（地球探测与信息技术专业论文）GDP32ltⅡgt在CSAMT、TEM中的应用与研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 可控源音频大地电磁法( c s 舢江t ) 和瞬变电磁法( t e m ) 都是属于人工主动源 电磁测深法，具有较大的勘探深度、较强的电性分辨能力以及方便灵活的观测方式。 近年来，电磁法已广泛运用于石油、金属矿、工程、考古等诸多领域的勘察，并取得 了显著的效果。随着电磁法理论研究水平、电子测量技术和计算机技术的提高，也相 应促进了电磁法仪器的发展。g d p 3 2 多功能电法仪在电磁法c s a m t 和t e m 的数 据采集和解释方面，具有世界领先水平。然而，对g d p 3 2 的正确理解以及人工源 产生的各种效应问题一直困扰着国内物探单位的数据处理和资料解释，如近场源效应 问题、电磁耦合问题等。 本文通过研究g d p 3 2 儿c s a m t 、t e m 数据文件记录格式，提取并编辑了* a v g 文件信息；用不同方位场源法野外试验以确定c s a m t 的工作模式；对于近场源效应， 提出中间区动态增减“三角形 系数法近场校正；通过对比多种静态效应校正，提出 选择感兴趣频段区空间滤波的思想；用多角度办法评估并定性解释t e m 原始数据； 用f o r t r a n 语言编制出相关数据处理程序。 在实际应用和数据处理中，用不同方位场源法野外试验确定了广西盘龙矿区 c s a m t 的工作模式；有效识别出了广西佛子冲1 1 3 、1 1 4 线的静态效应，并用空间 滤波、中值滤波、选择感兴趣频段区空间滤波办法进行了校正；采用自相关滤波并结 合多角度分析办法，对1 1 3 线的t e m 数据，作出了有效评估和定性解释。 关键词：c s a m t ；t e m ；g d p 3 2 ；数据文件；近场效应；静态效应；校正；数据 评估 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o n t r o l l e ds o u r c e a u d i o - f r e q u e n c ym a g n e t o t e l l u r i c s ( c s a m t ) a n d t h e t r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d s ( t e m ) a r eb o t hb e l o n g e dt ot h ea r t i f i c i a la c t i v e s o u r c ee l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d s h a v i n gt h eb i g g e re x p l o r a t o r yd e p t h ，a n dt h a n k i n gf o r t h es t r o n g e rr e s o l v i n gp o w e rf o re l e c t r i c i t ya n dt h ec o n v e n i e n t e rw a yo fm e a s u r e s ，i n r e c e n ty e a r s ，t h ee l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d sh a sb e e nw i d e l ym a d eu s eo fi nt h em e t a l m i n e r a l ，p e t r o l e u m ，e n g i n e e r i n ge x p l o r a t i o na n dm a n yr e a l m so fe t c ，a n da c q u i r e dl o t so f a c h i e v e m e n t sr e m a r k a b l e l yi nt h e s ef i e l d s w i t ht h ep r o g r e s so ft h e o r i e so fc o m p u t e r t e c h n o l o g i e s a n de l e c t r o n i cm e a s u r e sa b o u t e l e c t r o m a g n e t i s m ，i n s t r u m e n t s o f e l e c t r o m a g n e t i ce x p l o r a t o r yh a v en o w a d a y st a k e ng r e a t e rd e v e l o p m e n t t h eg d p - 3 2 “，a s ak i n do fm u l t i f u n c t i o n a le l e c t r i ci n s t r u m e n t ，h a su n d o u b t e d l yt h em o s