研究生院-大地电磁测深原理及应用
大地电磁测深法在地热资源勘查中的应用
大地电磁测深法在地热资源勘查中的应用罗富恒，杨 森（重庆市地质矿产勘查开发局南江水文地质工程地质队，重庆 400023）摘要：我国地热资源以中低温地热为主，成因类型多为传导型，其中以沉积盆地隆起型地热田分布最多。
目前地热勘查以电磁法为主，利用电阻率参数解译深部地层分布及断裂构造展布，预测热储构造位置，进而指导钻孔布置。
本文以大地电磁测深法的应用为例进行探究，首先阐述了探测技术概念，其次分析了其在地热资源勘查中的应用优势，然后结合实例对具体的勘查方法与成果解释进行论述，旨在促进地热资源勘查技术理论研究及技术发展，以提高地热资源开发效益。
关键词：地热田；电磁法勘查；资料解译；可控源作为一种清洁可再生的新兴能源，地热能具有低碳、可开发周期长、开采得当可实现取之不尽用之不竭的突出优点，越来越受到人们的重视。
地球是一个热库，其内部蕴含巨量的热能，在温度差的作用下，深部热能不断向浅部辐射传导[1]。
为维护国家能源安全，实现社会经济的可持续发展，研究地热资源形成机制及其赋存特征具有极其重要的理论意义和现实意义。
1 大地电磁测深法概述 大地电磁测深方法是将探查地下电阻率差异为基础，寻找地下热储。
随着深度加大，地表观测到由地下热水引起的电阻率差异越来越小，以至难以分辨由地热变化引起的电阻率异常[2]。
根据实测电阻率结果推断确定热储层位及地质构造空间分布情况。
通常野外数据采集仪器为美国Zong 公司开发的GDP－32Ⅱ型多功能电法仪，数据处理和解释使用Scs2D 软件。
可控源音频大地电磁测深法测线NE 向布置3条，收发距7-8Km，AB 距1.3-1.5Km，测点mn 间距40m，测量频率0.125-8192hZ。
2 大地电磁测深法在地热资源勘查中的应用优势 所谓地热是指来自地球内部的热能量，多以热水或者是水汽的形式埋藏在地下，或出露地表，被广泛应用于电力、医用治疗和采暖供热等多个领域，是具有较高开发价值与发展前景的天然环保清洁能源[3]。
大地电磁测深简介
固体不极化电极主要有氯化银、氯化镉、氯化汞等电极，均为外国科学家发明。在长期的使用工程中，也发现其中有很多弊端，寿命短，极差大。直到1970年前后发过科学家研制出Pb-Pbcl2固体不极化电极，电极的研究才到达巅峰，此后再无优于该类型的电极出现，显著的极差小、稳定好、寿命长、稳定好的各类优点，使得国内外物探工作基本均选用该类型电极。
在我国有近30-40年的发展历史，在探测地壳和上地幔的物质结构，普查石油天然气、煤田、地热以及寻找地下水和金属矿产等方面不可缺少的地球物理勘探方法之一。
目前国内使用的电磁法仪器主要有：加拿大凤凰公司的V5-2000型仪器、V8型仪器据说也可以用；德国Metronix公司生产的GMS-07e、08e综合电磁法仪；桔灯的ather电磁仪；美国Zonge公司的公司的GDP32Ⅱ电法工作站。
我们国内不极化电极的基本均为Pb-Pbcl2固体不极化电极，使用前需要将其在饱和氯化钠溶液中浸泡2-3cm高约30分钟，用万用表测量极差，小于规范2mv的配对使用。
若需要使用固体不极化电极（俗称电极、极罐）请尽管联系。。谢谢，满意请采纳！
不极化电极是地球物理勘探各类电法中不可缺少的设备。国内外常用的主要分为液体和固体两大类，从事物探工作的人员都应该不陌生。不极化电极通常实用金属盐-金属作为电化学反应的原理来抵消极化效应，两个电极之间极差越小代表电极质量越好，测量的数据所携带的误差也就越小。
