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1、现代地球物理仪器及应用课程报告姓 名：xx班 级：xxxx学 号：xxx指导老师： xxx20xx 年 xx 月第一章 地下水勘探的地球物理前提地下水正在成为一种越来越重要的资源，而利用一般的钻探，水文等领域的方法找水存 在成本高，效果不理想等问题。而通过地球物理勘探方法寻找地下水则是费省效宏的找水方 法。它可以更好地定位地下水的位置，形态，提高找水的效率，节约成本，具有其他方法不 具备的优越性。以研究不同物理场空间分布规律为基础的各种物探方法种类繁多, 通常我们主要应用 以岩石导电性差异为基础的地面电阻率法、井中电阻率测井法; 以岩石激电性差异为基础的 激发极化法; 以岩石自然激电性差异为基
2、础的声频大地电场法和以岩石磁性差异为基础的 磁法等综合物探方法（如表1-1）表1-1 主要水文物探方法的分类及应用范围3T Sfc- X #座 用 範 團地由旨孺电埒住裸韵地节忒流旬晟地下术占地表来筍补松芙案、it 思秋范术务布范田JtJt电晞注幄测岸社换辛带、轴鲨联玲舉主劝it电圈證店划介追水半屢住、朋定會水展绥盛、理课；裸测赢隼堆 麻土查蜒椅it.民北売厚度f團定地下抽术范埠.划守或 汎加痔界践电刑 面法联舎卷曲浩建倉斷亂验料机採剧壽虑虬扶，寻找古舛道，it卓狂 种高掘皿陡倔曲地电侔及社融面奎明亲殿育带对称西扭出囱矗中同樺履渎离霍度电闽率却探聊皋淀炭富爭，追喩崎裂构建.划介虫恳歎城担牝梏挥
3、剧寻41和帶电普术男晨塩渡、厚度駆井丰.对储水畳电阻申测井則分初彳曲聲疇龙去*电阻卑学魏丫瑞龙舍永属位， 则好点型水并莽荷自啟电位测井鏑屯骈逋层.划芬嵐淡水算面*付计0下术电理車湿度剧井摒謝樽本屋r測定施戏樟虑，扁亶井內出术曲亶地面琏测研兗地球附妊感倉场，寻找具*井药址療律,it索團定陕水花岗岩罠此製曲带和审凰趙冲華各类物探方法, 尤其是地面物探方法 , 都是通过观测地下地质体在地面产生的物理场 空间分布规律来推断地质情况 , 达到地质勘探的目的, 这比用肉眼观察推断, 比钻探手段 了解地层深部构造来说, 显然具有透视性、效率高和成本低的特点。1第二章 地下水勘探的地球物理仪器可控源音频大地电
4、磁法（CSAMT）是一种有效的地下深部资源勘探方法，采用人工场源 可以克服天然场源信号微弱的缺点，但是波的非平面波特性决定了处理资料时的复杂性。当 发射距是探测深度的35倍，高频时非平面波可以近似地看作平面波，低频时则会出现电阻 率随频率降低而在双对数坐标图上呈45上升的近场效应，因此须作近场改正，校正后的数 据可看作为平面波产生的结果，然后再采用用MT的方法来分析。所以，MT的反演方法原则上 都可用来做近场校正后的CSAMT反演。如不作平面波校正的反演，其有效数据只能取远场的 值，而对于近场甚至过渡场的资料都要摒弃不用，这将造成较大的浪费。由于现有仪器分段分时的工作方式使得其观测精度受不同排
5、列观测条件差异的影响。为 了提高测量精度和效率，研制了一种实现整条测线多点同步观测的分布式电磁探测系统第三章 仪器的基本工作原理和组成一、工作原理分布式电磁探测系统主要采用CSAMT法标量测量的工作原理。通过沿一定方向（设为X方向） 布置的接地导线向地下供入某一音频谐变电流，在其一侧或两侧6 0张角的扇形区域内沿与发射平行 的方向布置测线；分布式接收机同时布置在一条测线上，所有测点同步观测相应频率的电场分量和与 之正交的磁场分量。根据公式（1）、（2）计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位：詁备几（1）坠=Pet 一 pnv 0（2）式中：丨Ex丨，丨Hy丨和Q Ex, Q Hy分别为Ex, Hy的振幅
6、和相位；p为大地的磁导率; w =2n p为角频率。在音频段内逐次改变供电和测量的频率，便可测出视电阻率和阻抗相 位随频率的变化曲线，经过数据处理及反演，获得反映地下结构的地电断面资料。分布式电磁探测系统的另一个辅助测量功能是激发极化法。分布式接收系统固定布置在 测线上，通过沿测线逐点切换供电A极位置实现三极装置的激电测深，移动发射源至测区实 现中梯装置激电剖面测量，激电法除提供浅部视极化率异常外，获取的浅部直流电阻率信息 可为CSAMT勘探参数的设计及深部电阻率的反演提供参考和约束条件。分布式电磁探测 系统工作原理如图1所示。2X测线分布式按收机中梯激电发射源CSAMT拱迫A极级联炭射源三极
