音频大地电磁测深法席振铢2008年4月频率域电磁测深状况目前，基于平面波卡尼亚电阻率频率域电磁测深法向两个相反的方向发展，一个发展方向是重设备、大功率可控源音频大地电磁测深法（Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics），另外相反的方向是轻设备，天然源音频大地电磁测深法（Audio-frequency Magnetotellurics）。前者,为了提高信噪比，发射功率从几千瓦发展到几十千瓦，仪器代表是美国Zonge公司GDP系列和加拿大凤凰公司V系列电法仪；后者的代表是美国Geometrics 公司EH-4系统和德国Metronix公司GMS系统，后者注重开发研究音频大地电磁测深法仪器，为了野外工作方便，提高工作效率，简化了设备，从MT法中的张量测量简化为矢量测量，放弃了Hz测量，使方法从“EH-5”简化为“EH-4”。我国AMT法在金属矿勘探和工程勘察中应用刚刚起步。1、AMT法利用天然场源，无近场效应、过渡带效应影响；2、仪器轻便，适用于地形、植被发育的山区使用；3、观测频带宽，从0.1Hz至100KHz。最小探测深度几米至最大探测深度2000米，特别适合各种不同深度工程勘察和金属矿勘探；4、AMT是张量或矢量测量，对二维构造反映比较逼真，采用TM、TE两种模式观测，故能较真实的反映地质规律；5、工作效率高，一个台班在地形条件相当差的地方，在点距25米时，仍可完成30个点观测任务；6、不受通讯条件约束；7、电阻率计算公式简单。音频大地电磁测深法特点音频大地电磁测深法应用范围金属矿矿产资源勘探；油汽田勘察；煤田勘察；地下水探测；岩溶探测；断裂探测；划分地层；考古；土壤环境调查；地质灾害预报与评价。音频大地电磁测深场源作为大地电磁测深的场源作为大地电磁测深的场源作为大地电磁测深的场源作为大地电磁测深的场源大地电磁场大地电磁场大地电磁场大地电磁场（又称天又称天又称天又称天然场然场然场然场），），），），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具有很宽的频率范围，它主要由太阳风与它主要由太阳风与它主要由太阳风与它主要由太阳风与地球磁层地球磁层地球磁层地球磁层、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，以及雷电以及雷电以及雷电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，乃至乃至乃至乃至全球性的天然交变电磁场全球性的天然交变电磁场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不同频率的电磁场相互不同频率的电磁场相互不同频率的电磁场相互迭加在一起迭加在一起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。大地电大地电大地电大地电磁场入射到地下时磁场入射到地下时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被介质吸收衰减一部分被介质吸收衰减；一部一部一部一部分反射到地面分反射到地面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它带有反映地下介质电性特征的电它带有反映地下介质电性特征的电它带有反映地下介质电性特征的电磁场信息磁场信息磁场信息磁场信息，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、磁场分量磁场分量磁场分量磁场分量，来来来来研究地下地质结构及其分布特征研究地下地质结构及其分布特征研究地下地质结构及其分布特征研究地下地质结构及其分布特征 。音频大地电磁测深场源场源p1为有限值近场区过渡区远区波印亭矢量S=EH在近、中、远区变化情况示意图CSAMT场的特征频率(Hz)磁场(nT)电场(mv/km)天然场信号特征天然场信号特征天然场信号特征天然场信号特征全球电磁场强度平均振幅特征我国部分地区AMT电磁场振幅频率特性图音频大地电磁场特征在10100KHz频带范围内，不同地区和时间观测的高频大地电磁信号的电场和磁场规律基本一致，这说明大地电磁的高频信号同低频信号一样，都是基本稳定可靠的；在10100KHz的频带内，有两个突起、两个凹陷，突起在4KHz60KHz与200Hz800Hz，最大值分别在约20KHz和300Hz；凹陷在800Hz4KHz与80Hz300Hz，最低值分别约在2KHz和150Hz；两个突起频段电磁信号增强、两个凹陷频段电磁信号减弱；在10100KHz两端，以及60KHz100KHz频率范围内电磁信号整体减弱，局部在90KHz100KHz频段电磁信号有所抬起；在80Hz10Hz电磁信号递增，磁场增加的幅度大于电场；在10100KHz的频带内，大于75%的频点的磁场信号振幅高于0.01nT，仅高频段和部分800Hz4KHz的凹陷频段的磁场信号振幅低于0.01nT；类似磁场信号，大于85%的频点的电场信号振幅高于0.01mV/Km，仅高频段和800Hz4KHz的凹陷频段的电场信号振幅值低于0.01mV/Km；电场信号的相关性不如磁场信号的相关性好。