音频大地电磁测深法
音频大地电磁测深(AMT)方法在池沟地区寻找隐伏铜矿体的应用研究
音频大地电磁测深（AMT）方法在池沟地区寻找隐伏铜矿体的应用研究摘要音频大地电磁测深（AMT）方法作为一种对地下地质结构解析度高、有效探测深度适中（800～1200m）的地球物理测深方法，可以较为精确的解析、探测地质体的三维形态、规模、产状特征。
近年来，在南秦岭池沟地区寻找斑岩型铜矿的找矿工作中，通过音频大地电磁测深（AMT）测量，探测了深部斑岩体侵位形态、规模、产状特征及隐伏矿体的赋存部位等，经钻探工程验证，深部斑岩体产状形态、矿化特征等与物探异常基本吻合，证明利用该方法在本区探测斑岩体产态特征及隐伏矿体是可行的，音频大地电磁测深为本区成本低、效率高的有效工作方法。
关键词音频大地电磁测深；隐伏矿体；池沟地区；有效方法2012年作者单位在柞-山盆地池沟地区采用了音频大地电磁测深（AMT）方法进行了斑岩型铜矿找矿及研究工作，探测了斑岩体侵位形态、产状特征、赋矿部位等，经钻探工程验证，基本探明了斑岩体产态特征，发现了深部隐伏铜矿体，证明该方法有效，为该区以后的勘查工作指明了方向。
1 工作区地质及地球物理概况1.1 地质概况柞～山盆地位于秦岭海西褶皱带东段北部，夹持于华北板块与扬子板块的主缝合带商-丹大断裂与山阳～凤镇断裂之间。
区域出露地层由下至上依次为主要为中～上泥盆统牛耳川组（D2n）、池沟组（D2c）、青石垭组（D2q）、下东沟组（D3xd）、桐峪寺组（D3t）及少量下石炭统地层，岩性为一套浅变质海相细碎屑岩～碳酸盐岩，属浅海～半深海浊流沉积，沉积韵律层发育。
区内断裂构造十分发育，近EW向的山阳～凤镇断裂、商～丹断裂和红岩寺～黑山街复式向斜构成区域构造主体，其次发育少量平行的次级断裂、褶皱构造。
另外，在柞水凤沟～干沟、二峪河一带还发育两条南北向基底断裂，这些断裂经纬交错，形成秦岭造山带“立交桥”式的构造特征，为后期成岩、成矿奠定了基础[1]。
区内岩浆活动频繁，多沿断裂或其旁侧分布，其中以印支期和燕山期的岩浆活动最为强烈，分布最为广泛。
可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用
可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用1. 引言1.1 背景介绍双尖山矿区位于中国华北地区，地处河北省境内，是一个潜在的矿产资源富集区。
该区域地质构造复杂，受多次构造运动的影响，形成了多个矿体赋存的地质背景。
由于地下深部构造复杂，传统的地质勘探方法在该区域已经难以满足勘探需求。
为了更好地解决双尖山矿区的地质勘探难题，研究人员开始尝试应用可控源音频大地电磁测深法。
这是一种以高频电磁波为信号源的深部地球物理勘探方法，能够有效地穿透地下覆盖层，获取更加准确的地下构造信息。
通过对矿区进行可控源音频大地电磁测深法的应用实践，可以更好地揭示地下矿体的位置和规模，为矿产资源的开发提供科学依据。
本研究旨在探讨可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区的应用效果，为该区域的地质勘探工作提供有力支撑，为资源的开发利用提供科学依据。
通过本研究，希望能够为类似地质背景下的矿产资源勘探提供新思路和方法。
1.2 研究意义双尖山矿区是一个重要的矿业资源区域，地下矿产资源潜力巨大。
由于地下地质情况较为复杂，传统的勘探方法往往难以满足勘探需求。
研究如何更有效地进行矿区勘探具有重要的意义。
通过本次研究，我们将不仅可以验证可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区的适用性和有效性，也有望为矿区勘探提供新的思路和方法。
研究结果将对该地区的矿产资源开发和利用具有积极的促进作用，为地质勘探技术的发展和矿产资源的综合利用提供有力支撑。
本研究具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探究可控源音频大地电磁测深法在双尖山矿区勘探中的应用效果和优势，验证其在矿区勘探中的可行性和有效性。
通过对矿区内地下结构和矿藏分布进行精准探测，为矿区的资源开发和利用提供科学依据和技术支持。
通过研究可控源音频大地电磁测深法的应用实践，总结其在实际勘探中遇到的问题和挑战，为未来在矿区勘探中更好地应用该技术提供经验和参考。
最终的目的是全面评估该方法在双尖山矿区勘探中的效益和应用价值，为矿区勘探工作提供科学依据和技术支持。
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）。
第六章可控源音频大地电磁测深
