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1、电（磁）法资料处理与解释 主讲：师学明、张文波 电磁法的各种方法变种工作场合 频率域电磁 法 频率域电磁 剖面法 被动源法音频天然电场法地面 航空 甚低频法 主动源法大定源回线 法 实、虚份量 法 地面 航空 井中 振幅比-相 位差法 电磁偶极剖 面法 虚分量-振 幅比法 水平线圈法 倾角法 频率域电磁 测深法 被动源法大地电磁测深法地面 音频大地电磁法 主动源法频率测深法 可控源音频大地电磁法 时间域电磁 法 瞬变电磁剖面法地面 航空 井中 瞬变电磁测深法地面 一、大地电磁测深（MT）资料处理与解释 1、大地电磁测深基本原理 2、大地电磁测深仪器与野外工作方法 3、大地电磁测深数据处理 4、
2、大地电磁测深资料解释与应用 1、大地电磁测深的数学物理基础 大地电磁测深法是地球物理学中电磁测量的 方法之一，最初由吉洪诺夫(1950)和卡格尼亚德 (1953)提出。其理论基础是基于场源为垂直入射到 地面的平面电磁波来讨论的。其数学物理基础是麦 克斯韦(Maxwell)方程组。 2、大地电磁测深方法原理 在某个观测点上，测量由天然电磁场源产生的电场和磁场 的水平分量。二者的比值称为电性阻抗。在一系列频率点上确 定阻抗，从而得到阻抗频谱，该频谱提供了地球内部导电率随 深度变化的信息。 若地下介质是各向同性的，则电场强度和磁场强度互相垂直 。一般地，天然交变电磁场的频率范围约为10410-4Hz
3、，频率 越低，穿透深度越大，在地面测点观测不同频率天然电磁场信 号，并进行分析处理，就能得到地球不同深度处的电性分布。 （一）波动方程 由麦克斯韦方程， 电磁场的表达式为： （二）穿透深度 我们讨论平面电磁波在均匀介质中的传播问题。 波的方向垂直于地面，Ez=Hz=0 这里的1/b称为电磁波的趋肤深度，也叫穿透深度 b为电磁波的衰减系数，也称吸收系数。 在无磁性介质中，穿透深度为： （三）波阻抗 （四）视电阻率 2 2、大地电磁测深法的仪器与野外工作方法、大地电磁测深法的仪器与野外工作方法 2、1大地电磁测深法仪器 （1） 加拿大V8和MTU5（V5-2000） V8是加拿大凤凰公司自1975
4、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 色的阳光下可视屏幕，让操作员可以轻松地对采集地数据质量进行监控 处理。V8-6有三个电道和三个磁道，磁道可以连接MT,AMT,CSAMT磁棒或 TDEM线圈。V8可以单机工作（通常在做MT和AMT时）；也可以和多个其他 系统单元如V8-6或RXU-3E（3电道采集站）以及场源发射组成多测站多道 无线局域网络进行精确同步采集。所有地记录单元及场源发射均通过GPS 信号保持精确同步。 先进地模块化设计 灵活，配置可选
5、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 发电机可根据用户需要在国内采购(50Hz/60Hz ，220伏输出，3相，功率大小按实际需要配备) 应用范围:勘探深度可达50公里或更深,石油和天然气勘探,金伯利岩(钻 石),地震研究,金属矿和矿产调查,地热资源储藏调查,环境工程调查,地 下水调查等。 道数： 3个磁道,3个电道 通过单站3道的采集站可组成网络化采集系统,道数不受限制 频率范围： 10,000Hz 到 0.00005Hz(20,000