液体不极化电极主要使用硫酸铜-铜电极，此为1937年苏联科学家谢苗诺夫发明的装置，也是最早的不极化电极。需要10小时以内更换硫酸铜溶液以保证溶液的浓度始终保持在一定水平。它使用过程中溶液浓度不断的下降，带来的影响是极差不断的增加，当然实际工作中不会再次测量极差，所以在野外实际测量中使用也特别广泛，但由此带入的电阻率、极化率等参数误差有多少很难去追究。
大地电磁测深若干技术问题的理论研究的开题报告
大地电磁测深若干技术问题的理论研究的开题报告一、选题背景大地电磁测深技术是一种非常重要的地球物理勘探技术，其利用地球上的电磁场变化探测地下物质分布和性质的方法，已经广泛应用于矿产、油气、水资源等领域。
大地电磁测深技术具有无破坏性、探测深度可达数千米等优点，可以有效地突破传统地震测深的局限性。
然而，大地电磁测深技术也存在一些问题和难点，例如测量精度受到电磁噪声的影响、数据处理和解释复杂、探测深度有限等。
因此，对大地电磁测深技术中存在的若干技术问题进行理论研究，对于提高其测量精度、拓展探测深度和提高数据处理和解释效率具有重要意义。
二、选题目的和意义本研究旨在对大地电磁测深技术中存在的若干技术问题进行理论研究，包括但不限于：1. 电磁噪声对大地电磁测深数据的影响及其抑制方法；2. 多次反射对大地电磁测深数据的影响及其处理方法；3. 大地电磁测深数据的反演算法及优化方法。
通过对以上问题的探究，本研究旨在提出一些新的思路和方法，以帮助进一步提高大地电磁测深技术的探测精度和深度，并改善数据的处理和解释效率。
这将为矿产、油气、水资源等领域的勘探和开发提供更加准确和可靠的地球物理数据。
三、研究内容和方法本研究将主要围绕以上选题目的展开，具体工作内容包括：1. 分析研究大地电磁测深技术中存在的电磁噪声、多次反射等问题的原理和机理，以及这些问题对测量数据的影响。
2. 对常见的抑制电磁噪声和处理多次反射的方法进行深入分析和评价，提出新的解决方案。
3. 探究大地电磁测深数据的反演算法和优化方法，包括正演模拟、反演参数选择、反演约束等方面。
本研究将借助电磁场数学模型、数值模拟、实验模拟等方法，对以上问题进行理论分析和模拟研究，得出相应的结论和建议。
同时，还将基于真实大地电磁测深数据进行案例分析，验证本研究提出方法的有效性和可行性。
四、研究计划和时间安排本研究计划于2022年1月开始，共计时长12个月。
具体时间安排如下：1. 第一阶段（2022年1月-5月）：对选题进行深入研究，调研相关文献，建立电磁场数学模型，分析和评价现有抑制噪声和处理多次反射的方法。
大地电磁测深(地球物理)
环境监测
用于监测地下水、地热等 资源，评估地质灾害风险 和环境变化。
02 大地电磁测深技术
采集系统
电磁信号源
使用人工或天然的电磁场 作为信号源，通过发射和 接收装置进行测量。
接收装置
包括磁场和电场测量仪器， 用于采集不同频率的电磁 响应数据。
测量方式
根据不同的地质目标和工 作需求，可采用不同的测 量方式，如单分量、双分 量、三分量等。
大地电磁测深技术将与地质学、 地球化学、地球物理学等领域进 行更紧密的合作与融合，推动多
学科交叉研究。
深地探测需求增长
随着人类对地球深部资源的不断开 发利用，深地探测需求将不断增加， 大地电磁测深技术将发挥重要作用。
国际化发展
大地电磁测深技术将逐渐走向国际 化，加强国际合作与交流，共同推 动地球科学研究的发展。