ta d v a n c e dl e v e l i nt h ew o r l do i lt h ec o l l e c t i n ga n di n t e r p r e t i n gd a t u mi nt h ec s a m ta n dt e m ，h o w e v e r , b e i n gu s e do ft h ea r t i f i c i a ls o u r c e ，s h o w i n ga l lk i n d so fc o u p l i n ge f f e c t si t so w ns e l fa n d m i s u n d e r s t a n d i n gt h eg d p - 3 2 “，s o m en a t i v eg e o p h y s i c a lc o m p a n i e sa r ea n n o y e dw i t ha l l k i n d so ft r u b l e s ( t h ee f f e c to fn e a rs o u r e ，t h ee l e c t r o m a g n e t i ci n t e r a c t i o n ) t op r o c e s sa n d i n t e r p r e td a t u mo np r a c t i c e s t h ep a p e rh a ss t u d i e dt h ed a t af i l eo fc s a m t t e mf o rg d p 3 2 u , a n dr e f i n e d i n f o r m a t i o n sf r o mt h e s ed a t af i l e s ，d e t e r m i n e dt h em e t h o da b o u tc s a m tw i t hs o u r c e so f d i f f e r e n td i r e c t i o n s ，p u tf o r w a r di n c r e a s eo rd e c r e a s et h en u m b e ro f “t r i a n g l e c o e f f i c i e n t s d y n a m i c l yf o rb e i n gc l o s e dt os o u r c e ，m a d eo u tt h et h i n k i n go fs e l e c t i v ef r e q u e n c ys p a c e t h r o u g hc o m p a r i n gw i t hk i n d so fe f f e c t st oa d j u s ts t a t i c , e v a l u a t e dt h ed a t aw i t hp o i n t so f v i e we f f e c t i v e l y ，a n dm a d eo u ti n t e r r e l a t e dp r o g r a m sw i t hf o r t r a n l a n g u a g ef i n a l l y i np r a c t i c a lp r o c e s s i n ga n do p e r a t i o n ，t h ep a p e rh a sd e t e r m i n e dt h ew o r km e t h o d a b o u tc s a m tt h r o u g hd i f f e r e n td i r e c t i o n a ls o u r c e s ，d i s t i n g u i s h e ds t a t i ce f f e c t sf r o ml i n e 11 3a n dl i n e11 4o ft h ep r o j e c ti ng u a n g x if u z i c o n ge f f e c t i v e l y ，a n da d j u s t e dt h e mw i t h s p a c ef i l t e r sa n dm i d d l ev a l u ef i l t e r s ，a n da n a l y s e dt h et e md a t u mo ft h el i n e11 3w i t h i n t e r r e l a t e df i l t e ra n dp o i n t so fv i e w , a n de v a l u a t e dt h e me f f e c t i v e l y ，a n dh e l p e dt o i n t e r p r e tt h e md e t e r m i n i s t i c l y k e yw o r d s ：c s a m t , t e m ，g d p 3 2 “，d a t af i l e ，t h ee f f e c to fn e a