可控源音频大地电磁法及在地质勘探中的应用_魏岩峻

第43卷第3期2012年2月

人民长江Yangtze River Vol．43，No．3Feb．，2012

收稿日期：2011－10－25

作者简介：魏岩峻，男，教授级高级工程师，主要从事水利水电工程地球物理勘探工作。E －mail ：wyj0312@vip．sina．com

文章编号：1001－4179（2012）03－0043－03

可控源音频大地电磁法及在地质勘探中的应用

魏岩峻1

，董

亮1，高建华1，刘海涛1，谌进波

2

（1．水利部长江勘测技术研究所，湖北武汉430011；2．武汉科岛地理信息工程有限公司，湖北武汉430081）

摘要：介绍了一种用于地球深部勘察的可控源音频大地电磁方法，该方法具有快速、受地形影响小、可穿透高阻屏蔽层等特点，

并具有较大的勘探深度和较高的分辨率，其成果精度较高，且稳定可靠。将该方法用于广西桂中乐滩水库引水工程的工程地质勘察中，取得较好的效果，所布设的两条剖面勘察成果均为钻探和后期施工所证实。关

键

词：可控源；CSAMT ；卡尼亚电阻率；深部勘察

中图法分类号：TV698．14

文献标志码：A

音频大地电磁测深法（简称AMT 法）是一种常用

的地球物理勘探方法。由于天然场源的随机性和信号的微弱性，应用该方法时，需要花费很大精力来记录和

分析野外采集的数据，

故存在效率低和精度不高的问题。为克服上述问题，加拿大的D．W．Strangway 提出

了人工可控场源音频大地电磁法（简称CSAMT 法）。这种方法使用接地导线或不接地回线为场源，在远区稳定场范围内测量相互正交的电场、磁场分量，并计算出卡尼亚电阻率，从而反演地下地质构造。

CSAMT 法勘探深度从近地表数十米可至地下几千米，这段深度范围内也正是人类文明与经济活动最频繁的范围。本文仅就该方法的基本原理和工作方法以及在实际工程中的应用做一简述。

1CSAMT 基本原理

CSAMT 法是通过分析地面或井中观测到的由人

工控制的电磁波信号在地球介质中激发的电磁波场来达到勘探地球内部结构的目的。工作频率一般从0．125Hz 到10kHz ，因此，勘探深度一般可从地表至地下几千米。由于该方法采用强大的人工信号源，能压制干扰，可采集到高质量的数据。因此，自20世纪70

年代中叶起，

CSAMT 就成了地球物理勘探方法中一种强有力的非地震勘探手段，除成功地应用于金属矿、石

油、地热资源、地下水等勘探外，近年来，在岩溶、煤田

采空区治理、深埋长隧道等工程地质和环境调查中也发挥了重要的作用。

CSAMT 的基本理论是基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组，

导出电场（E x ）、磁场（H y ）与视电阻率（ρs ）的关系式为

ρs =

15f |E x H y

|2

（1）

式中，f 为频率。由式（1）可见：只要在地面上观测到2个正交的水平电磁场（E x 和H y ）就可获得观测点的视电阻率即卡尼亚电阻率。对观测的视电阻率进行反演即可获得探测深度范围内的岩性结构。

根据电磁波的趋肤效应理论，可导出趋肤深度公式：

H ≈356

ρs

槡

f

（2）

式中，H 为探测深度。从式（2）可见：当电阻率ρs 固定

时，

电磁波的传播深度（或探测深度）与频率成反比。高频时，探测深度小；低频时，探测深度大。通过改变发射频率来改变探测深度，从而达到变频测深的目的。

2工作方法

CSAMT 法测量包括张量、矢量和标量3种方式，取决于测量分量的数量和使用场源的数量。

（1）张量。CSAMT 利用两个方向的场源来测定5

DOI:10.16232/https://www.wendangku.net/doc/6915837919.html,ki.1001-4179.2012.03.003