数据处理方法
1 2
数据预处理
包括数据筛选、去噪、滤波等，以提高数据质量。
频率域和时间域分析
对采集的数据进行频谱分析和时域波形分析，提 取有用信息。
3
数据反演
将实测数据转换为地层电导率等地球物理参数。
反演解释技术
反演方法
成果表达
采用数值反演方法，将实测数据转换 为地层电导率分布。
将解释结果以图件、表格等形式表达， 为地质勘探、资源评价等领域提供依 据。
解释技术
根据反演结果，结合地质、地球化学 等信息，对地下地质结构进行解释和 分析。
03 大地电磁测深案例分析
案例一：某地区矿产资源调查
总结词
利用大地电磁测深技术，对某地区进行矿产资源调查，发现并圈定了多个具有开采价值 的矿体。
详细描述
通过大地电磁测深技术，对某地区进行全面的地球物理勘探，获取了该地区地下介质的 电性参数，包括电阻率、电导率等。通过对这些参数的分析，发现了多个具有高电阻率 的异常区域，这些区域可能蕴藏着有价值的矿产资源。经过进一步的钻探验证，证实了
大地电磁测深应用范围面临问题及解决方法-北京欧华联科技有限
1．大地电磁测深应用范围、面临问题及解决方法大地电磁测深（MT ）已成功的应用于油气田勘探、矿产资源勘查、地热资源调查、工程勘察、地壳和上地幔深部地质构造的研究中，取得了明显的地质效果，已成为这些领域的主要应用手段之一。
但由于天然电磁场某些频段振幅弱（图1）、某些地区工频信号及谐波干扰又很强（图2），导致信噪比低，使某些频点的视电阻率和相位值失真。
另一方面，在传统的MT 方法中都是在频带的每个量级中取8-12个目标频率计算视电阻率和相位值，然后将其连成曲线。
由于频点稀可能使某些薄层被圆滑掉了，降低了MT 法的分辨能力。
德国Metronix 公司研发的GMS-07e 综合大地电磁仪所携带的Mapros 数据处理软件成功的解决了上述的两个难题，显著提高了MT 法的应用效果。
`图2测点频谱叠加图50Hz 工频信号 工频谐波干扰 图1 测点频谱叠加图振幅较弱，数据易受干扰2．抑制工频信号及谐波干扰德国metronix 公司研发的综合大地电磁仪GMS-07e 是目前最先进的频率域电磁法勘探仪器，它采集的是天然电磁场时间域信号，而反映地下电性结构的视电阻率和相位值是在频率域中求得的，因此需通过傅里叶变换将时间域信号转换成频率域信号。
若数据采集时存在工频干扰，它也会记录到采集的数据中。
由于工频信号不满足平面电磁波垂直入射的条件，导致视电阻率和相位值失真。
为了抑制工频干扰，在Mapros 预处理软件中可调节目标频率的窗口宽度，避开工频信号及其谐波对数据的干扰，可极大程度的提高数据信噪比，从而提高观测精度。
Mapros 不仅可以通过筛选时间序列、改变目标频率窗口宽度避开噪声频率，而且也可以自定义输出频点个数提高大地电磁法的分辨率。
现举例如下：为了比较目标频率窗口宽度的选择对数据质量的影响，在其他处理参数相同的前提下，对同一频谱数据采用不同窗口宽度计算视电阻率和相位值，其中窗口宽度公式为2f t C r /π，f t 为目标频率，C r 为parzen 半径。
研究生院-大地电磁测深原理及应用
2
在一般情况下，以上两式并不能获得真正的电阻率，这时 求得的量称为视电阻率，并把阻抗的幅角称为阻抗相位
TE / TM
ZTE / TM
2
, TE / TM arg(ZTE / TM )
一维正演：层状介质模型
阻抗的递推公式
Z 1 (h N 1 )
kN
源 信 号