rs o u r e ， t h ee f f e c to fs t a t i c ，a d j u s t m e n t ，e v a l u a t ed a t a 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在阮百尧教授指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证 书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明 并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ：塞! l 墨 签字日期：迦亟：五：! i 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校 要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版， 并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存 论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。( 保密论文 在解密后遵守此规定) 学位论文作者( 签字) ： 指导教师签字： 签字日期： 桂林工学院硕士学位论文 第1 章引言 广西地球物理勘察院2 0 0 6 年引入了一套美国z o n g e 公司的g d p 3 2 多功能电法 仪系统。本文作者基于桂林工学院和广西地球物理勘察院友好合作的基础上，于2 0 0 6 年1 1 月至2 0 0 7 年1 1 月在广西地球物理勘察院从事g d p 3 2 n 电磁法工作模式和有关 数据处理的研究。在为期一年的研究工作中，作者和广西地球物理勘察院的科研人员 刻苦攻关，在生产实际中确定出了c s a m t 、t e m 的有效工作模式，并针对g d p 3 2 1 l 在数据处理和解释工作中出现的一些实际问题进行了研究。 1 1 研究目的及意义 电磁测深法可以分为频率域电磁测深法( f e m ) 和时间域电磁测深法( t e m ) ， 特别是人工源电磁场频率测深，由于具有较大的勘探深度、较强的电性分辨能力以及 灵活方便的观测方式，在有色金属矿产和能源矿产的勘探开发中正发挥着越来越积极 的作用。 可控源音频大地电磁法( c o n t r o l l e ds o u r c ea u d i o f r e q u e n c ym a g n e t o t e l l u r i c s 简称 c s a m t ) 是在大地电磁法( m t ) 的基础上，针对解决大地电磁法场源的随机性强和 信号微弱而发展成的一种人工源频率域电磁测深方法。c s a m t 法是通过观测地面或 井中的人工可控电磁波信号在地球介质中激发的电磁场数据，以达到勘探地球内部介 质导电性和结构的目的，其工作频率一般从零点几h z 到上万h z ，有效勘探深度可 从地表至地下1 5 0 0 米左右。由于该方法使用功能强大的人工信号源，与大地电磁法 ( m t ) 相比，能有效压制干扰，采集高品质的数据，野外工作效率高。因此，自上 个世纪7 0 年代中叶，c s a m t 法就已经成为地球物理勘探方法中有效勘探手段之 一，并成功应用于金属矿、石油、地热资源、地下水、海浸及环境等勘探中。但是由 于采用人工信号源，c s a m t 与m t 相比在人工源的处理问题的上比较复杂，如必需 考虑野外工作时供电方位和收发距选择问题、室内数据处理时的近场源和电磁耦合影 响问题。 瞬变电磁法( t r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d s ，简称t e m ，也称时间域电磁法 - - t d e m ) ，是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，在一次场 断电后，通过观测、研究二次涡流场随时间的变化规律来探测介质的导电性。与 c s a m t 相比，t e m 是在关断一次场后观测纯二次场，因此不存在一次场干扰的问题， 可在近区进行观测，甚至可以采用同点( 中心回线法) 法观测。t e m 法与探测目标 桂林工学院硕士学位论文 耦合好，取得的异常幅度强、形态简单、分层能力强，勘探深度范围大，受地形影响 较小，剖面测量与测深可同时进行，提供的地电信息丰富：t e m 法还可以采用不接 地回线与接收，适用范围广、施工方便、工作效率高。因此，t e m 目前已广泛应用 于电磁法探测诸多领域中。但是，t e m 观测的是纯二次场响应，甚晚期信号较弱， 极易被工业电、民用电、天电等因素干扰。因此，在数据处理时，必需要考虑如何有 效去除干扰，以及更有效地利用原始数据，帮助资料的定性解释。 g d p 3 2 是一台多功能电法仪，具有高分辨率、高信噪比、宽频带、大动态范围、 且操作简单，深受国内地球物理勘探单位欢迎。但是，国内引入该仪器一些较晚的物 探单位，在c s a m t 和t e m 的野外数据采集和数据解释方面，仍缺少有效的野外工 作模式和数据处理方法。 