第六章可控源音频大地电磁测深可控源音频大地电磁测深(Controlled Source Audio —frequency Magnetotelluric , 简称 CSAMT 是一种利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。
该方法的工作频率为音频,其原理和常规大地电磁测深法类似,其实质是利用人工激发的电磁场来弥补天然场能量的不足。
由于 CSAMT 具有野外数据质量高、重复性好,解释与处理方法简单(解释方法直接套用 MT 方法、解释剖面横向分辨率高、方法不受高阻层屏蔽及工作成本低廉等优点。
近年来,该方法不仅在我国南方和西北地区油气勘探中得到了广泛应用,而且在工程物探、电法找水和地热与金属矿勘探方面也受到了地球物理工作者的青睐。
4.6.1 CSAMT 的基本理论根据在南方地区的试验发现,电偶极子方式的 CSAMT 具有机动性强、效率高、成本低但勘探深度小于 MT ,较之磁偶极子方式更适应于南方地区的油气勘探工作。
因此,本章中仅介绍电偶极子方式的 CSAMT 法。
一、均匀半空间介质中接地水平电偶极子的电磁场如图 4.6.1 建立直角坐标系。
假定电偶极子向地下供入的是谐变场 i t ew - ,在似稳状态下,我们有 P 点的电磁场分量的表达式为3 cos 1(1 2 ikr r Idl E e ikr rqps - éù =++ ëû (4.6.1 3 sin 2(1 2 ikr Idl E e ikr r q qps - éù =-+ ëû (4.6.211101 3 sin 3(((((( 22222222 r o Idl ikr ikr ikr ikr ikr ikr ikr H I K I K I K r q p ìü éù=+- íý êú ëû îþ(4.6.3112 cos (( 222r Idl ikr ikrH I K r q p =-(4.6.422 22 3sin 1 1(1 23 ikrz Idl H e ikr k r k r q p éù =--+- êú ëû(4.6.5式中,s 为均匀介质中的电导率;Idl 为电偶极矩;r 为收发距;q 为 P 点的方位角; m I 、 m K 为第 m 阶修改后的贝塞尔函数。
音频大地电磁测深原理简介
ATM物探仪（音频大地电磁测深）原理一、电磁波:地球物理勘探，简称物探。
分为电法、磁法和电磁法三种。
本质上都是电法，因为磁场也是电场感应而来。
物探电磁法分为两种：一）连续电磁波电磁波不间断（频率域即有很多不同频率的电磁波可作为工作频率进行选择，比如我们可以选择长波（音频范围的电磁波），另外还有微波、红外线等短波等）连续电磁波按产生方式还分为:1、人工场源电磁波又叫可控源音频大地电磁CSAMT,需人工产生发射电磁场。
优点：信号强，精度高，测量时间短。
缺点：近场效应，近处不准，设备大，转场不便，施工电极敷设需要挖较大的坑深埋，设备造价高。
2、天然音频大地电磁波ATM，天然音频大地的英文简称，是此次介绍的重点内容，它主要利用天然产生的电磁波(简称天电)进行地下介质电阻率异常的测量，省掉人工发射电磁波环节。
优点：测量简单，施工效率高。
无需发电设备，转场方便，适合矿区扫面，靶区筛查。
随着数据分析的发展，现在ATM在中国有较好的应用发展趋势。
该法最早由法国、俄罗斯提出。
2000年中南大学何继善院士在此基础上进一步探索，提出广域电磁法，电磁测深由原来的简化的平面波模型回归现在的曲面波模型，并因此获国家科技进步一等奖。
目前大地电磁测深技术无论理论与应用，我国已经有所领先。
缺点：精度较低，单次数据采集时间长。
天然场源电磁波又分长波、中波及短波，其中音频大地电磁波属于长波，是ATM法的工作波段，下节详细介绍。
二）瞬变电磁（时间域，时间为变量）瞬变电磁的电磁波属于间断脉冲型，利用接通、间断电流产生交变电磁波，进行地下介质电阻率异常的测量，与连续电磁波比，属于另一大类，与ATM无关，不多介绍。
见图二、ATM天然音频大地电磁波的波形电场波与磁场波（简称电波与磁波）互相垂直正交，且都垂直于传播方向，其中磁场波由电场波感应产生。
这样，电磁波测量电波与磁波两组信息，与单独的电法与磁法来说，信息量是翻倍提高的。
天然场源电磁波，也叫天电，主要由太阳风、地球磁暴及地球雷电区经几千或几万公里传播而来。
可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)
10000 1000
100
10
1
fre q .(h z)
(b)
10 1
0.1 0.01 0.001
Hy
1000 100 10 1 0.1 0.01
0.001
10000 1000
100
10
1