人民长江2012年

个分量（E x、E y、H x、H y、H z）。与大地电磁场不同，

CSAMT场源不是全方位的，所以需要两个场源。为了

完全确定阻抗张量，总共需要测量10个分量。

张量测量一般用于构造复杂的地区和测深点距比

地质构造尺寸大很多的地区。

（2）矢量。CSAMT利用单一个场源来测量4个或

5个分量（E

x 、E

y

、H

x

、H

y

，有时加测H

z

）。矢量CSAMT

数据提供了关于地下二维或三维构造的信息，但比张量测量的信息少。矢量CSAMT在各向异性不强的地区确定复杂地质构造较为有效。

（3）标量。最简单，也是目前所有商业仪器及野外采用的CSAMT形式，亦可称为可控源音频大地电流法（CSAET）。它系统地测量电场，只在个别点测量磁场，从而把电场的测量值转换为近似的卡尼亚电阻率。

勘探深度影响到CSAMT设计中的每一个参数，如观测频率、发收距等。CSAMT的勘探深度与大地电阻率和信号频率有关，可按Bostick深度公式计算。CSAMT的实际勘探深度为10 3000m。

3数据处理与资料解释

数据处理主要包括数据编辑、曲线圆滑、主轴判别、静态效应及地形效应校正等。

室内数据处理的过程包括：①对数据进行编辑处理，对照野外记录观察原始曲线形态，判断并剔除飞点、跳点，圆滑曲线，压制噪声，在此基础上给出原始电阻率断面图；②结合地形、地质资料评估静态、地形的影响程度，并对初步处理后的数据进行静态校正，进而反演计算。

针对工作环境和地质条件复杂且地表电性不均匀的实际情况，综合分析地下介质电导率，同时采用五点二次滤波去噪、曲线平移和设置汉宁窗滤波法进行静态校正，将三者结合取得较好的校正效果，可真实地反映地下的地质情况。

4工程应用实例

广西桂中治旱乐滩水库引水灌区工程是以乐滩水库水源为主的大型引水工程。引水工程位于桂西山地与桂中盆地过渡地带，干渠工程主要经过的地层有泥盆系、石盆系、二迭系、三迭系及第四系地层。区内可溶岩分布广泛，主要是以石灰岩为主，地下岩溶极为发育。因此，地下暗河和岩溶问题是该引水工程的主要工程地质问题。

针对该引水区的岩溶、地下暗河及引水线路轴线周围隐伏断裂空间分布等工程地质问题，采用GDP－32型音频大地电磁仪，利用高精度电磁反演与成像技术，对指定的工程区进行了勘察，取得了较好的效果。4．1实例1

测线X7，剖面长160m，北西135?走向。0 35m 测线段为旱地和柏油路，35 70m测线段为水稻田，70 120m测线段为一塌陷凹地，130 160m测线段为山坡玉米地，电阻率等值线剖面见图1所示（图中数字为视电阻率，Ω·m）。从图1可以看出：测线0 40m段，埋深0 10m间为含泥沙低阻体；测线60 80m段，埋深10 20m间有一低阻异常体，推断为含水溶洞或地下暗河；测线110 150m段，埋深40m左右有一低阻体，推断为含水溶洞。

图1X7线电阻率等值线剖面

4．2实例2

测线X8，剖面长400m，北东16?走向。测区均为农田，电阻率等值线剖面见图2。从图2可以看出：浅部土层（覆盖层）厚度均为5 7m，测线上21

图2X8线电阻率等值线剖面

44

第3期魏岩峻，等：可控源音频大地电磁法及在地质勘探中的应用

230m段，埋深0 290m间有一高倾角的低阻体，推断为一破碎带或溶洞，可能含水或含泥。

以上两条测线的解释结果已被钻探及后期的施工所验证。

5结语

理论与工程应用实践表明，可控源音频大地电磁勘探方法，以成熟的电磁理论为基础，通过GDP－32电磁勘探设备，实现了从理论到技术方法，再到工程应用的技术路线的检验，可以满足地下数十米至几千米中深部范围内人类活动所需的勘探要求，在大型水利水电枢纽工程，深埋长隧道及中深部地下找水等工程勘察中应用前景广泛。

（编辑：赵凤超）

Application of controlled－source audio－frequency magnetotellurics in geological exploration

WEI Yanjun1，DONG Liang1，GAO Jianhua1，LIU Haitao1，SHEN Jinbo2（1．Changjiang Reconnaissance Technology Research Institute，Ministry of Water Resources，Wuhan430011，China；2．Wuhan Kedao Geographical Information Engineering Co，．Ltd，Wuhan430081，China）