因此，提取并编辑g d p 3 2 n 的数据文件信息，c s a m t 的源的方位、收发距大小、 近场效应以及静态效应问题，t e m 的有效去干扰以及对数据多角度整理问题，是 g d p 3 2 在实际应用中所急需解决的。 1 2 研究现状 在实际中，如何有效抑制c s 蝴t 法人工场源效应问题，如何确定场源方向和收 发距大小问题，从而确定出g d p 3 2 c s a m t 的有效工作模式；由于g d p 3 2 数据处 理包中，尚缺少一些对数据定性解释方面的软件以及对数据进行多角度整理的软件， 则如何从g d p 3 2 原始数据中提取相应信息，并能准确识别c s a m t 法的近场源效 应，并有效地进行校正；又如何能正确区分c s a m t 的静态效应和目标体异常，且在 不同情况下并予以有效地进行静校正；又如何有效t e m 信号抑制干扰，有效利用t e m 原始数据，给资料定性解释提供可靠的帮助，针对g d p 3 2 a 的这一些实际问题，目 前国内发表的文章比较少。 c s a m t 由人工场源带来的阴影效应问题和场源复印效应问题，上世纪8 0 年代， k u z n e t z o v 1 】，z o n g e 和h u g h e s 乜1 已对此进行了观察并加以命名，2 0 0 4 年闫述等【3 j 用地 下电磁场的闭合表达式对阴影效应问题和场源复印效应问题进行了定量分析。但在 c s a m t 实际工作中，如何通过改变场源方向和改变收发距大小，有效避免阴影效应 和场源复印效应，从而确定出c s a m t 的实际工作模式，仍需要在实际工作中不断探 索与实践。 z o n g e 公司m y k l er a y m o n d ( 1 9 9 6 ) h 3 公布了g d p 3 2 c s a m t 的* a v g 数据文件 中各变量的计算表达式，从文章来看，其中一些变量与国内的常用表示法不一样，且 单位的数量级也不相同。柳建新等( 2 0 0 6 ) 聊针对g d p 系统的c s a m t 的年a v g 数 2 桂林工学院硕士学位论文 据文件，做了研究，提取出了a v g 文件信息，并用v c + + 语言制成了实用性软件， 对卑。a v g 数据文件还有进一步研究的空间。 g d p 3 2 在c s a m t 数据处理过程中，软件包中缺少对近区、中间区的有效识 别的软件，也未有对近区、中间区的数据加以校正，对于视电阻率的计算，采用的是 远区视电阻率公式计算得到，即c a g n i a r d 视电阻率值。显然，近区和中间区的数据 不能够真实反映出相应地下介质的真电阻率情况。加拿大p h o e n i x 公司在v 6 系统中 提出了对中间区的“三角形校正法；朴化荣教授( 1 9 8 8 ) 1 根据近区的感应二次场 与视电阻率之间的变化规律，给出了近区场视电阻率计算公式和“三角形校正系数。 这种方法是建立在均匀大地模型下提出来的，事实上在生产实际中，从不均匀大地中 得到的校正“三角形 的底边并不与横坐标轴( 频率轴) 平行的，“三角形 校正系 数的个数，在实际中也往往是需要动态增减的，这时就要对“三角形 的系数进行增 选和改动，以及对“三角形”底边的视电阻率值加以处理，使之在实际中更为实用。 g d p 3 2 的c s a m t 数据处理软件包中，由于静态效应校正软件需另行购买，国 内一些没有该软件的物探单位在工作中，只能靠经验来识别静态效应，对于存在静态 效应的测线也往往采取了弃之不用，造成了工作的浪费。目前，国内外对静态效应问 题的研究已经很多，也很成熟。b o s t i c k ，i c l z o n g c 等订引、李金铭，罗延钟等( 1 9 9 6 ) 旧1 提出了阻抗相位校正法，根据h i l b e r t 变换，利用阻抗相位特征消除静态影响。b o s t i c k ( 1 9 8 6 ) 阴1 提出了空间滤波法( e m p a ) ，在此基础上国内的一些学者把汉宁窗离散成 “五点 式、“七点 式，李金铭，罗延钟等( 1 9 9 6 ) 嘲也提出了中值滤波法。但是 在生产实际中，对于各种各样的地形条件以及地球物理环境下，到底采用何种校正方 法才有效果，这仍然是需要研究的问题。 g d p 3 2 的t e m 法所使用的激励信号是双极性脉冲信号，采用迭加技术可以消 除或减少随机干扰，但是在实际中对于5 0 h z 工业电流的干扰问题以及较晚期信号受 到各种干扰的问题，在g d p 3 2 数据采集中依然存在。目前，国内外大多采用空间 滤波的办法来消除干扰，提取t e m 的有用数据。其中，李清泉等( 2 0 0 3 ) n 町采用了 小波包提取法，牛之琏教授( 1 9 8 6 ) 伽采用了“三点式”自相关低通滤波法。在实际 中，到底采用何种校正方法更有效，这仍然需要探索与研究。在g d p 3 2 的t e m 数 据处理软件包中，没有用于定性解释的软件，如绘制出视电阻率剖面的软件等，也没 有对数据进行各种有效评估的软件。这对资料的解释工作往往造成了困难。