音频大地电磁测深工作频率范围随着频率的降低，勘探深度在增加，这就是频率测深的原理。f356f2503Df50321ee12=勘探深度趋肤深度野外工作方法技术 1、明确任务01002003004005006007008009001000110012001300140015001600-800-700-600-500-400-300-200-1000100200300? ? ? 1: 50002032031dyT1dyT1dyTZK-80-101002003004005006007008009001000110012001300140015001600-2000200400MT1dy8ZK78CK248ZK338CK328ZK318CK228ZK38CK238ZK58CK218ZK1800.21?566.64? d p? d p? d p? d p? d p8CK48CK38CK223? d p? d p? ?453.95?425.28?447.06?297.55?238.68?220.71?415 .60?350.71?111. 80?2、测网布置根据目标体规模的大小根据目标体规模的大小根据目标体规模的大小根据目标体规模的大小、埋深埋深埋深埋深、产状布置测网产状布置测网产状布置测网产状布置测网A A A A、测区面积测区面积测区面积测区面积： 尽量规整尽量规整尽量规整尽量规整、 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。B B B B、网度网度网度网度： 测线平行测线平行测线平行测线平行、 网度越小越好网度越小越好网度越小越好网度越小越好。3、测线布置技术4、测深工作频率范围和电偶极距长度5、方法有效性实验A实验目的实验目的实验目的实验目的：有效性有效性有效性有效性；帮助后期资料处理与分析帮助后期资料处理与分析帮助后期资料处理与分析帮助后期资料处理与分析；选择工作参数选择工作参数选择工作参数选择工作参数B B B B可行性试验剖面选择可行性试验剖面选择可行性试验剖面选择可行性试验剖面选择：地质情况较为清楚地质情况较为清楚地质情况较为清楚地质情况较为清楚；电磁噪声比较平静电磁噪声比较平静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选择测区内典型地质剖面选择测区内典型地质剖面选择测区内典型地质剖面；有一定规模的目标体存在有一定规模的目标体存在有一定规模的目标体存在有一定规模的目标体存在；尽量选择地形开阔尽量选择地形开阔尽量选择地形开阔尽量选择地形开阔、起伏平起伏平起伏平起伏平缓的试验剖面缓的试验剖面缓的试验剖面缓的试验剖面。野外工作方法技术测线布置注意事项4 12 1 9 4 . 72 1 0 4 . 73 14 1F5D2d sD3gP1lKn2 1 8 8 . 02 3 8 6 . 02 4 1 6 . 02 1 5 6 . 02 4 0 4 . 82 4 9 6 . 02 2 3 4 . 22 3 0 6 . 0240023502 6 0 3 . 72 6 3 1 . 0毛店2 6 2 6 . 02 6 7 4 . 42 5 8 4 . 02 6 8 4 . 02 6 6 5 . 02 7 2 6 . 72 6 9 6 . 02 6 9 4 . 4石盘水25002 5 1 4 . 62 3 4 6 . 72 4 9 2 . 02 5 8 1 . 72 5 3 3 . 72 5 2 2 . 02 6 3 4 . 32 6 3 3 . 42 6 4 2 . 32 7 5 5 . 22 6 5 3 . 72 6 1 2 . 02 7 2 4 . 02 6 4 7 . 42 6 4 5 . 42 6 9 1 . 72600大垭口1cD2d sD2d sC1bC2h nP1lP1qC1bC2h nP1lC1bC2h nP1lP1lD3gD3gC1bC2h nP1lP1qP1mP1mP1m1 3F2 3F1 8F2 2F2 1F1 9F2 47 56 56 04 15 25 6P D 32 3 4 0P D 22 4 0 0卧龙硐矿1 0 41 1 61 0 31 1 51 1 21 1 41 0 21 1 3F4F5F1 9F2 1F2 42 2 0 02 4 0 02 6 0 02 8 0 03 0 0 03 2 0 03 4 0 03 6 0 03 8 0 04 0 0 02 2 0 02 4 0 02 6 0 02 8 0 03 0 0 03 2 0 03 4 0 03 6 0 03 8 0 04 0 0 02 2 0 02 4 0 02 6 0 02 8 0 03 0 0 03 2 0 03 4 0 03 6 0 03 8 0 04 0 0 09 1 2 线9 2 0 线9 2 8 线9 1 62 2 0 02 4 0 02 6 0 02 8 0 03 0 0 03 2 0 03 4 0 03 6 0 09 0 38 9 8 a9 0 8平行试验检查仪器通道相关性波形图野外装置布置示意图xEyEyHHx1 1 1 1、电偶极子方向相互垂直电偶极子方向相互垂直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要用罗盘仪定向要用罗盘仪定向。