6、秒) 数据存储： 512MB可移动式闪存(可升级扩展) 摸数转换器： 每道一个,24位,96,000个样点/秒 重量： 7公斤 键盘： 触摸防水ASCII码键盘 显示： 阳光下可视彩色液晶显示屏,分辨率为640*480 接头： 多针,军事上专用磁棒输入/GPS/电瓶和接地接头,四个电道(AMT,MT)接线柱 输入电压： 12V 直流 功耗： 约15瓦 处理器： 586和辅助处理器 环境： 工作温度:-20C到+50C lGMS-06大地电磁测深仪由德国Metronix公司生产的新型号仪器，它自带GPS天 线进行测量定位，该仪器体积小，野外施工方便，其磁传感器MFS-06具有多种 突出特征，是M
7、etronix公司多年来设计制造及应用传感线圈磁力计的经验的结晶 ，这使它成为电磁勘探中的一流设备，尤其适用于大地电磁测深(MT)及可控源 音频大地电磁测深(CSAMT)。 lMFS-06覆盖的频率范围很宽，从0.0001Hz直至10kHz，达到8个数量级，其信 噪比高达10-100倍，高频段噪声很低，并且没有温漂和时漂，是世界上目前性 能最好的感应式磁场传感器，它保证了在天然场活动最平静的时间里也能记录 到高质量、全频段电磁信号。此外，它还显示出突出的低噪音特性；内置精确 标定设施，使其具高精度标定；宽的工作温度范围：-25C +70C，甚低温下 ，输入补偿电压及补偿电流的漂移，它都可以在长
8、时间内保持相当稳定的传输 函数。MFS-06重约8kg，长1.2m,直径75 mm，施工轻便。 lGMS-06大地电磁测深仪的数据采集单元ADU-06即主机的带宽20 kHz直流， 其高频段和低频段各有一个24位A/D转换器，以保证全频段都具有最高的分辨率 和最大的动态范围。除三个固定频段外，还设有一个自由频段。ADU-06内部设 有500MB的闪烁存储器，可存储大量的野外记录数据，它重约5kg，5道功耗约7 -12W。 lGMS-06 Windows操作系统下的软件系统MAPROS，具有很强的去噪功能，配 备多种时间序列计算算法，可实时处理观测数据并获得多种大地电磁参数，并 可进行远参考道观
9、测来消除局部噪声。 （2） 德国GMS-06 所需组件如下： lAdu-06（五通道）、 lGPS天线、 l3个磁力计、 l4个电场探头、 l4个电场电缆、 l1个接地棒线、 l网线（network cable）及装有Mapros软件（ 在布置ADU-06或在线处理时用）的计算机 (laptop)。 GMS-06主要应用领域 石油，天然气勘探； 地下水和地热资源勘探； 矿产资源勘探； 工程和环境勘探； 地壳上地幔构造研究； 检测地壳电阻率随时间变化以及 监测电磁信号。 GMS-06技术指标 l GMS-06由主机ADU-06和磁场传感器FMS-06组成，它们的技术指标如下： 频率范围：直流20
10、KHz 道数：每个ADU-06可含2道，3道或5道，在一个网络中可连接32个 ADU-06 频带 ：3个频带 ： 低频：直流1KHz；高频：500Hz20KHz； 亚频带 可由数字滤波器任意设定 A/D转换 器：低频A/D转换 器24位；最大采样率：4096样本/秒。 高频A/D转换 器24位；采样率：41000样本/秒。 每道有二个24位A/D转换 器。 系统计 算机：32位嵌入式控制器 贮存介质：2GB内部闪烁盘 ，可扩展 测试 功能：对系统的所有重要功能，包括传感器在内，均可自动测试 ， 并显示测试 结果 标定：自动标 定，包括传感器在内 网络连 接：标准同轴电缆 同步：GPS钟130n
11、s至卫星参照 测点被定位并存贮 接口：网络，磁传感器，电极线，电瓶输入，GPS天线 外壳：牢固、防水的铝壳 重量：5.8Kg 外部尺寸：230200180mm 功耗：5道ADU的功耗7W12W，与操作方式有关 工作温度范围：-40C到75C（扩展的） -15C到75C（标准的） ADU-06 频率范围:10000Hz-10000秒 传感器噪声：1*10-nT/Hz 0.01Hz 1*10-4nT/Hz 1Hz 5*10-7nT/Hz 1000Hz (斩波器关) 输出灵敏度：0.2V/(nT*Hz) f4Hz 精确值请 参照每个标定文件 输出电压 范围：+/-10V 功能：具有磁场负 反馈的感应