k N 1 coth ik N 1t N 1 coth 1 Z 1 ( h N 1 )
源 信 号
Ex i dE x Hy , Z TE dz Hy
z 0
一维正演：连续介质模型
100 0 0
1 00 0
源 信 号
1 00
/ m
10
1000
1
0 .1
1
z / km
10
1 00
1 00 0
1 00
/ m
10
1
1 00
10
1
0 .1
0 .0 1
0 .0 01
0 .00 01
吉洪诺夫（苏联，1950），卡尼尔（法国人，1953） 从仪器采集系统和资料处理和管理方式，可将MT分为三个发展阶段：
手工量板阶段：五六十年代，起步阶段。模拟信号、标量阻抗 、手工对量 板法 ；
数字化阶段：70～今天。数字信号，张量阻抗，计算机自动正反演技术； 新的观测方式：远参考道、EMAP等；新的资料处理方式：Robust方法、张
为什么能够测深？—感性认识
100 1000
0.1
1
10
Resistivity / m 100
1000
10000
大地电磁测深(地球物理)
b) H等值性——高阻薄层
3.2.5 大地电磁测深野外工作方法技术
现代大地电磁系统．一般由接收系统，采集系统，记录系统、电源系统 等组成。
大地电磁测野外 工作方法示意图
大地电磁仪是用来在野外测点上记录电场水平分量Ex, Ey 和磁场水平分量Hx, Hy及垂直分量Hz等五个分量。
3.2.6 大地电磁测深的资料解释
m H y ( z)
km [ Am ( )e k m z Bm ( )e k m z ] i 0
—— 第m层之复波数。
式中：m代表层序
km i m
Am， Bm
—— 第m层积分常数。
在水平均匀层状介质的第m层中波阻抗
m Ex ( z ) i Am e km z Bm e km z Z m ( z) m H y ( z) k m Am e km z Bm e km z
④雷电产生的地磁变异
⑤大地电磁场的频谱
图1 大地电磁场的频谱
2）天然电磁场的特点 在某一瞬间，大地电磁场在几百平方公 里或更大的范围内，振幅与频率保持一 定。
3.2.2 均匀大地介质中平面电磁波的传播
1）、平面电磁波的波阻抗
E Z H
地表X、Y轴上：
V /m A/ m
Z xy
Ex E cos E H y H cos H
1 2 2 Z 0.2T Z 5f
—— 卡尼亚电阻率
3.2.3 水平均匀层状介质中的大地电磁场
1）波阻抗递推公式
水平均匀层状介质情况下，设：n层，电阻率只与z有关
k n i n — —第n层复波数
图3-2-5 水平层状介质
赫姆霍茨方程的通解为
E xm ( z ) Am ( )e k m z Bm ( )e k m z
高频大地电磁测深(EH4)在基岩探测的应用分析
在工程勘察 中常需将基岩 的风化强度进行划分 ， 主要有全 风化层 、 强风化层 、 弱风化层及微风化层 。 每个层次之间的波速
２ Ｅ ４ 术 应 用 的 案例 分析 Ｈ 技
在鄂西入川 的交界地段有一个典型的深埋的特大 隧道 ， 在 这一地段地表植被茂盛 ， 岩石较 多 ， 地形起 伏较大 ， 沟壑纵横 ，
行调控 ， 保证曲线圆滑 、 无断点 。呈现的情况如图１图２ 、 显示 ：
抽，
结果进行分析 ， 无论是断裂层还是基岩 风化层 的探测都 比较吻 合， 同时与开展 的地质调查 的结 果也是基本一致 ， 这也 印证了