牛之琏 ( 1 9 8 6 ) m 1 、静恩杰( 1 9 9 5 ) n 幻、傅茂朝( 1 9 9 6 ) n 认为通过绘制视电阻率剖面图、 各种衰减参数剖面图等办法可以对数据进行有效地评估，但是，在生产实际中又如何 与其它物探现有资料有机地结合起来，进行对比分析与定性解释，这仍是我们所要考 虑的。 3 桂林工学院硕士学位论文 基于以上一系列关于在g d p 3 2 的使用过程中出现的问题，往往使国内。一些物 探单位把野外采集回来的数据，不通过任何整理评估和校正，就直接用于反演模拟， 从而在资料解释时，难免不会出现盲目性和被动性。 1 3 研究内容及方法 鉴于g d p 3 2 u 在使用过程出现的一系列需要解决的问题，以及在前人成就的基 础上，本文主要进行了以下几个方面的研究和工作： 1 通过查阅大量国内外相关资料，对g d p 3 2 系统做认真研究与分析，掌握 c s a m t 、t e m 法的常用装置及野外采集工作方法，g d p 3 2 实时数据处理，室内数 据处理流程。 2 分析c s a m t 、t e m 的数据文件记录格式及变量信息，重点是野外原始数据 文件事r a w 、f l d ，平均数据文件a v g ，模型指令文件掌m d e ，* s t n 和中间输出 文件幸m t m ，* c s v 等，找出它们的相互关系及数据流向。 3 对囊a v g 数据文件中，电磁法变量单位的表示法和数量级作出说明，并用 f o r t r a n 语言编制出了读取与编辑c s a m t 、t e m 的枣a v g 数据文件信息程序，对 数据的移植性作出说明。 4 采用改变场源方向和收发距大小的野外试验方法，确定c s a m t 的工作模式。 通过提取不同测量的* a v g 数据信息，分别绘制出c a g n i a r d 视电阻率与频率的双对 数坐标关系图、电场与频率的双对数坐标关系图、磁场与频率的双对数坐标关系图、 阻抗相位与频率单对数坐标关系图、近场校正后的视电阻率与频率的双对数坐标关系 图，对比分析，以确定出c s a m t 法的工作模式。 5 在c s a m t 法近场效应校正中，定量提出近区、中间区和远区的标准；在朴 化荣1 给出的近场校正理论基础上，对近区公式中的变量与g d p 3 2 数据变量单位和 数量级进行统一，对k 系数进行筛选与增补；对不同收发距的“三角形校正系数 个数进行筛选，对部分“三角形 斜边斜率系数值重新设置，在不同条件下动态增减 相应校正系数个数。并用f o r t r a n 语言编制出了近场校正程序。 6 结合一、二维反演图件、c a g n i a r d 视电阻率剖面图、阻抗相位剖面图，并根 据各自的地球物理特性，有效识别出静态效应；用f o r t r a n 语言编制出了阻抗相位 校正法，视电阻率导数校正法，“5 点式、“7 点式 空间滤波校正法，“5 点式、“7 点式 中值滤波校正法程序，采取选择感兴趣频段区进行校正，并在实际中加以对比 分析研究，验证各种静校正方法的校正效果。 7 对t e m 数据采用“3 点式 自相关滤波抑制干扰，通过计算视纵向电导、视 4 桂林工学院硕士学位论文 综合参数，对数据进行多角度整理。在实际中，通过绘制视电阻率一深度拟断面图时 间谱剖面曲线图、视纵向电导一时间道拟断面图、视综合参数一时间道拟断面图，对 t e m 数据合理校正以及采取多角度整理与分析，帮助资料定性解释。 1 4 本文结构 第一章引言：概述了研究人工源电磁测深法的重要意义：基于g d p 3 2 n 系统 c s a m t 、t e m 法应用研究的现状与进展，指出本文研究的方向和内容。 第二章g d p 3 2 “c s a m t 和t e m 的工作方法：分析常见g d p 3 2 “c s a m t 和t e m 的野外工作方法模式，现场、室内数据处理流程及数据流向。 第三章g d p 3 2 “c s a m t 人工场源的效应问题及处理方法：分析c s a m t 中场源 方位和收发距大小对测量数据的影响及处理方法；分析c s a m t 的幸a v g 数据文件记 录格式及提取信息；分析近场效应及处理方法；分析静态效应及处理方法；并制作出 相关程序。 第四章g d p 3 2 “t e m 信号干扰问题及处理方法：分析t e m 的奉a v g 数据文件 记录格式及提取信息：分析t e m 信号干扰影响及处理方法；t e m 数据多角度整理及 处理方法；并制作出相关程序。 第五章应用实例分析：通过3 个应用实例，用不同方位场源法野外试验，确定 出c s a m t 工作模式；实际验证近场校正效果；验证识别静态效应以及多种静态效应 校正效果；验证抑制t e m 信号干扰方法及对t e m 数据多角度整理、评估t e m 数据效 果。 第六章结束语：总结全文取得的成果和结论，提出今后发展的方向和建议。 5 桂林工学院硕士学位论文 第2 章g d p - 3 2 c s a m t 和t e m 的工作方法 2 1c s a m t 的工作方法 c s a m t 法类似于天然大地电磁法( m t ) 和音频大地电磁法( a m t ) ，其主要差 别在于c s a m t 法引入了一个发射频率可以控制的人工信号源，场源通过发射不同的 电磁波频率，就可以实现对地下不同深度处介质导电性进行观测。