可控源音频大地电磁法介绍

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1、可控源音频大地电磁法介绍1.方法原理和仪器可控源音频大地电磁法(ControlledSourceAudio-frequencyMagnetotellurics,简称CSAMT卡尼亚电阻率测深曲线，因此又称可控源音频大地电磁测深法。该法最早是由加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学生MyaronGoldtein于1971年提出。针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT法的基础。自70年代中期起CSAMT法得到

2、了实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT法测量的仪器和解释应用软件。主要仪器是美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32两种多功能电磁仪。现以GDP-32为例说明仪器的技术指标：该仪器有八个接收通道，能够完成时域激发极化（TDIP）、频域激发极化（RPIP）、复电阻率（CR）、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量。其性能指标为工作频率0.007Hz—8192Hz,工作温度-20℃--60℃，工作湿度5%--100%，时钟稳定度∠5×10¯10∕24h,输入阻抗10Ω∕DC,动态范围190dB,最小检测信号

3、电压０.03µv、相位±0.1mard（毫弧度），最大输入信号电压±３２v,自动补赏电压±２.２５v（自动），增益１／８－６５５３６（自动）。 2.方法技术     80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到了地质普查，勘探石油、天然气、地热、金属矿床，水文，环境等方面，从而成为受人重视的一种地球物理方法。目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段，在许多矿山取得了很好的效果。可控源音频大地电磁测深法是以有限长地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深法。需要考虑的装置是：测

4、点距：２０－１００米供电电极距：（AB）：１０００－３０００米接收电极距（MN）：２０－１００米可测扇区的夹角（Ø）≤１５°我们可以用图1来说明最常用的一种赤道偶极装置进行标量CSAMT法的测量过程：场源：用发送机通过接地电极A、B向地下供交变电流，在地下形成交变电磁场。电流的频率可在一定范围内变化，通常从2-3~213Hz按2进制递变，在接地十分困难的地方可用不接地回线作垂直磁偶极子来发送电磁场。3测量：在距离AB相当远的地方进行测量。所谓“相当远”指的是在这些地方的电磁场已接近平面波，从而可使用卡尼亚电阻率计算公式并方便解释。若选用直

5、角坐标系，X轴平行AB，Z轴垂直向下，那么标量测量是在测点测量每一频率的电场分量EX和正交的磁场分量HY，并按： 计算卡尼亚电阻率。式中f为频率。根据需要，可以分别以相互垂直的两组场源供电，对每个场源都测量5个电磁场分量，从而形成张量CSAMT测量。张量测量虽然信息量丰富，但工作效率低。作为一种简化，可以测一组场源的电、磁场分量组成矢量CSAMT测量。实际应用中，面积性的标量CSAMT法也可取得良好的地质效果。概括起来，CSAMT法主要有如下特点：1.工作效率高。用一个发射偶极子供电，可在它周围的四个很大的扇形区域内测量。在进行测量时，只

6、需移动接收机，便可进行面积性测深工作，从而得到地下电性的立体分布情况。2.勘探深度范围大。CSAMT法有效勘探深度的影响因素包括地电构造、噪声水平、发送机功率、接收机灵敏度、精度和抗干扰能力等。从理论上，其探测深度大致为:其中r为大地电阻率，f为工作频率。因此，对于目前所用的频率范围(如从0.125Hz~4096Hz)及可能达到的发送功率，其探测深度范围为几十米至2-3公里。3.垂向分辨能力好。CSAMT法垂向分辨能力与多种因素有关。如果把可探测对象的厚度与其埋深之比定义为垂直向分辨率，那么，粗略地讲，它大约为20%至10%。4.水平方向

7、分辨率高。一般的人工场源电法的水平分辨率除受地电条件制约外，还受收距及接收电偶极子大小的影响。CSAMT法的水平分辨力与发收距无关，约等于接收电偶极子距离。5.地形影响小。由于卡尼亚电阻率相当于对观测值进行了归一化，同步的地形影响大大减弱；由于是平面波场，测区内地形影响也较小。6.高阻电屏蔽作用小。CSAMT法使用的是交变电磁场。因而可以穿过高阻层，特别是高阻薄层。有些用直流电法无法探测到的高阻薄层下的地质体，用CSAMT法能很好解决这一问题。与直流电法相比，以上这些特色均属明显优点，因而CSAMT法不但可以取得良好地质效果，且应用前景也

8、是广阔的。然而，由于使用人工场源，不可避免地带来了很多负面效应，如近场源的非波区效应、场源附加效应。另外，频域电法中的静态效应也是十分麻烦的问题，在资料处理与解释中须十分谨慎。33