音频大地电磁测深法ppt
第3节-大地电磁测深法PPT课件
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4
3、MT优点
• 仪器比较轻便（省去供电设备）； • 有丰富的频谱； • 勘探深度大； • 能穿透高阻层； • 等值作用范围小； • 场源为平面波，理论相对简单。
根据波阻抗在分界面的连续性，m层底界面波阻抗
等于m+1层顶界面的波阻抗，即 Zm(zm1)Zm1
Dm
/ Cm
Z m1 Z m1
Z om Z om
e 2 km zm1
1 Z m 1 Z om e 2 km hm
Zm
Z om
1
Z m1 Z m1 Z m1
Z om
Z om
Z
. om
e 2 km hm
TM模式
E y z
i
H
x
H x z
2E
y
2E y 2z
k
2 2
E
y
0
k 2 i 2
TE模式
H y z
1E x
E x z
i
H
y
2H y 2z
k
2 1
H
y
0
k 1 i 1
Z TE
=
Ex Hy
=
-iω μρ1
Z TM
=
- Ey Hx
=
-
-iωμρ2
E ExyZ0TM
ZTEHx 0 Hy
.
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地磁层结构示意图
除与宇宙现象有关的低频场外，在地球上还有相对
高频（3-1000）的电磁场．其源可能是由工业漏电、超
节大地电磁测深法PPT课件
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3、可比性
在某一瞬间，大地电磁场在几百平方公里或更 大的范围内，振幅、频率均保持一定，且能够同 时相互对比。
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二、MT正演基本理论
1、均匀介质中的大地电磁场 引入笛卡尔坐标系，令z轴垂直向下，X—Y轴位于
地表水平面上。把麦克斯韦旋度方程展成分量形式：
Hy
1
i
Ex z
km
i
(Cm e km z
Dmekmz )
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Z xy
Ex Hy
i
km
Cm e km z Cm e km z
Dmekmz Dmekmz
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记
i
km
Zom
为第m层的特征阻抗。
Z (z) Zom
E偏振(Ey-Hx) Ex）
（TM模式）
H偏振（Hy-
（TE模式）
1 2019ρ/1yx2=/14ωμ
Z yx
2
=
1 ωμ
Ey Hx
2
2
=
ρxy
=1 ωμ
Z xy
2
=
1 ωμ
Ex Hy
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考虑到在国际单位制中，实测的磁场是B而不是H，而 H=B/µ；又除了铁磁介质外，一般岩石 µr=1，取 µ=µ0=4π×10-7H／m，ω=2π/T，并将E(mV／km) 和B(nT)用实际测量的单位代入，经过单位换算，得便
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由于平面电磁波垂直入射于均匀各向同性大地介质中， 其电磁场沿水平方向上是均匀的，即
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Ey z
电磁法勘探--可控源音频大地电磁测深法..
2.1 电磁法勘探--可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)由于天然场源的随机性和信号微弱，MT 法需要花费巨大努力来记录和分析野外数据。
为克服MT 法的这个缺点，加拿大多伦多大学教授 D.W.Strangway 和他的学生Myron Goldstein 提出了利用人工（可控）场源的音频大地电磁法（CSAMT ）。
这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在波区测量相互正交的电、 磁场切向分量， 并计算卡尼亚电阻率，以保留AMT 法的一些数据解释方法。
自20世纪70年代中期， CSAMT 法得到实际应用， 一些公司相继生产用于CSAMT 法测量的仪器和应用解释软件。
进入80年代后，该方法的理论和仪器得到很大发展，应用领域也扩展到普查、 勘探石油、 天然气、 地热、 金属矿产、 水文、 工程、 环境保护等各个方面， 从而成为受人重视的一种地球物理方法。