c s a m t 法比较起 m t 法来说，具有信号较强、易于观测、生产效率高等优点。 2 1 1c s a m t 法的基本原理 c s a m t 法的一般工作方法是，发射机通过接地电偶极a b ( 设布设方向为x 方 向) 向地下供入某一频率厂的谐变电流，从而激发电磁波。在a b 垂直平分线两侧6 0 。 张角的扇形区域内，平行x 方向布设测线，逐个测点观测相应频率的电磁场水平电场 分量( e ) 和与之正交的电磁场水平磁场分量( h ，) ，便可计算出c a g n i a r d 视电阻 轧。一壶阱揪鼬一s 0 3 悟崩加硝6 再脚 电场分量( e x ) 和水平磁场分量( h ，) 的相位差( 阻抗相位) ：驴a 皿，一碑，。在 音频段频率( 以x 1 0 。1 - nx 1 0 3 h z ) 中逐次改变发射电磁波频率，便可测出c a g n i a r d 视电阻率和阻抗相位随频率的变化。 2 1 2g d p 一3 2 “的c s a n t 野外采集工作方法 c s a m t 法的场源a b 一般长约1 - - 2 k m ，每一极采用多根铜电极并联而成，成 梅花状接入导电良好的洼地中，发射电流在高频段一般不低于5 a ；收发距为等效勘 探深度的3 5 倍，即r 一3 5 d ；测量电极m n 为不极化电极，极距一般为 以x 2 5 伽t 1 4 ) i n ，测点距一般为n x 2 5 伽一1 8 ) m ；记录点在m n 的中点。发射频 率为2 “加一1 1 3 ) h z 系列，或者采用2 “系列加上加密频点( 2 3 ) x2 “系列：为消除或 降低随机干扰，每一测点应连续测量2 3 次，在每一次测量中，低频段( 4 1 4 4 1 h z ) 叠加1 2 8 - 2 0 4 8 次，高频段( 1 4 4 1 8 1 9 2 h z ) 叠加2 0 4 8 - 一1 6 3 8 4 次，离差率要求小 于1 0 ；采用磁探头测量磁场时，磁探头应水平放置于测线中点处，并垂直于测线， 方向北偏，l 。( n 一0 9 0 ) 指向北。 6 桂林工学院硕士学位论文 g d p 3 2 儿的c s a m t 法装置( 如图1 所示) 有：标量c s a m t 装置，矢量c s a m t 装置和张量c s a m t 装置。标量c s a m t 装置属于普查模式，适用于一维或已知构造 主轴方向的二维地区，标量c s a m t 装置中常采用赤道偶极装置：矢量c s a m t 装置 和张量c s a m t 装置属于详查模式，适于做单独测深或要求提供介质各向异性信息， 以及以单独测点为基础的地下二维或三维信息。对于正常连续测线剖面来说，矢量 c s a m t 装置测量和张量c s a m t 装置测量是不必要的，因为点到点的变化已经提供 了介质的空间信息。 标量c s a m t 装置矢量c s a m t 装置张量c s a m t 装置 图1g d p 3 2 1 1c s a m t 装置 标量c s a m t 装置，如图1 所示，有一个发射源a b ，e 。、e ，、e ，多个e 方向的电场偶极对，一个正交y 方向的磁场。对于一个测点每个频率来说，测量一个 电场分量e 。和一个磁场分量日，的振幅和相位。 矢量c s a m t 装置，如图1 所示，有一个发射源a b ，e e 饥，x 方向和y 方向的 电场， 日而、h x 方向和y 方向的磁场。对于一个测点每个频率来说，需要测量 e 而日，。和e n 日而两个正交对的振幅以及相应的相位。 张量c s a m t 装置，如图1 所示，有两个发射源a b l 和a b 2 ， e e y 和e e ，：，x 方向和y 方向的电场，日而、曰n 和日而、日，：及日：，x 方向、y 方向及z 方向的 磁场。当a b l 和a b 2 分别发射时，对于一个测点每个频率来说，需要分别测量，日。日， 和e 。日。：两个正交对的振幅以及相应的相位。 2 1 3c s a m t 的数据处理方法 g d p 一3 2 ”c s a m t 数据处理软件包，可对野外采集的数据进行前期处理和室内 的数据后期处理。软件包中有通用程序、数据处理程序、数据模拟程序以及指令模式 文件。 c s a m t 软件包中通用程序有：s h r e d 4 0 8 e x e ；数据处理程序有： a m t a v g e x e 、a s t i t i c e x e 、a m t p l t e x e 、s c s 2 d e x e 、m o d e s e c t e x e ；数 据模拟程序有：r s c s i d e x e 、r s c s 2 d e x e ；指令模式文件有：* m d e 、* s t n 。 7 桂林工学院硕士学位论文 下面分别介绍它们的功能，如表1 所示， 一 表1g d p 3 2 “c s a m t 数据软件包程序功能及其数据文件 执行阶段程序名称输入文件 功能输出文件文件性质 r a ：w ：野外原 数据准备 始数据； ( ，m d eg d p 3 乙蚍e ) 【e 从g d p 3 2 中传输数据 r a m d e ：测线及 s t n ) 至计算机装置参数文件； ，s 1 ：n ：测点坐 标、高程文件。 