Abstract：We introduce a deep exploration method，namely controlled－source audio－frequency magnetotellurics（CSAMT），which has advantages of quick operation，less geography influence and ability of penetrating high resistance shielding layer，as well as large exploration depth and high resolution．The results are highly reliable and stable．It was applied in the engineering geological survey of water diversion project of Letan Reservoir in Guangxi Province，and the survey results in2cross－sections were proved by later drilling works．

Key words：controlled－sources；CSAMT；Cagnicad resistivity；

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

deep exploration

（上接第26页）

Application of self－compacting concrete（SCC）

in flood discharge tunnel reinforcement of Zhaikou Reservoir

DONG Zhenfeng1，FANG Xiaobo2，LIU Xuexia1，ZHANG Hongsheng3

（1．Henan Water and Power Engineering Consulting Co．，Ltd，Zhengzhou450016，China；2．Sinohydro Foundation Engineering Co．，Ltd，Tianjin301700，China；3．Zhaikou Reservoir Administration of Linbao City，LingBao472500，China）

Abstract：The original flood discharge tunnel of Zhaikou Reservoir was free－flow tunnel with diameter of3．5m，which is to be modified to pressure tunnel with maximum head of60m in the reinforcement engineering．Due to small lining thickness，dense steel bar distribution and difficult vibration，it was hard to meet the design requirements for grouting speed and quality during the trial production．After analysis and comparison，the C40self－compacting concrete was adopted for its high liquidity，segregation －free，bleeding－free，stability，and uniformity，and the concrete could be compacted and formed by simple vibration．The continuous improvement of grouting scheme has well solved the difficulties of concrete placement，vibration，and template floating in the construction period．According to concrete mechanical properties test，safety monitoring and water－filling operation check，the self－compacting concrete could completely meet the design requirements on strength and permeability，and the flood discharge tunnel has been in good condition since its operation．

Key words：self－compacting concrete，thin－wall lining of tunnel；flood discharge tunnel；trial production；mix ratio；Zhaik-ou Reservoir

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AMT音频大地电磁法实验报告

本科生实习报告 实习类型生产实习 题目AMT生产实习 学院名称地球物理学院 专业名称勘查技术与工程 学生姓名ZRY 学生学号 指导教师 实习地点东苑及5417 实习成绩 二〇一二年十一月二〇一二年十一月

目录 AMT音频大地电磁法 摘要 学会使用V8仪器以及野外音频大地电磁法测量的基本原理和方法，从而进行数据资料的采集；此外也需要学会使用SSMT2000软件对所采集的电磁信号进行处理，最终通过一系列的计算得到最终的成果，这是要求学会AMT数据资料的处理与解释。 关键字：V8；SMT；SSMT2000 第1章AMT数据资料的采集 1.1数据采集仪器 V8主机，AMTC-30磁棒，不极化电极，GPS，电线及屏蔽电缆，CF卡以及读卡器，蓄电池等，参数设计工具软件TBLEDIT.exe，台式机或笔记本电脑。 其中V8多功能电法仪具备时间域的常规电剖面、电测深、高密度电法、瞬变电磁测量功能；具备频率域的MT（大地电磁法）AMT（音频大地电磁法）CSAMT（可控源音频大地电磁法）SIP（频谱激电）勘探测量功能. 1.2实习内容 1.学习使用V8仪器，会熟练操作V8仪器； 2.学会AMT数据资料采集的野外布线方式； 3.掌握音频大地电磁法的基本原理以及操作方式。

1.3V8布线方式 1.3.1“十”字布极法 图 1“十”字布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。 1.3.2“L”型布极法 图 2 “L”型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。

1.3.3“T”字型布极法 图 3 “T”字型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应不同地形条件。 1.3.4 RXU-3ER连接方法 图 44 RXU-3ER连接方法 工作特点：AMT/MT单点测深；张量观测：2电道观测；也有三种布极方法；只测量两个电道与V8主机共用磁道；提高工作效率 本次实习采用的是“十”字布极法。

大地电磁测深法作业指导书

大地电磁测深法作业指导书 大地电磁测深法是指可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和音频大地电磁测深(AMT)。 1.目的 为了规范和提高大地电磁测深法的勘查工作及其质量，提出该项目的设计、勘查、资料整理和报告编写等方面的要求。 2.适用范围 本作业指导书主要针对地热勘查工作中的适用于大地电磁测深法，其他地质勘查中的大地电磁测深法应遵照相应的规范要求执行。 3.总则 地热勘查工作中的大地电磁测深法工作，必需按本作业指导书和相应的规范要求执行。 设计编写 1.实施步骤 1.1 设计书编写的准备工作(综合研究) 1.1.1 项目实施单位根据有关部门下达的《任务书》，认真研究项目的目标任务，落实设计编写的具体方案，系统收集，分析与任务有关的资料。充分收集测区内所有前人工作成果