12、线 圈 插件：8极PT02SE12-10S 标定输入灵敏度：4nT/V 反馈截断频率：4Hz 供电电压 ：12V到15V，稳定，滤波 供电电 流：25mA 外壳：牢固，防水的玻璃纤维 加筋外壳 重量：约8.5Kg 外型尺寸：长1.2m，直径75mm 工作温度：-250C+700C GMS-06技术指标 l GMS-06由主机ADU-06和磁场传感器FMS-06组成，它们的技术指标如下： FMS-06 GMS-06野外观测结构及特点 远参考道观测：由两台五道标准MT/AMT仪组成，由高精度GPS钟同步，两台的间 隔要满足噪声不相关。远参考道观测是消除局部电磁噪声影响的最佳方法。 CEMAP观测：
13、由一台或二台五分量标准MT/AMT仪和多台至数十台双道ADU-06组成 ，由高精度GPS钟同步。在数据处理时，双道ADU-06的磁场分量，用五道标准 MT/AMT仪所记录的磁场分量代替，因为磁场分量在数千平方公里范围内是不变 化的。该方法可进行三维观测，生产效率高。 网络观测：由一台五道标准MT/AMT仪和多台（最多可达32台）双道ADU-06组成， 沿同一测线布置，由高精度GPS 钟 同步（图3）。在数据处理中采用空间滤波 ，也叫E-MAP。优点是生产效率高，可消除静位效应。 带远参考道的CEMAP或E-MAP观测,是把参考道观测与CEMAP或E-MAP观测组合成一 起，其优点是可有效消除局
14、部电磁噪声，提高生产效率以及消除静位移。 CSAMT观测:是由单一磁道和与其垂直的单一电道以及发射源组成的观测系统，所 以其观测的是标量阻抗，适用于均匀层状的地下构造，勘探深度约1Km左右。 GDP-32 GDP-16多功能电法仪 （3） 美国GDP-32 美国GDP32多功能电法仪 美国GDP32多功能电法仪 EH-4是目前浅层油气、煤田、矿产、地下水、 冻土层、山区工程、矿井工程勘探及AMT静校 的最佳电磁仪器。 EH-4是美国著名的Geometrics公司和 EMI公司联合研制的双源型电磁/地震系 统。仪器设计精巧、坚实，特别适合地 面2D、3D连续张量式电导率测量，在 技术上率先突破传
15、统单点测量壁垒，走 向电磁测量拟地震化、联合2D、3D连 续观测和资料解释。 （4） 美国EH-4 EH4仪器特点： 1)自然源，可控源联合接收； 2)独一无二的垂直磁偶极子发射方式，发射天 线轻便灵活， 耗电量小，只用12V轻 便汽车电瓶供电； 3)测量时间短，测量精度高，兼备调频接收， 操作方便的优点，又具有时间域高分 辩率的特点； 4)联合X-Y电导率张量剖面解释，对判断二维 构造特别有利； 5)频率范围:0.1Hz100kHz，勘探深度可达 1000m； 6)地震、电法联合测量和解释，是综合勘探最 理想的仪器； 7)实时处理，实时显示，资料解释简捷，图象 直观。 性能指标 Stratagem EH4 电导率成像系统 工作原理： 自然的和人工的磁大地电流张量场 频率范围： 10Hz-100KHz 发射机： 代垂直天线线圈的TxIM2型发射机 频率： 500Hz-70KHz 冲量： 400Amp-m2 天线尺寸： 2个4m2的垂直叉线圈 电源： 12V, 60Ah电瓶 电极： 4个BE-26型带缓冲器的有效高频偶极子以及4个SSE不锈钢电 极，26m电缆。 磁棒探头： 2个BF-IM磁感应棒（10Hz-100Hz），10m电缆。 模拟终端： 1台AFE-EH4模拟讯号调节器，用它将一对电极和一对磁 棒的数据传至采集单元。 数据采集单元 道数：