2 2 2 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，误差误差误差误差0.50.50.50.5米米米米。3 3 3 3、磁传感器磁传感器磁传感器磁传感器（磁棒磁棒磁棒磁棒）应距前置放大器大于应距前置放大器大于应距前置放大器大于应距前置放大器大于5 5 5 5米米米米，为了消除人文因素为了消除人文因素为了消除人文因素为了消除人文因素干扰两个磁棒要埋在地下干扰两个磁棒要埋在地下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保证其平稳保证其平稳，用罗盘仪定向使用罗盘仪定向使用罗盘仪定向使用罗盘仪定向使HxHxHxHx、HyHyHyHy两两两两磁棒相互垂直磁棒相互垂直磁棒相互垂直磁棒相互垂直，误差控制在误差控制在误差控制在误差控制在1 1 1 1度度度度，且水平且水平且水平且水平。所有的工作人员离开磁棒所有的工作人员离开磁棒所有的工作人员离开磁棒所有的工作人员离开磁棒至少至少至少至少5 5 5 5米米米米，尽量选择远离房屋尽量选择远离房屋尽量选择远离房屋尽量选择远离房屋、电缆电缆电缆电缆、大树的地方布置磁棒大树的地方布置磁棒大树的地方布置磁棒大树的地方布置磁棒。4 4 4 4、主机要放置在远离主机要放置在远离主机要放置在远离主机要放置在远离AFE(AFE(AFE(AFE(前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器) ) ) )至少至少至少至少5 5 5 5米的一个平台上米的一个平台上米的一个平台上米的一个平台上，而且而且而且而且操作员最好能看到操作员最好能看到操作员最好能看到操作员最好能看到AFEAFEAFEAFE和磁棒的布置和磁棒的布置和磁棒的布置和磁棒的布置。近十几年，音频大地电磁测深在国内外备受青睐并得到发展，新技术、新观测系统不断涌现，应用领域日趋扩大。仪器方面，由于近代电子技术及计算机技术的不断引入，观测精度、抗干扰能力，以及数据处理、解释软件都有了很大提高，也促使了方法技术的发展，取得了引人注目的地质效果。世界上流行的能够开展音频大地电磁仪器有EH-4、GMS-06、GMS-07、GDP32、V8等系统，EH-4系统、GMS系统是以天然场为主的专业仪器；GDP32、V8等系统是综合电磁系统。AMT仪器设备AMT仪器设备EH4电导率成像仪AMT仪器设备ADU-07数据采集 音频大地电磁测深（AMT）数据质量的好坏是取得理想地质效果的关键，在数据采集过程中，识别真假数据是保证数据质量的关键。附近电台造成电场干扰50Hz干扰的时间序列和频谱特征50Hz干扰的时间序列和频谱特征50Hz干扰的频谱特征风的干扰的时间序列和频谱特征仪器接地与不接地对照仪器接地与不接地对照质量评价质量评价 1、布置一定数量的检查点，一般不少于总测点数的3%。对于同一点位进行的两次观测的视电阻率频率和相位频率曲线形态一致。 2、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。 3、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。 4、用全信息矢量相干度评价数据质量（CP），75%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：数据整理与处理读取文件（该文件将文件号，点线号，电偶极子长度等信息建立起一一对应关系）读取X文件（该文件是一个功率谱文件，包含频率，视电阻率，相位）显示视电阻率曲线（根据文件中的文件号，将所有测点所对应的X文件内容按点线号的顺序显示出来）可视化编辑视电阻率曲线（根据趋肤深度的计算公式，将频率-波阻抗曲线转换成深度-视电阻率曲线，并且在编辑过程中实现了两支曲线的联动，编辑过程更加直观）显示测区点位布置图（根据文件中的点号线号，显示测区点位布置图，并将文件号标注出来）保存视电阻率曲线（将修改后的视电阻率和相位等数据保存在X文件中，该文件与IMAGEM程序兼容）直 接 数 据 编 辑（ 列 表 显 示 了EH4采集得到的X方向和Y方向的频率，波阻抗，相位数据，通过直 接 的 数 值 修改，实现更加精确的数据编辑）1D数据处理2D数据处理选 择 要 处理 的 剖 面线 号 ， 程序 自 动 搜索 起 始 终止点号选 择 滤 波系 数 ， 使剖 面 的 细节 得 到 不同 程 度 的体现选 择 剖 面地 形 线 文件 ， 以 便实 现 带 地形 的 二 维反演生成该剖面的二维反演剖面图，直观地看到反演结果可以选择优化处理，让程序自动剔除飞点，畸变点，生成更为真实的二维反演剖面图保存反演数据（点号，深度，电阻率文件，可以用Sufer成图）数据整理与处理AMT数据静态校正静态效应机理示意图实测的静态效应表现特征电偶极距与静态效应的关系在地表不均匀体的一端测得的视电阻率测深曲线，其电极距从不均匀体内部20米、40米到几乎等于不均匀体体宽度60米逐渐变化到4倍。