s h i 迮d 柏8 e ) 【er a w 对r a w 文件进行分1 7 l df l d ：归类后 类、整理的数据文件 f l d 平均去校正，并计算 o a v g a v g ：平均后 数据处理 各次重复澳5 量之间变z的数据文件； a m l a v g e x e 化所产生的测量误差 o z ：含有绘图 文件数据： a d ：a v g 的标识文件。 ，a v g 对数据进行静态校正将静态校正 a s t 觚c e x e 后视电阻率 加在a v g 的最后一列 a m 四i 工e x ej w g 可画出视电阻率，相 z 位，磁场等曲线 a v g 生成光滑二维反演模m n 订* m t m ：反演 。m d e 型数据参数m t d 模型的数据参 s c s 2 d e x e s 1 1 呵 数；* m t d ： m 1 m 的标识 文件。 m 1 1 讧 可画出光滑二维反演 m o d e s e c r e x e ，m d e模型 s t n a y g 对数据进行一维反c s i c s i ：反演网 数据模拟 r s c s l d e x em d e 演，其中包含有 c s d 格参数文件； s t n s c s 2 d e x e 的功能m 1 d c s d ：反演后 的数据文件； m l d ：保存地 层模拟参数。 o v g 对数据进行二维反c s i m d e 演，其中包含有 c s d r s c s 2 d e x es t n s c s 2 d e x e 的功能；，m 1 d c s i 亦可对一维反演模型 c s d 数据进行二维反演。 8 桂林工学院硕士学位论文 数据处理流程图如图2 所示： 图2g d p 3 2 “c s a m t 数据处理流程图 2 2t e 8 的工作方法 与f e m 相比，t e m 可以在没有一次场背景的情况下观测纯二次场，可进行近区 观测，减小旁侧影响，从而增强电性分辨能力；可以通过选择不同的时间窗口进行观 测，有效地压制噪声；t e m 不会发生c s a m t 法中的近场效应、对线圈点、方位或 收发距要求相对不严格，野外工作简单，效率高；剖面测量与测深工作可以同时完成， 能提供更多有用信息，减少了地球物理资料解释的多解性。 9 桂林工学院硕士学位论文 2 2 1t e m 法的基本原理 t e m 法是一种时间域电磁测深方法，即观测地下介质体对电磁场的响应随时间 的变化关系。t e m 法的一般工作方法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲 式一次电磁场，在一次脉冲磁场( 或电场) 的间歇期间，用线圈( 接收磁探头) 或接 地电极观测由脉冲电磁场感应的地下涡流而产生的二次电磁场的空间和时间分布。瞬 变场的观测一般是用线圈( 接收磁探头) 观测感应电压y o ) ，有时也用电极测量电场 分量。借助“烟圈 理论可以计算出均匀大地的晚期瞬变电磁场响应，并解释其扩散 现象。在早、中期阶段，为维持断开电流以前存在的磁场，感应涡流集于回线附近的 地表，并按厂- 4 规律衰减( ，为回线中心至观测点的距离) ；随后，在晚期阶段的任一 时间里，感应涡流呈多个层壳的环流带形，随着时间的延长，涡流将向下、向外扩散。 感应涡流场在地表引起的磁场为整个“环带 各个涡流层的总效应。把“烟圈 看成 是一系列二次场的发送线圈，则可以计算出在地表接收线圈( 接收磁探头) 的感应电 压y o ) ，从而可以计算出视电阻率p 为：r ，三，三三，1 三 p r 。盖学) 3 s n s n 靠】3 f 3 “3 2 1 9 1 0 3 州 萧) 哼) 3 ( q 堋) 2 2 2g d p - 3 2 “的t e m 野外采集工作方法 为在野外对发射回线边长的选取，为避免“体积效应问题和工作的方便，回线 边长要求不要太大，事实上就找矿而言，中心回线装置一般选用1 0 0 x 1 0 0 m 2 或 2 0 0 2 0 0 m 2 ，其回线边长( l ) 与矿体埋深( h ) 之比约为1 ：4 ：发射电流一般不低 于2 0 a ；由于g d p 3 2 “的晶体振荡器对2 h z 和4 h z 没有有效抑制，所以在5 0 h z 供电 区不宜用独重复频率，在6 0 h z 供电地区不宜用4 h z 重复频率；斜坡关断时间 f ( 芦) 一2 x r 省( 5 + r ) ，其中，l 为回线边长( m ) ，r 为回线电阻( o ) ；第一时窗 中心( 延时) 为：关断时间+ 天线延时( 1 5 雄) + 抗伪滤波延时( 1 5 脚) + 一个采 样周期( 时窗宽度) ，时窗宽度一般选择系统最小宽度3 0 5 脚；对于随机干扰可采取 多次迭加技术消除，一般选不低于6 4 次；采样间隔可选取算术间隔( 等间隔) 和对 数间隔( z o n g e 标准间隔) ，对数采样间隔可以给出均匀的深度量度，且测量时间较 短，算术采样间隔可以反应出更丰富的地层信息，且测量时间较长，通过实践证明采 用算术间隔比对数间隔效果更好。 由于时间的可分性，m 法工作装置( 组合) 很多，最常见的是电源通过回线 发射的不接地磁性源类型。