMT数据是被限制在可见的四个区域内 电道距离(=一个点位)磁道标量CSAMT野外布置示意图 要点发射端（AB极）应该和接收端测线尽可能的平行。要求偏差15度以内。保证整个接收线是布置在“梅花”状区域内。发射机通常离接收测线5-8km。如果偶极不可用，则可以使用线圈做发射源。但是线圈发射源的效率非常低，需要电流达到偶极源的10倍才能达到相同的效果。 CSAMTDesignDepth:Skindepth=δH＝503(ρ/f)0.5mδH有效＝δH/20.5=356(ρ/f)0.5m1°接收极距a=点距，它与横向分辩力相关；2°发射长度AB＝1/4～1/3倍收发距长度，2～3km场强大，信号强；粗线2ohm/Km,AB=2000m较好。3°收发距，指收发测线之间的线距r①尽量保证目标探测频段处在远区，r＞6～7倍最大目标探深。②保证观测信号够强(发射电流要求) 勘探深度CSAMT法的勘探深度与大地电阻率和信号频率有关并按Bostick深度公式计算。理论上，只要频率足够低，勘探深度可达数十公里。但实际大约在10m～3Km。 频率范围适于远区数据适于远区和过渡带数据 覆盖范围确定最低频率fL后，fL对应的趋肤深度为：对于X方向的场源，rmin受到排列方式的限制：1、旁侧（赤道）排列的Ex/Hy测量：rmin>4δ2、轴向排列的Ex/Hy测量：rmin>5δ3、Ey/Hx测量：rmin>3δ4、如果允许在过渡带观测，则对于所有的方式都可放宽到rmin>0.5δ 应用实例 Example CSAMTStatic-ShiftStatic-shiftAfterspacefilterInversion 反演电阻率与矿体及地质体关系对照 2线反演电阻率断面 UnidadTaxcoLine1:2DInversionModelResistivity 本次课到此结束，谢谢大家！