虽然CSAMT 法属于一种人工源的频率电磁深测， 但和通常的频率域电磁测深不同。
这主要因为CSAMT 法测量两个相互垂直的电磁场切向分量计算卡尼亚电阻率， 因而具有较强的抗干扰能力， 且更容易获得对地电变化较灵敏的相位差信息； 又由于波区电磁场十分接近平面波， 因而其资料处理、 解释也较为简便， 可以保留AMT 法中的许多解释方法。
CSAMT 和AMT 或MT 亦有不同， 根本原因是CSAMT 法使用了人工场源，因而极化方向明显，信噪比高，易于观测。
但是，由于使用了人工场源， CSAMT 法必然受场源效应影响， 这主要包括非平面波效应、 场源附加效应、 阴影效应和测深通道的弯曲。
2.2.1 CSAMT 基本理论CSAMT 有2种常用的场源——水平电偶极子和垂直磁偶极子，此处注重讨论其场的特征和快速计算方法。
2.2.1.1水平层状半空间上水平如图2.2.1所示， N 层水平层状介质中第n 层的电阻率和层厚度分别记为ρn 和h n 。
水平电偶极子（接地导线）位于层状介质表面，偶极矩为P=IdL （I 为谐变电流）。
大地电磁测深法基本原理和应用专题培训课件
可视化阶段：正在兴起。国外：Geotools、WinGLink；国内有多家， 目前渐渐成规模化推广。
从理论研究对象的复杂性程度，也可分为三个发展阶段：一维，五十年 代～八十年代；二维，九十年代～今天；三维，正在兴起
11 、 2 1 2、 2 1 3、 、 n 1 n，
相对厚度为 v11、 v2h h1 2、 、 vn1hhn1 1. 与于周是期，n有层关地的电波参长数也的用视h1电来阻度率量关系h11式本1来0h1有T 2n个量：
T f(1 , ,n ,h 1 , ,h n 1 ,T )
缺点
1、体积效应，反演的非唯一性较强 2、纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱 3、信号不稳定 、不规则，容易受到工业噪声干扰
大地电磁法的发展阶段
吉洪诺夫（苏联，1950），卡尼亚（法国人，1953） 从仪器采集系统和资料处理和管理方式，可将MT分为三个发展阶段：
手工量板阶段：五六十年代，起步阶段。模拟信号、标量阻抗 、手工 对量板法 ；
1x103
1x102
1x102
Apparent Resistivity / m
1x101
1x101
1x100
Phase / Degree
0.001
0.01
0.1
80
60
40
20
0
1
10
Period / S
100
1000
10000
A形曲线
Phase / Degree
0.001
音频大地电磁测深法
席振铢作为大地电磁测深的场源——大地电磁场大地电磁场（（又称天然场然场），），），具有很宽的频率范围具有很宽的频率范围具有很宽的频率范围，，它主要由太阳风与地球磁层地球磁层、、电离层之间复杂的相互作用电离层之间复杂的相互作用，，以及雷电活动等这些地球外层空间场源引起的区域性活动等这些地球外层空间场源引起的区域性，，乃至全球性的天然交变电磁场全球性的天然交变电磁场，，不同频率的电磁场相互迭加在一起迭加在一起，，是一个非常复杂的电磁振荡是一个非常复杂的电磁振荡。
大地电磁场入射到地下时磁场入射到地下时，，一部分被介质吸收衰减一部分被介质吸收衰减；；一部分反射到地面分反射到地面。
它带有反映地下介质电性特征的电磁场信息磁场信息，，人们通过观测地表的电人们通过观测地表的电、、磁场分量磁场分量，，来研究地下地质结构及其分布特征。
磁场电场(mv/km)频率(Hz)随着频率的降低，勘探深度在增加，这就是频率测深的原理。
埋深埋深、、产状布置测网尽量规整、、②尽量包含所有的测区地质信息尽量包含所有的测区地质信息。
网度越小越好网度越小越好。
、测深工作频率范围和电偶极距长度帮助后期资料处理与分析帮助后期资料处理与分析；；③选择工作参数电磁噪声比较平静电磁噪声比较平静，，各种人文干扰不严重各种人文干扰不严重；；选择测区内典型地质剖面；；④有一定规模的目标体存在有一定规模的目标体存在；；⑤尽量选择地形开阔尽量选择地形开阔、、起伏平野外工作方法技术1、电偶极子方向相互垂直电偶极子方向相互垂直，，要用罗盘仪定向要用罗盘仪定向。
2、电偶极子的长度用测绳测量电偶极子的长度用测绳测量，，误差误差<0.5<0.5<0.5米米。
3、磁传感器磁传感器（（磁棒磁棒））应距前置放大器大于应距前置放大器大于55米，干扰两个磁棒要埋在地下干扰两个磁棒要埋在地下，，保证其平稳保证其平稳，，用罗盘仪定向使用罗盘仪定向使Hx 磁棒相互垂直磁棒相互垂直，，误差控制在误差控制在11度，且水平且水平。
陈小斌-大地电磁测深原理及应用PPT课件
陈小斌
2009年12月23日