当偶极子完全在不均匀体上时产生明显的静态偏移，一旦偶极子长度大于不均匀体宽度，偏移量马上减小；当偶极子长度为不均匀体宽度的4倍时，静态偏移就变得很弱。这表明给定的电极排列受地表不均匀体的尺寸大小的影响较敏感。静态效应校正方法 1、用TEM数据做时频转换后直接对AMT数据进行平移校正； 2、用几何电阻率测深曲线对AMT数据校正； 3、用测井曲线对AMT测深曲线校正； 4、空间滤波处理技术消除静态效应，其主要思想在于，静态效应是一种由局部原因引起的局部效应，放在广大的区域上效应会被有限的平均掉； 5、利用相位资料的解释方法； 6、电磁阵列剖面法(EMAP)法消除静态效应。1、Bostick提出了消除MT数据中静态效应的电磁阵列剖面法(EMAP)。在该方法中，需要采用小极距连续观测电场水平分量，适当的观测磁场水平分量，将计算的卡尼亚电阻率作为二度空间，选择一自适应低通滤波器对其作滤波处理，获得静态校正后的视电阻率。EMAP方法的关键是如何选择合理的自适应滤波器。2、EMAP方法经理论模型计算和实际资料处理证明是一种较为有效的消除静态效应的方法，由于它要求较高的数据采样密度，因而受到经济上的限制。虽然该方法是为MT法提出来的，却能在AMT中得到有效的应用。EMAP静态效应校正实例2800 2840 2880 2920 2960 3000 3040 3080 3120 3160 3200 3240 3280 3320 3360 3400 3440 3480 3520 3560 3600 3640 3680 3720 3760 380010001200140016001800200022002400260028001000120014001600180020002200240026002800100500100020006000100000m50m100m150m200m(W *M )电阻率2800 2840 2880 2920 2960 3000 3040 3080 3120 3160 3200 3240 3280 3320 3360 3400 3440 3480 3520 3560 3600 3640 3680 3720 3760 38001000120014001600180020002200240026002800100012001400160018002000220024002600280010050080010001400180024004000600080001000014000180000m50m100m150m200mFEH4-2FEH4-3FEH4-4C1bC1bYC1(W *M )电阻率+C3wC2m+C3wC2mP1lP1lP1lP1m +P1qP1m +P1q800电阻率等值线F断层地层界线低阻异常图 图静态校正前的二维反演剖面图静态校正后的二维反演剖面图AMT地层划分地层划分地层划分地层划分AMT断层划分断层划分断层划分断层划分AMT法矿体推断AMT法矿体推断11001150120012501300135014001450150015501600165017001750180018501900195020002050210021502200225023001234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950510m50m100m150m200m图15 白牛厂15线EH-4电磁测深二维反演电阻率剖面图 2l2l2lFF2l标高(m)点号F82t2t15-115-215-315-415-52lZKD-1破破破破破破含含含含含含含含含矿880花花花ZK90-50712粘粘,砂花粉砂花含含含含白白花粉砂花,局局含矿花花花AMT法矿体推断2005年年年年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月课题组在内蒙古大井铜锡多金属矿外围开展找矿科研月课题组在内蒙古大井铜锡多金属矿外围开展找矿科研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项目项目项目1-1异常成功地反映了异常成功地反映了异常成功地反映了异常成功地反映了1线线线线8个钻孔控制的细脉多组矿体特征个钻孔控制的细脉多组矿体特征个钻孔控制的细脉多组矿体特征个钻孔控制的细脉多组矿体特征二维带地形反演软件