《CSAMT法》PPT课件.ppt

可控源音频大地电磁法 （ Controlled Source Audio- Frequency MagnetoTellurics ） Outline CSAMT法概述 CSAMT法基本原理 野外工作方法技术 应用实例 CSAMT是在AMT基础上发展起来的一种人工源频率测深方法。1950 年代，在卡尼亚（L Cagniard）论文的基础上，发展形成了基于观 测天然场大地电场和磁场正交分量，计算视电阻率的大地电磁测深方 法。在音频（n10-1n103Hz）范围内，大地电磁场相对较弱，同 时，人为干扰较大。为了克服上述困难，1970年代初，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，由于所观测的电磁场频率、场强 和方向由人工控制，其观测的方式与AMT相同，所以称其为可控源 音频大地电磁测深。CSAMT法可以采用磁性源或电性源两种人工场 源，目前实际主要应用电性源可控源音频大地电磁测深法。目前大多 采用赤道偶极装置进行标量测量，同时观测与场源平行的电场水平分 量Ex和与场源正交的磁场水平分量Hy 。利用电场振幅Ex和磁场振幅 Hy计算卡尼亚阻抗电阻率s，电场相位Hp和磁场s计算卡尼亚阻抗 相位。阻抗电阻率和阻抗相位联合反演计算反演电阻率参数，利用反 演电阻率进行地质推断解释。 CSAMT法概述 工作效率高，利用一个偶极发射，可以在4个很大的扇 形区域内测量 勘探深度范围大，几十米到二三千米 垂向分辨率高，10%20%之间 水平分辨率高。约等于接收电偶极长度 地形影响小，易于校正 高阻层的屏蔽作用小 立体观测，面积性的CSAMT相当于一种3D的立体地 电填图 CSAMT法优点 必须需要发射 发射端附近存在的导体可能会带来对发 射源的干扰 过渡区修正比较困难 场源效应的影响，主要包括：非平面波 效应、场源附加效应、阴影效应 CSAMT法缺点 基本原理 CSAMT法是通过沿一定方向（设为X方向）布置的接 地导线AB向地下供入某一音频f的谐变电流II0e-it(角 频率2f)；在其一侧或两侧60o张角的扇形区域内， 沿X方向布置测线，逐个测点观测沿测线（X）方向相 应频率的电场分量Ex和与之正交的磁场分量Hy，进而 计算卡尼亚视电 阻率： 和阻抗相位 在音频段内（n10-1n103Hz)逐次改变供电和测量 频率便可测出s和z随频率的变化，完成频率测深观 测。 TE模式 （Ex，Hy，Hz） TM模式 （Hx，Ey，Ez） 二维情况下极化模式划分二维情况下极化模式划分 几个概念 Impedance(阻抗) Resistivity(电阻率) Skin Depth（趋肤深度） 原理图 在A点（近区），接近发发射机， 一般认为认为 信号具有几何学和电电阻 率的功能。响应应和研究深度与频频 率无关。 在过过渡区（B）电电和磁以及研 究深度具有几何学，电电阻率和频频 率的功能。 在远远区（C），大地电电磁方法能 被使用。区域被认为认为 具有电电阻率 和频频率的功能。 CSAMT(MT/AMT) CS = Controllable SourceCS = Controllable Source MT = MT = megnetelluricmegnetelluric sounding (400Hz 0.000001Hz) sounding (400Hz 0.000001Hz) A = Audio (10000Hz 1000Hz)A = Audio (10000Hz 1000Hz) 平面波，垂直入射，阻抗定义平面波，垂直入射，阻抗定义 场源：太阳风引起地球电离层电性规律分布 垂直入射：依据Snell定律 阻抗定义：电场/磁场 两个模式：TE/TM Hx Zyx Ey TE Mode Ex Zxy Hy TM Mode CSAMT CSAMT/EMAP/EH4 目前国内一般作标量的TM模式测量，效率高 横向分辨率较好，纵向较差，结合相位 避开近区和过渡带 避免过低频率 远区远区才满足MT/AMT假设，为频率测深 过渡区为综合效应 近区频率和测深无关，而和极距有关 低频直线上升 野外工作方法技术 观测方式 勘探深度 频率范围 覆盖范围 CSAMT 6公里之外认为是远区 超过60度角非平面波 AB长度约2-3km 由于是TM模式 测线必须垂直断层走向 TXU-30 AB 30 6km 23km 标量 CSAMT 1 个发发射源 1 个电电位方向 每次调调整点位有1 个磁场测场测 量 Scalar CSAMT 矢量 CSAMT 1 个发发射源 2 个电电位方向 每次调调整点位测测量2个方向磁场场 张量 CSAMT 2个发发射源 2个电电位方向 每次调调整点位有2个磁场测场测 量 发射有效区 标量标量 Ex/Ex/HyHy 发射有效区 Ey/HxEy/Hx 发射有效区 矢量 标量 Ex/Hy标量 Ey/Hx 矢量 CSAMT 有效的矢 量CSAMT 数据是被限 制在可见见的 四个区域内 电电道 距离(= 一个点位) 磁道 标量 CSAMT 野外布置示意图 要点 发射端（AB极）应该和接收端测线尽可 能的平行。 要求偏差15度以内。 保证整个接收线是布置在“梅花”状区域内 。 发射机通常离接收测线5-8km。 如果偶极不可用，则可以使用线圈做发射 源。但是线圈发射源的效率非常低，需要 电流达到偶极源的10倍才能达到相同的效 果。 CSAMT Design Depth: Skin depth = H503(/f)0.5 m H有效H/20.5=356(/f)0.5 m 1接收极距a=点距，它与横向分辩力相关； 2发射长度AB1/41/3倍收发距长度，23km场强大， 信号强；粗线2ohm/Km, AB=2000m较好。 3收发距，指收发测线之间的线距r 尽量保证目标探测频段处在远区，r67倍最大目标探深。 保证观测信号够强(发射电流要求) 勘探深度 CSAMT法的勘探深度与大地电阻率和 信号频率有关并按Bostick深度公式计算。 理论上，只要频率足够低，勘探深度可达 数十公里。但实际大约在10m3Km。 频率范围 适于远区数据 适于远区和过渡带数据 覆盖范围 确定最低频率fL后， fL对应的趋肤深度为： 对于X方向的场源，rmin受到排列方式的限制： 1、旁侧（赤道）排列的Ex/Hy测量：rmin4 2、轴轴向排列的Ex/Hy测量：rmin5 3、Ey/Hx测量：rmin3 4、如果允许许在过过渡带观测带观测 ，则对则对 于所有的方式都可 放宽宽到rmin0.5 应用实例 Exampl