资料(包括地质、矿产、物探、化探和遥感图像资料及各种科研成果)，详细研究各种资料的可信度和存在问题，了解测区地质构造轮廓及地层、火成岩分布等性质。同时，应注意收集环境地质、水文地质、灾害地质、管道设施及输变电网布局等资料。作到充分利用以往资料，不作重复工作，分析在以往工作成果基础上获得新成果的可能性和新成果的价值，分析方法的有效性，充分利用先进适用的方法技术，获得最大的地质找矿效果。 1.1.2必要时，应在设计前进行现场踏勘和方法有效性试验，其主要内容为： a.实地考察测区地形、地貌、交通及生活条件 b.核对已收集的地质、物化探及测绘资料 c.测定电性参数，并分析它们于勘

查对象的相关性 d.在某些典型地段进行方法有效性试验 1.1.3落实编写部门和任务。编写部门用两天时间起草编写的具体方案，报有关专业地质调查部门审核，经批准后着手设计前的准备工作。 1.2技术设计 1.2.1 CSAMT 装置 AB 接地长导线为发射源，在ｒ＞3δ(趋肤深度)的扇形范围内布置测网，通过在接收点同时测量电场和磁场两个互相垂直的水平分量的振幅和相位，计算阻抗视电阻率P E/H 和相位差φ E-H 。装置图如下： A B O ≥3δHy Ex 1.2.2 CSAMT 装置的技术要求 1.2.2.1利用场强单分量视电阻率时，装置必须满足偶极子条件，而利用单一的比值视电阻率时可放宽。 1.2.2.2确定ｒ距(发射源到测量点的距离)的原则是确保勘

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计培训资料

可控源音频大地电磁法(C S A M T)勘查设计

精品资料 可控源音频大地电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2

第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区内地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频大地电磁法执行以下有关规范、规程： 1) 《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规范》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频大地电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度范围内岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。

了解矿区内异常响应特征，包括异常强度、形态、范围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价 3.4 可控源音频大地电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。

可控源音频大地电磁测深(CSAMT)作业指导书

目录 章节号内容页码 1. 立项作业指导书 (2) 2. 设计编写作业指导书 (4) 3. 野外作业指导书 (11) 4. 资料整理作业指导书 (16) 5. 资料野外验收作业指导书 (20) 6. 成果报告编写作业指导书 (23) 7. 成果报告评审作业指导书 (26)

立项作业指导书 1.目的 立项是可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)工作质量的起点，其质量将直接影响成果质量和找矿效果。本规范对可控源音频大地电磁测深法立项工作所必须遵循的规则作了具体规定，以提高立项质量。 2.适用范围 本规范适用于申请上级主管部门、社会企事业单位委托承包、招标承包的可控源音频大地电磁测深法的前期立项工作。 3.总则 可控源音频大地电磁测深法立项工作必须严格执行本规定及 DZ/T地球物理勘查名词术语 GB/T14499-93地球物理勘查技术符号 GB/T0069-93地球物理勘查图式图例及用色标准 4.实施步骤 4.1 综合研究 在确定任务时，应结合具体情况系统地收集和细致地研究目标区内前人工作成果资料(含以往地质、物探、化探、遥感等资料)，作到充分利用已有资料，不作重复工作，分析在以往工作成果基础上获得新成果的可能性和新成果的价值，研究开展可控源音频大地电磁测深法的地球物理前提及方法的有效性。 4.2 项目规划 4.2.1可控源音频大地电磁测深法(以下简称CSAMT)是利用人工源建立谐变电磁场，在固定发收距r的情况下人为的改变电磁场的频率f，以达到探测地下不同深度地层构造的目的。该方法的主要特点是能穿透高阻容屏蔽层，探测深度大，分辨率高。可用于金属矿勘探、油气田勘探、深部地层构造勘探和解决水文工程地质等问题。 4.2.2 CSAMT应用条件 4.2.2.1勘查对象与周围地质体之间存在较明显的电阻率差异。 4.2.2.2勘查对象产生的电性异常能从干扰背景中分辨出来。