0.1
0.01
10000 1000
100
10
1
fre q .(h z)
fre q .(h z)
(c)
(d)
CURRENT ELECTRODE AB = 2000.0M,
29 30 0
33 3435
37 38 39
41 42 43 44
46 47 48 50 5152
54 56
58 59 6601 62 64 65 66 67
69 70
7374 75 76 77 78 79 80 81 82 83 0
-500
-500
-1000
-1000
-1500
-1500
Top of
CSAMT法的显著特点是工作效率高。人工场 源克服了天然场源信号弱的不足，因而信噪比高。 如果野外测点密集，按排列接收，一个小时左右 便可完成一套频率的测量，一台仪器一天便可完 成几个乃至十几个排列的观测。敷设一次供电线 路，能观测一块相当大的测区，生产效率高。
电磁法勘探技术
特点： 最高功率：200kw（传统: 30） 电流：100-150A（传统:30） 频率范围：9600-0.0078Hz （传统： 8192-0.125） 频点数：82（传统:14） 信噪比增加 勘探深度加大 分辨率提高
Controlled Source Audio Magneto Telluric (CSAMT)
音频大地电磁测深法在某隧道中的应用
音频大地电磁测深法在某隧道中的应用摘要:本文主要讲述了音频大地电磁测深在某隧道的实际应用，从野外的施工到室内的数据处理和资料成图解释。
依据音频大地电磁法（AMT）的带地形二维非线性共轭梯度（NLCG）反演结果，把电阻率异常分为吁类、郁类、芋类及域类，分别对应极破碎岩体（吁级围岩）、破碎岩体（郁级围岩）、较破碎岩体（芋级围岩）和完整岩体（域级围岩）。
结合围岩分级结果，查明了隧道洞深附近岩性、断层破碎带及岩溶位置，对岩体完整性进行了评估。
Abstract院This article mainly introduces the application of audio-frequency magnetotellurics in a tunnel, from wild construction toindoor data processing and data mapping. According to the inversion results of the topography based two-dimensional nonlinear conjugategradient (NLCG) of audio-frequency magnetotelluric (AMT), the resistivity anomaly is divided into Class吁, 郁, 芋and 域, corresponding toextremely broken rock mass (Class吁surrounding rock), fractured rock mass (Class 郁surrounding rock), relatively broken rock mass (Class芋surrounding rock ) and complete rock mass (Class域surrounding rock). In combination with the surrounding rock classification result, thetunnel nearby lithology, fault fracture zone and the karst location are found out, and the integrity of rock mass is evaluated.关键词院音频大地电磁；隧道；电阻率异常；围岩分级Key words院audio-frquency magnetotelluric；tunnel；resistivity anomaly；classification of surrounding rock中图分类号院P631；U45 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）29-0116-030 引言音频大地电磁测深法（AMT）勘测精度高，仪器轻便，费用低，所以在工程建设中应用广泛。
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
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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。