它主要可分为地面动源类与地面定源类。地面动源类是指 发射系统与接收系统逐点进行观测的组合，它分为同点类型、分离回线类型及双回线 1 0 桂林工学院硕士学位论文 类型。地面定源类型是指发射源固定，只移动接收线圈，它分为大定源组合与偶极定 源组合两类。就g d p 3 2 “系统而言，t e m 法野外工作装置常见有：中心回线装置， 大回线定源装置，偶极装置，大偏移瞬变电磁装置。其中，中心回线装置和大回线定 源装置是最常见的装置。如图3 所示， t x 中心回线装置 i x 大回线定源装置 大偏移瞬变电磁装置 图3 t e m 工作装置 中心回线装置，又称为同点装置，回线一般设成正方形，用小型多匝接收回线或 磁探头置于回线中心观测接收，中心回线装置能与探测对象达到最佳耦合，所得到的 异常幅度大，形态简单，受旁侧影响小，横向分辨率高，是t e m 法中最常采用的装 置，由于发射磁矩受到限制，勘探深度一般只能达到数百米。 大回线定源装置，又称框一回装置，发射回线可以达到数百米，在回线内或回线 外布置测线，用小型线圈或磁探头观测接收。因为发射回线固定，可以采用大功率的 发送设备以便达到很大的供电电流，而且发射回线面积很大，因而能够提供很强的发 射磁矩，有利于大深度探测。接收设备轻便灵活，效率较高。缺点是体积效应较强， 易受框外集流效应影响。 够觳 。 装 极 i徽。 。 桂林工学院硕士学位论文 偶极装置，又称分离回线装置，发射和接收线圈保持固定间距在测线上移动，这 种使用起来各方面均不如中心回线装置，因而采用较少。 大偏移瞬变电磁装置，又称电偶源瞬变电磁装置，发射采用接地电偶极发射，此装置 探测深度深，纵向分辨率较差，多用与石油，天然气，地质构造探测。 。 2 2 3t e m 的数据处理方法 g d p 一3 2 “t e m 数据处理软件包，可对数据进行前期处理和室内的数据后期处 理。软件包中有通用程序、数据处理程序、数据模拟程序以及指令模式文件。 t e m 软件包中通用程序有：s h r e d 4 0 8 e x e ；数据处理程序有：t e m a v g e x e ： 数据模拟程序有：s t e m i n v e x e 、r s t e m i n v e s e ；指令模式文件有：* m d e 、* s t n 。 下面分别介绍它们的功能，如表2 所示， 表2g d p 一3 2 “t e m 数据软件包程序功能及其数据文件 执行阶段程序名称输入文件功能输出文件文件性质 木i t a w ：野外原 数据准备始数据： ( ，i m d eg d p 3 2 t f 瑚e x e 从g d p 3 2 中传输数据 幸r a w 木眦：测线及 幸s t n ) 至计算机装置参数文件： 宰s t n ：测点坐 标、高程文件。 s h r e d 4 0 8 e 】( e宰r a w 对宰r a w 文件进行分 幸f l d 宰f l d ：归类后 类、整理的数据文件。 t 融n v g e x e木f i m平均去校正，并计算掌a v g木a v g ：平均后 数据处理 各次重复测量之间变 z 的数据文件； 化所产生的测量误差l o g木z ：含有绘图 文件数据； 宰l o g ：木a v g 文件中的参数。 z p l o t e x e木z产生成图数据文件牛x 0 1幸x 0 1 ：模拟断 面数据 s t e m i n v e x e幸a v g 对数据进行评估，并 牛s t d 木s t d ：一维反 数据模拟 幸如e产生一维反演模型数演模型文件 木s t n 据文件 r s t e m i n v e x e 宰a v g 对数据进行一维反 牛m i d 幸m i d ：保存地 辜m ) e 演，并产生反演数据 睾o i 珞 层模型参数； 木s t n文件 幸o b s ：保存观 事s t d 测和计算数据 桂林工学院硕士学位论文 数据处理流程图如图4 所示： 图4g d p - 3 2 “t e m 数据处理流程图 桂林工学院硕士学位论文 第3 章6 d p - 3 2 c s a m t 人工场源的效应问题及处理方法 c s a m t 法在减小场源效应问题上，方法很多，一般可以在测量工作中和数据处 理过程中采取一些有效措施。 c s a m t 数据处理可分为现场实时数据处理( 即数据前期处理过程，这一工作可 在当天收工以后在驻地进行) 和室内数据处理( 即数据后期处理过程) 。 现场实时数据处理过程使用随机配置的数据软件包，对数据进行预处理。现场实 时数据处理过程包括：从g d p 3 2 n 中导出幸r a w 文件，从r a w 文件中剔除相对误 差较大的数据，制作* m d e 文件和宰s t n 文件，生成幸a v g 文件和 z 文件，画出 c a g n i a r d 视电阻率图和阻抗相位图，对数据进行一、二维预处理生成光滑反演模型。 室内数据处理过程，是将预处理的数据经过一系列校正、反演及解释。室内数据处理 过程包括：结合场源资料进行近场校正，视电阻率曲线静态校正，一维反演( b o s t i c k 反演) ，地形影响模拟、校正，一维自动连续反演，二维自动连续反演或一、二维联 合自动连续反演，结合地质露头、钻井、物化探资料、进行综合解释，圈定异常，提 出