可控源音频大地电磁法介绍

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(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 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Myaron Goldtein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∠5×10ˉ10∕24h,输入阻抗10 Ω ∕D C ,动态范围190dB,最小检测信号电压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（?）≤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。 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

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计

可控源音频大地电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月

第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频大地电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频大地电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频大地电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价

3.4 可控源音频大地电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率

可控源音频大地电磁测深CSAMT成果报告编写作业指导书

可控源音频大地电磁测深CSAMT成果报告编写作业指导书1．目的 本规程对CSAMT成果报告编写所必须遵循的规则作了基本的规定，以保证报告的质量。 2．适用范围 本规范适用于CSAMT成果报告的编写工作。 3．总则 CSAMT成果报告编写必须严格执行本规定。 4．实施步骤 4.1分队在通过野外验收后一个月内拟定报告编写提纲报院物化探部审批。 4.2报告编写提纲已经审批，分队立即组织人员落实编写任务，报告编写时间规定为5个月。 4.3成果报告编写要求 4.3.1成果报告应实事求是，内容全面，突出，立论有据，文字简练，逻辑严密，所用名词、术语、符号、格式等必须统一。

4.3.2报告的附图，附件，附表应目的明确，配置得当，文字说明简练。 4.4成果报告的内容 4.4.1成果报告的正文应包括： a.承担地质任务及完成情况 b.测区地质、地球物理概况 c.野外工作方法与技术要求 d.资料的处理解释 e.地质推断 f.结论与建议 4.4.2成果报告附图包括： a.交通位置图 b.实际材料图 c.曲线类型图 d.电性参数剖面等值线图 e.频率测深工作成果图 f.电性－地质剖面图

d.其他图件 4.4.3成果报告附件包括： a.岩石电性资料说明 b.正反演解释方法论述 c.静态位移校正方法说明 d.正反演解释结果数据表及软盘 e.资料质量统计表 f.其它 4.5报告编写其间，分队要不定期开展讨论会，以便了解进展情况，处理有关问题。对各章节，分队技术负责必须认真审阅修改，以达到各方面的统一，必要时责成编写人修改，补充。 4.6经技术负责统稿后的初稿，报送院有关部门初审，初审通过的报告复制(一式八份)，同时向项目主管单位提交评审申请书。 4.7评审所需资料有：野外验收意见书和补充工作的报告，项目合同书，设计书，设计审查意见书，文字报告及附