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主要内容
一、大地电磁测深的简单介绍 二、大地电磁测深的基本原理 三、大地电磁测深的应用情况 四、当前存在的问题和主要研究热点
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大地电磁测深的简单介绍
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大地电磁测深法（Magnetotelluric, MT）是以天然 电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要 的地球物理手段。其基本原理是：依据不同频率的 电磁波在导电煤质中具有不同趋肤深度的原理，在 地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过 相关的资料处理来获得大地由浅至深的电性结构。
100 0欧 米 10欧 米
10欧 米 100 0欧 米
1x103
1x103
Apparent Resistivity / m 1x102
Apparent Resistivity / m 1x102
1x101
1x101
Phase / Degree
0.001
0.01
0.1
80
1
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Period / S
60
E xA i(k e yy kzz),H y i1 E zxku zE x
则阻抗为
：
ZTE
Ex Hy
kz
同理可得TM模 式下的阻抗为：
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ZTMH Eyx k2kz
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一维正演：关于场源的垂直入射
当平面电磁波在空气中的传播方向与地面法线方向成θ角时， 因为空气中电导率为零，故有：
ky(A)i rk(A)isrin
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大地电磁测深的优缺点
可控源音频大地电磁测深法
可控源音频大地电磁法(CSAMT) 是在大地电磁法 (MT)和音频（n×10-1~n×103）大地电磁法(AMT)的基 础上发展起来的一种人工源频率域电磁测深方法.实质 是人工源卡尼亚电阻率测深法，有三大特点：使用人 工场源; 测量卡尼亚电阻率，而不是测量单分量视电阻 率;改变频率进行测深; 为了克服AMT 观测上的一些困难，20世纪70年代 初，加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学 生M.A．Goldstein提出沿用AMT的测量方式，观测人工 供电产生的音频电磁场。由于所观测电磁场的频率、 场强和方向可由人工控制，而其观测方式又与AMT法 相同，故称这种方法为可控源音频大地电磁法 (CSAMT)。
垂向区的布置图
CSAMT的仪器是具有实时处理的数字化仪，频率范围要求从0.1到200 Hz为了使用 更为有效，仪器应为多道。最高采样率要求达到0.25ms。每道都要有去假频滤波器和 抑制电源干扰的滤波器，同时整机的特性必须噪声低、输入阻抗高，道间干扰小。 GDP-32Ⅱ+仪器照片 V8仪器照片
3）提高观测质量的技术措施
—— 阻抗相位
3.4.2 CSAMT野外工作方法
1）最佳测量分量和位置的选择 垂向区：供电偶极的赤道区， r 共轴区：供电偶极的轴向区，
4
为远区。
r 5
为远区。
2）野外工作方法技术
供电偶极距：一般为1～3km 测点距供电偶极的距离（收发距）：5～20km 电场测量电极距：10～300m，一般用不极化电极 接收的磁场信号经绝缘线输送到接收器与电场同时记录。
3.4.4
应用实例
1）CSAMT在山西沁水盆地煤层气勘探中的应用
应用地电学B课件：EM7-大地电磁测深法-3
探测范围地下几十米
采集时间几分钟
AMT（Audio MT）：1Hz – 10kHz
音频大地电磁（AMT
探测范围上地壳几公里 ）
采集时间几分钟-几小时
BBMT（Broad Band MT）：1000Hz – 2000s
探测地壳范围几十公里
采集时间1-2天 大地电磁（MT
LMT（Long period MT）：1 – 10000s
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了解工作区域基本情况，明确目标任务；