电阻率 的 值普遍小 于１０Ｑｍ， ０ 相对断裂 的围岩 ， 断裂 的倾 向 也 比较 明显 ， 碎的宽度也很清楚 。 破 高频大地 电磁测深勘探不仅在技术 应用 上是 可行 的， 尤其 是在特殊 的地形条件下进行岩层的界定 划分 、 进行数据处理是
勘察 ， 主要是采用电法勘察覆盖层和基岩的分界面。对于风化 基岩层 的界 面多选用反射波进行探测 ， 对于地表地形条件 特殊 的， 运用高频大地电磁测深有一定 的效果 。
１ 高频 大 地 电磁 测 深 （ Ｈ ） 术 的使 用原 理 Ｅ ４技
过 实地勘察 ， 岩层所穿过的隧道主要是 以白云岩及泥质灰岩为 主， 在地质活动的演变下坍塌形成 的陡坎 、 陡岩发 育 ， 主要沿着 隧道的轴线方方 向进 行 ， 因此 ， 工过程 中受到地质 条件 的影 施
调整 ， 并通过多层的逼近将最终根据地形面貌的形式特征分别
选用 的是 “ ” ＋ 字型 、Ｌ 字型、Ｔ 字型等布极法 。 “” “”
Ｅ４ Ｈ 技术在使用过程中也存在着相应的要求。 使用 中应该远 离 电磁干扰 ， 电阻要小于２０ｎｍ， 接地 ０ 在操作机械过程 中 ， 应在 磁探头 、 电极 、 磁棒线等 的布设上保持一定 的间距 ， 避免相 互干 扰 。而在真正观测 的时候 ， 对于资料 的随时抓取以及时间的叠加 选定等都有严格的要求 。 观测的过程应随时根据 电阻率的变化进
音频大地电磁测深(EH-4)在隐伏断裂调查中的应用
音频大地电磁测深（EH-4）在隐伏断裂调查中的应用摘要：在隐伏地质构造调查中，常使用直流电阻率法等地球物理探测技术，但受到地形、地表低阻体等因素的干扰，常规电法勘探深度有限，而音频大地电磁测深恰好弥补常规电法这一不足。
本文以EH-4电磁成像系统为例简单介绍了音频大地电磁测深，并结合实例说明音频大地电磁测深（EH-4）在隐伏断裂调查中的应用效果。
关键词：音频大地电磁 EH-4 断裂调查前言断裂调查对地质工作都来说显得尤为重要，地质矿产调查中断裂构造往往与成矿有密切的关系，在工程勘察中断裂也会对工程建设、地质环境有着重大的影响。
在地表出露的断裂较容易识别，但多数情况下，断裂构造往往隐伏于地表几十至几百米之下，而地表之下数十米至一千米左右范围内的深度，与人类基础建设、地质开发关系密切。
多年来，音频大地电磁测深（EH-4）凭借其在隐伏断裂调查的优势特点，广泛应用于矿产勘查、地热开发、工程建设等领域，并取得了显著的地质效果。
本文简单介绍音频大地电磁测深（EH-4）的工作原理及方法技术，并以工程实例阐述了该方法在隐伏断裂中的应用。
1 音频大地电磁测深（EH-4）工作原理音频大地电磁测深属于电磁法中的一种勘探方法。
它是以地下岩土的导电性与导磁性差异为物质基础，通过观测和研究电磁场空间与时间分布，以达到探测地下地质构造、解决地质问题的目的。
EH-4电磁成像系统是一套以电磁理论为基础的大地电磁测深系统，其场源为部分可控源与天然场源相结合，采用大地电磁场的声频部分（10～100kHz）进行工作。
其理论探测深度能达到几千米，广泛应用于金属矿产、油气勘查、工程环境等各领域，是地球物理勘查技术中的重要方法。
EH-4电磁成像系统工作时观测的基本参数为正交的电场分量Ex、Ey和磁场分量Hx、Hy的时间序列，通过傅立叶变化将时间域的电磁信号变成频率域信号，最后计算视电阻率ρ：式中h勘探深度，单位为m；δ为穿透深度，单位为m；ρ为视电阻率，单位Ω.m；f为频率，单位为Hz。
大地电磁测深在利辛地热资源调查的应用分析