带地形的可控源音频大地电磁法二维正演

一第３８卷第１期物一探一与一化一探Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．１一一２０１４年２月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＦｅｂ．，２０１４一 ＤＯＩ：１０．１１７２０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８９１８．２０１４．１．２８ 带地形的可控源音频大地电磁法二维正演 张斌１，谭捍东２ （１．有色金属矿产地质调查中心，北京一１０００１２；２．中国地质大学地球物理与信息技术学院，北京一１０００８３） 摘要：利用二次场算法研究了可控源音频大地电磁法二维正演问题三采用有限单元法进行正演模拟，将矩阵压缩存储和共轭梯度解方程方法应用到正演算法中，加快了正演算法的速度，并且将地形因素考虑到正演算法中三通过不同的模型验算，检验了算法的精度三 关键词：可控源音频大地电磁法；２．５维正演；地形因素；有限元单元法 中图分类号：Ｐ６３１一一一文献标识码：Ａ一一一文章编号：１０００－８９１８（２０１４）０１－０１５１－０６ 一一可控源音频大地电磁法因其勘探深度大二抗干扰能力强二采集效率高而被广泛应用于地质勘探中，仪器的功能和测量精度日臻完善三但是由于人工场源的引入，其处理技术却远不如大地电磁方法那么成熟三目前多采用二维大地电磁反演程序处理可控源数据，但可控源数据中包含了场源的影响，近区场和过渡区场二阴影效应等因素会影响处理结果的解释，所以有必要研究场源对数据的影响三另外，通过时频转换，可将频率域电磁法的结果变换到时间域，为时间域电磁法正演奠定基础三因此研究可控源音频大地电磁法正演有一定的实际应用价值三 相关领域国内外学者作了许多工作，Ｓｔｏｙｅｒ和Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ［２０］通过有限元方法计算了磁偶极子频率域的电磁响应；Ｕｎｓｗｏｒｔｈ［１５］计算了电偶极子频率域的响应；Ｓｕｇｅｎｇ和Ｍｉｔｓｕｈａｔａ先后应用等参单元研究了带地形的电磁场模拟三国内罗延钟［７］和底青云［２］研究了ＣＳＡＭＴ有限元正演算法；雷达［４］研究了带地形的正反演算法；沈金松［６］研究了海底可控源的电磁响应三阎述［１０］二陈小斌［１１］二王若［１２］二张继峰［１３］二柳建新［１４］等分别研究了线源大地电磁法正演模拟三 此次研究考虑从三维场源二维模型入手，一方面比线源模拟更加符合实际情况，另一方面比三维算法计算速度更快三现有的研究中常通过总场算法来处理地形问题，而二次场算法中因涉及到一次场的求取，很少考虑地形因素三为了减小场源对计算精度的影响，在二次场算法中使用 拟均匀半空间 方法将地形因素加入到二次场算法中，提高方法的收稿日期：２０１２－１０－３０适用性和精度三同时分析算法的特点，以提高正演模拟计算速度三 １一可控源音频大地电磁法正演 １．１一电磁场方程 二维正演计算中所用到的模型和网格如图１所示，ｙ为走向方向，电阻率值沿走向方向不变，仅在ｘｚ平面内变化 三 图１一正演剖分网格 参考Ｎａｂｉｇｈｉａｎ等人的研究成果［１９］，假设时间因子为ｅｉωｔ，并且忽略位移电流的影响，二次场满足的麦克斯韦方程组描述为［１９］ ??Ｅｓ＝－ｉωμＨｓ， ??Ｈｓ＝σＥｓ＋σａＥｐ， }（１） 其中，μ为自由空间磁导率；σ二σ０分别为模型及背景的电导率，σａ＝σ－σ０为异常电导率；Ｅｓ二Ｈｓ分别为电场二磁场的二次场值，Ｅｐ为根据背景场计算的电场值三该方法相对总场模拟方法精度高，并且适用于不同场源的数值模拟三以下使用均匀半空间来

地球物理仪器之大地电磁测深法

题目：大地电磁勘测法 学号： 201220120109 姓名：李星星 班级： 1221201 专业：测控技术与仪器 课程名称：地球物理仪器 课程老师：徐哈宁 二零一五年十二月

目录 1引言............................................................. 1.1定性近似反演法 ............................................... 1.1.1博斯蒂克反演法.......................................... 1.1.2曲线对比法.............................................. 1.1.3拟地震解释方法.......................................... 1.2马奎特反演法................................................. 1.2.1广义反演法.............................................. 1.2.2奥克姆反演法............................................ 1.2.3快速松弛反演法.......................................... 1.2.4共轭梯度反演法.......................................... 1.2.5拟线性近似反演法......................................... 1.2.6聚焦反演法.............................................. 2.1全局搜索最优反演方法.......................................... 2.1.1二次函数逼近反演法....................................... 2.1.2多尺度反演法............................................ 2.1.3模拟退火反演法.......................................... 2.1.4量子路径积分反演算法..................................... 2.1.5遗传算法反演法.......................................... 2.1.6人工神经网络反演法....................................... 2.1.7贝叶斯统计反演.......................................... 2.1.8粒子群优化反演.......................................... 3大地电磁反演方法存在的问题.......................................... 4大地电磁反演技术发展方向............................................ 4.1复杂地电结构条件下电磁理论研究 ................................. 4.2提高反演方法速度的研究 ........................................ 4.3非线性反演理论研究............................................ 4.1混合反演方法的研究............................................ 4.2与其它资料的联合反演研究....................................... 5 学习总结 ........................................................