根据目标任务确定： 二维剖面/三维面积性测量？ 工作量、点位、点距、线距…… 研究目标深度（数据采集频段） 使用的仪器 具体采集参数
还需考虑预算、甲方要求等等……
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根据不同的任务性质，可将MT方法进一步细分为以下四个频段：
RMT（Radio MT）：10kHz – 300kHz
近年来,随着各向异性反演、三维反演及多站点畸变校正技术的发展， 大地电磁测深方法不断得到完善,已经由传统的一维、二维工作方法逐 渐向三维区域性研究发展，其应用效果得到明显改善,成绩斐然,取得 了许多引人瞩目的研究成果。
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优点 1、 不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强； 2、 横向分辨能力较强； 3、 资料处理与解释技术成熟； 4、 频谱丰富（10-4-105s）、勘探深度大（近地表至
）
探测岩石圈范围上百公里
采集时间一周以上 23
测量互相正交的电场两分量，以及磁场三分量。
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常用数据采集装置 若工区地形条件较差，
可采用L或T型观测
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电道：测量电场分量 金属电极：采集50Hz以上信号，AMT适用； 不极化电极：采集50Hz以下信号，宽频及长周期适用（与
自然电场法中类似）； 天然电场变化一般只有几个mV；
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席振铢
作为大地电磁测深的场源——大地电磁场大地电磁场（（又称天然场然场），），），具有很宽的频率范围具有很宽的频率范围具有很宽的频率范围，，它主要由太阳风与地球磁层地球磁层、、电离层之间复杂的相互作用电离层之间复杂的相互作用，，以及雷电活动等这些地球外层空间场源引起的区域性活动等这些地球外层空间场源引起的区域性，，乃至全球性的天然交变电磁场全球性的天然交变电磁场，，不同频率的电磁场相互迭加在一起迭加在一起，，是一个非常复杂的电磁振荡是一个非常复杂的电磁振荡。
大地电磁场入射到地下时磁场入射到地下时，，一部分被介质吸收衰减一部分被介质吸收衰减；；一部分反射到地面分反射到地面。
它带有反映地下介质电性特征的电磁场信息磁场信息，，人们通过观测地表的电人们通过观测地表的电、、磁场分量磁场分量，，来研究地下地质结构及其分布特征。
磁场电场(mv/km)
频率(Hz)
随着频率的降低，勘探深度在增加，这就是频率测深的原理。
埋深埋深、、产状布置测网
尽量规整、、②尽量包含所有的测区地质信息尽量包含所有的测区地质信息。
网度越小越好网度越小越好。
、测深工作频率范围和电偶极距长度
帮助后期资料处理与分析帮助后期资料处理与分析；；③选择工作参数电磁噪声比较平静电磁噪声比较平静，，各种人文干扰不严重各种人文干扰不严重；；选择测区内典型地质剖面；；④有一定规模的目标体存在有一定规模的目标体存在；；⑤尽量选择地形开阔尽量选择地形开阔、、起伏平
野外工作方法技术
1、电偶极子方向相互垂直电偶极子方向相互垂直，，要用罗盘仪定向要用罗盘仪定向。
2、电偶极子的长度用测绳测量电偶极子的长度用测绳测量，，误差误差<0.5<0.5<0.5米米。
3、磁传感器磁传感器（（磁棒磁棒））应距前置放大器大于应距前置放大器大于55米，干扰两个磁棒要埋在地下干扰两个磁棒要埋在地下，，保证其平稳保证其平稳，，用罗盘仪定向使用罗盘仪定向使Hx 磁棒相互垂直磁棒相互垂直，，误差控制在误差控制在11度，且水平且水平。
所有的工作人员离开磁棒至少至少55米，尽量选择远离房屋尽量选择远离房屋、、电缆电缆、、大树的地方布置磁棒大树的地方布置磁棒。
4、主机要放置在远离主机要放置在远离AFE(AFE(AFE(前置放大器前置放大器前置放大器))至少至少5
5米的一个平台上米的一个平台上，操作员最好能看到操作员最好能看到AFE AFE AFE和磁棒的布置和磁棒的布置和磁棒的布置。
、检查点应是同一测点，不同日期，重新布极进行的重复观测点。
、所作检查点，要求在测区面积内分布均匀，并应选在干扰相对平静的地区。
、用全信息矢量相干度评价数据质量（CP），的频点的全信息矢量相干度要求在0.5以上。
全信息矢量相干度计算公式如下：
2005年7月课题组在内蒙古大井铜锡多金属矿外围开展找矿科研项目1-1异常成功地反映了1线8个钻孔控制的细脉多组矿体特征。