7、激电/ 供电A械/- ，I I 1.4 h图1分布式电磁探测系统工作原理图二、仪器的组成分布式电磁探测系统由级联式大功率发射系统和分布式多通道接收系统组成。其主要技 术指标如下：发射电流最大30A ；发射频率为1/1288/192HZ ；动态范围大于130 dB ；采样频率 最高196kHz；同步精度为土0.5“ s；总通道数为53；通道误差幅度V0.002V,相位0.2 （标定前，输入信号幅度IV）。级联式大功率发射系统由发电机、直流电源、逆变桥路、电流检测装置及控制器组成 发电机输出的三相交流经过整流、滤波后送入半桥电路进行逆变，逆变后交流信号通过功率 变压器调压，最后再经过全波整流、滤波
8、，输出直流电压提供给IGBT全桥变换电路。图3 分布式多通道电磁探测接收系统结构图分布式多通道电磁探测接收系统由1个主控站和多个采集站组成，之间通过有线或无线 通讯的方式实现连接，主控站配置了5个数据采集通道，可同时测量3个磁场和2个电场。 每个采集站有2个电场或磁场的测量通道，每通道使用1片独立的2 4位A/D转换器，通 过GPS实时校正恒温晶振输出产生高精度的同步时钟,保证主控站及所有采集站与发射系 统时刻保持同步。采集站在主控站的控制下实现系统测试、参数设置、数据采集、数据上传 等功能，原始数据本地保存。主控站和多台采集站可同时布设在一条乃至多条测线上，实现 同时观测。分布式接收系统整体
9、结构如图3所示。3第四章 应用实例以吉林松江河深部地下水资源勘查为例，在吉林省松江河镇果松山地区开展了深部地下 水资源勘查。测区距长白山8 0余km,为典型的火山地貌区域，由一系列北东向的山脉和 宽缓的山间盆地组成。地势东南高，西北低，地形起伏大，平均海拔800 m左右。表层被松 散岩类冲洪积物和第四系玄武岩覆盖，区内断裂构造、水系发育，岩层电阻率受含水裂隙发 育状况影响较大。勘查方法采用可控源音频大地电磁法和时间域激电法。在1号线及其旁侧进行了3条测 线的中梯激电测量，供电极距100m，接收极距50m，供电电流10A，周期8s。激电测量结果表明：该区域无明显激发极化异常，背景视极化率很低，浅
10、地表电阻率西 高东低，与该地区地质特征相符。直流电阻率值的测定为CSAMT参数设计提供了参考。 在1、4、5号测线进行了CSAMT法测量，供电极距1km，发射系统采用两级级联，供电电压 500800 V，供电电流2.510 A，收发距710 km，接收系统采用1个主控站和8个采 集站进行分布式观测，接收极距5 0m，一次覆盖测线长度为9 0 0 m。在相同测线上采用 6通道进行测量，每个排列长度2 5 0 m，整条测线分4段分时测量，获得对比数据。测量 时，2种仪器系统采用的测点和供电点位完全相同。测区位于采石场和村庄附近，主要电磁 干扰来自电力线。结论根据应用实例可以发现分布式电磁探测系统具
11、有以下特点：1) 针对外界噪声具有的时变性，分布式电磁探测系统采用多个采集站一次性布设在 一条测线上，多点同步观测，克服了传统单机分时测量带来的精度问题，提高了分辨率和工 作效率。2) 外界噪声具有区域性，同时测量使得不同测点的采集数据中具有相同的噪声成分， 只会影响反演参数的绝对量值，不影响横向相对异常的判断。3) CSAMT具有勘探深度大、分辨低阻能力强的优点。在吉林松江河地区成功预 测了深部地下水资源的有利赋存位置，是寻找地热资源的有效勘查手段。参考文献1 龙凡.勘探地球物理在地下水探测中的研究A.中国地球物理学会国家安全地球物理 专业委员会. 国家安全工程地球物理研究第二届国家安全地球物理学术研讨会论文集 C. 中国地球物理学会国家安全地球物理专业委员会:,2006:15.2 王赟，杨德义，石昆法.CSAMT法基本理论及在工程中的应用J.煤炭学报， 2008,4 (2):383 387.3 张文秀,周逢道,林君,刘长胜,曹学峰,陈健,徐汶东. 分布式电磁探测系统在深部地下水 资源勘查中的应用J.吉林大学学报(地球科学版)，2012,42(04):1207-1213.