AMT音频大地电磁法实验报告

AMT音频大地电磁法实验报告 本科生实习报告 实习类型生产实习题目AMT生产实习 学院名称地球物理学院专业名称勘查技术与工程学生姓名ZRY 学生学号指导教师 实习地点东苑及5417 实习成绩 二〇一二年十一月二〇一二年十一月 目录 AMT音频大地电磁法 摘要 学会使用V8仪器以及野外音频大地电磁法测量的基本原理和方法，从而进行数据资料的采集；此外也需要学会使用SSMT2000软件对所采集的电磁信号进行处理，最终通过一系列的计算得到最终的成果，这是要求学会AMT数据资料的处理与解释。 关键字：V8；SMT；SSMT2000 第1章AMT数据资料的采集 1.1数据采集仪器 V8主机，AMTC-30磁棒，不极化电极，GPS，电线及屏蔽电缆，CF卡以及读卡器，蓄电池等，参数设计工具软件TBLEDIT.exe，台式机或笔记本电脑。其中V8多功能电法仪具备时间域的常规电剖面、电测深、高密度电法、瞬变电磁测量功

能；具备频率域的MT（大地电磁法）AMT（音频大地电磁法）CSAMT（可控源音频大地电磁法）SIP（频谱激电）勘探测量功能. 1.2实习内容 1.学习使用V8仪器，会熟练操作V8仪器； 2.学会AMT数据资料采集的野外布线方式； 3.掌握音频大地电磁法的基本原理以及操作方式。 1.3V8布线方式 1.3.1“十”字布极法 图1“十”字布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.2“L”型布极法 图 2 “L”型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.3“T”字型布极法 图 3 “T”字型布极法 工作特点：AMT/MT单点测；张量观测：五分量测量；为适应 不同地形条件。 1.3.4 RXU-3ER连接方法 图 44 RXU-3ER连接方法

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计说明

可控源音频电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月

第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价

3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计说明

. . 页脚可控源音频电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月

第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价

3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率

可控源音频大地电磁法(CSAMT)勘查设计

... ... 可控源音频电磁法（CSAMT）勘查方案 设计单位： 二〇〇八年四月 . ... .c

第一章前言 1.1 项目概况 目标任务是：查明区地层、及构造的分布情况……………………… 1.2位置与交通 1.3自然地理及经济地理概况 1.4以往开展的类似工作 第二章工作区域地质及构造情况 第三章工作方法 3.1测网布设 3.2 工作方法及技术要求 本次物探工作投入可控源音频电磁法执行以下有关规、规程： 1) 《可控源声频电磁法勘探技术规程》（SY/T 5772 – 2002） 2) 《物化探工程测量规》（DZ/T0153-1995） 3) 《地球物理勘查图式图例及用色标准》（DZ/T0069 –1993） （1）工作中采用的仪器为加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法采集系统。 根据工作区要求的勘查深度大、附近人文干扰大等实际情况，采用抗干扰能力强的可控源音频电磁法（CSAMT法）进行勘查，CSAMT法测量方式采用标量。收发距暂定为3km，具体将按试验结果定。了解300m深度围岩体、构造分布情况。 （2)数据处理采用V8多功能采集系统配套反演软件。 了解矿区异常响应特征，包括异常强度、形态、围、时间特性、频率特性、地质噪声及信噪比等，查明外来电磁噪声电平及干扰特征，检查设计工作精度工作装置等是否合理工方法是否有效等，并依据方法试验结果确认，确定最佳的装置和测量参数。 3.3 质量要求和评价

3.4 可控源音频电磁法（CSAMT）精度及质量要求 1）本次CSAMT测量的质量评价将通过计算检查点与原始测量卡尼亚电阻率的均方相对误差Mr来衡量。其计算公式如下： Mr＜±5%为合格。 2）质量检查：总工作量的5%。 3）CSAMT工作精度 综合CSAMT测地工作精度要求，CSAMT精度用电磁法测地精度表中B级精度。 3.5 仪器型号及主要技术指标 3.5.1本项目拟使用以下几种物探仪器：V8多功能接收机、TXU-30多功能发射机、30KW发电机 3.5.2各仪器主要技术指标如下： 1）V8多功能接收机主要技术指标 V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第八代多功能电法系统，在非常成熟的系统2000和V5,V6A的基础上，V8更趋向于尽善尽美，包括轻便坚固的采集系统和GPS同步系统以及触摸式防水ASCII键盘和彩色的背光屏幕，让操作员可以轻松地对数据质量进行监控处理。 V8有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MTC-50,AMTC-30磁探头或TDEM 线圈。V8可以单机工作;也可以和多个其他系统单元如V8或RXU-3ER（3个电道采集站）组成多测站多道无线局域网络采集系统。 所有地记录单元及场源发射均通过GPS信号保持精确同步,在GPS信号不好的地方,系统晶振时钟会自动启动同步. （1）其技术特点为： ●先进地模块化设计●灵活，配置可选择●重量轻，便携 式 ●工作温度：-20℃到+50℃●网络化，站与站或和发射机之间无连 线 ●场源和接收网络均通过GPS同步●不受地域限制高精度同步叠加，扫 频 ●可控源功能，用户可添加测量频点提高测量分辨率

大地电磁测深法

大地电磁法 研究专家 单位姓名 中南大学柳建新 中国地质大学(武汉) 胡祥云 成都理工大学王绪本 技术原理 大地电磁法（Magnetotelluric mehtod, MT) 是利用天然电磁场作场源，是在地面布设仪器测量5个分量的电磁场（3各相互垂直的磁场分量Hx, Hy and Hz 和2个相互垂直的水平分量Ex, Ey）（图1）. 图1 野外观测装置示意图（包括3个磁场分量，2个电场分量） 大地电磁数据处理 对观测记录的5个分量的原始时间序列（time series)数据，通过频谱(spectre)分析，获得各个场分量的频谱，然后计算它们各自的和相互之间的自功率谱和互功率谱(auto, cross- spectrum )，进而计算反映地下构造的张量阻抗(tensor impedance)，以及视电阻率(apparent resistivity)、阻抗相位(impedance phase)等其他参数（图2）。

图2 数据处理流程示意图 图3 是得到的视电阻率和阻抗相位图 0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 0.1 1.0 10.0 100.01000.010000.0 100000.0 l o g 10(a p p .r e s i s t i v i t y /O h m m )0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 log10(period/sec)0 30 6090p h a s e (d e g )xy yx 图3视电阻率（上图）和阻抗相位（下图）， 横坐标是数据的周期

大地电磁测深法

大地电磁法 研究专家 技术原理 大地电磁法（Magnetotelluric mehtod, MT) 是利用天然电磁场作场源，是在地面布设仪器测量5个分量的电磁场（3各相互垂直的磁场分量Hx, Hy and Hz 和2个相互垂直的水平分量Ex, Ey）（图1）. 图1 野外观测装置示意图（包括3个磁场分量，2个电场分量） 大地电磁数据处理 对观测记录的5个分量的原始时间序列（time series)数据，通过频谱(spectre)分析，获得各个场分量的频谱，然后计算它们各自的和相互之间的自功率谱和互功率谱(auto, cross- spectrum )，进而计算反映地下构造的张量阻抗(tensor impedance)，以及视电阻率(apparent resistivity)、阻抗相位(impedance phase)等其他参数（图2）。

图2 数据处理流程示意图 图3 是得到的视电阻率和阻抗相位图 图3视电阻率（上图）和阻抗相位（下图）， 横坐标是数据的周期 0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 0.1 1.0 10.0 100.01000.010000.0 100000.0 l o g 10(a p p .r e s i s t i v i t y /O h m m )0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000 log10(period/sec)0 30 6090p h a s e (d e g )xy yx

大地电磁数据反演 对视电阻率和阻抗相位等参数进行反演(inversion)解释得到地下的构造认识。对于资料的反演，目前较成熟的是二维反演方法(2-D inversion)。现世界上可用的先进的二维反演方法有几种，每种方法都有自己的优势，可以选择或对比使用。图4是对观测资料（视电阻率、相位等）进行反演过程示意图 反演得到的是沿每个测量剖面的地下的二维电性结构（电阻率或电导率），基于电性结构，进行地质解释。 一些先进数据处理和解释技术的应用 当前，为了提高观测资料的质量，即克服其他干扰因素的影响，一般采用远参考道(remote reference MT)测量法，并结合先进的对数据进行处理的robust技术，得到资料误差尽量小的视点阻率、阻抗相位以及其他资料，以保证反演解释结果的可靠性。 远参考道方法是，在观测目标区之外的其他地方（一般选择构造相对简单、干扰相对较小的地方），架设另一套完整大地电磁测量仪器（测量5个分量），把这个站称为远基准站（remote station).利用远基准站观测的资料和观测目标区的仪器测量的资料联合进行处理，得到目标观测区的张量阻抗、视电阻率和阻抗相位等参数，达到压制其他干扰影响的目的。 为了克服进地表往往存在的小的三维异常体对资料产生的畸变(distortion)影响，可以采用小点距的的测量方法，或者采用各个相邻测点的测量电场的电极相互连接（称为电磁阵列剖面 EMAP electromagnetic array profile)技术进行测量。