大地电磁测深在利辛地热资源调查的应用分析大地电磁测深法（MT）已广泛应用于地球深部构造研究及矿产资源勘查中，而对数据反演方法的选择则直接影响到其应用效果.目前，大地电磁反演方法大都是基于均匀水平层状介质模型假设条件和L2范数下提出来的，如博斯蒂克反演法、大地电磁拟地震反演法、拟线性近似反演法、聚焦反演法等.上世纪90年代后期，随着非线性反演理论和三维正反演技术的发展，一些非线性反演方法随之兴起，如模拟退火法、人工神经网络反演法、量子路径积分算法、阻尼粒子群优化反演法等。
标签：大地电磁法勘查资料处理0前言“利辛县地热资源勘查”，勘查区域所在的皖西北地区位于华北地台南缘，地层结构与华北地台其它地区相似。
地层具典型双层结构。
结晶基底为五河群含铁岩系和下元古界凤阳群变质岩系，盖层为第四系。
第四系地层主要上更新统茆塘组。
其下段由黄至棕黄色粉砂、亚粘土，夹灰黑色砂质淤泥，含钙质、铁锰质结核。
结晶基底为晚太古代的变质岩系，内部褶皱构造复杂。
古生代的地层也普遍发生褶邹变形。
中、新生代的地层以断裂构造变形为主。
区域构造线方向近东西-北西西向。
近东西重要断裂构造有五河-界首断裂又称利辛断裂和临泉-刘府断裂，近南北向重要断裂构造有永城-阜阳-麻城断裂。
因勘查区为黄淮冲积平原分布区，地表已被第四系地层所覆盖，没有基岩露头，主要依据霍邱地区、新蔡地区、蚌埠地区以及区内少量钻孔的地质资料了解区内地层情况。
1勘查位置物理特性本项目应用大地电磁测深方法主要是对地层（松散层厚度）进行划分以及对该地区断裂进行推断分析，讨论提出有力的地热资源靶区。
根据相关地质资料，勘查位置基本是“二层”结构，第四系直接覆盖上太古界的老变质基底之上。
勘查位置内地表平坦，构造变形较小，较接近于一维地质模型，因此，在反演方法的选择上，主要以一维反演为主。
反演时，采用了两种反演模型，即一维连续介质模型和一维层状介质模型。
采用的曲线主要为ρxy（视电阻率较高的一支曲线），同时参考一维ρxy（视电阻率较低的一支曲线），一维TE，一维TM，一维TEM等连续介质反演结果，从反演效果看，一维ρxy，一维TE反演等方法效果相对较好，而且一维TE和一维TM连续介质反演结果相差不大，一维TE连续介质反演结果对浅部电性划分较细致，而一维TE层状介质反演对高低阻层接触界面刻画的比较清楚。
音频大地电磁测深原理简介
ATM物探仪（音频大地电磁测深）原理一、电磁波:地球物理勘探，简称物探。
分为电法、磁法和电磁法三种。
本质上都是电法，因为磁场也是电场感应而来。
物探电磁法分为两种：一）连续电磁波电磁波不间断（频率域即有很多不同频率的电磁波可作为工作频率进行选择，比如我们可以选择长波（音频范围的电磁波），另外还有微波、红外线等短波等）连续电磁波按产生方式还分为:1、人工场源电磁波又叫可控源音频大地电磁CSAMT,需人工产生发射电磁场。
优点：信号强，精度高，测量时间短。
缺点：近场效应，近处不准，设备大，转场不便，施工电极敷设需要挖较大的坑深埋，设备造价高。
2、天然音频大地电磁波ATM，天然音频大地的英文简称，是此次介绍的重点内容，它主要利用天然产生的电磁波(简称天电)进行地下介质电阻率异常的测量，省掉人工发射电磁波环节。
优点：测量简单，施工效率高。
无需发电设备，转场方便，适合矿区扫面，靶区筛查。
随着数据分析的发展，现在ATM在中国有较好的应用发展趋势。
该法最早由法国、俄罗斯提出。
2000年中南大学何继善院士在此基础上进一步探索，提出广域电磁法，电磁测深由原来的简化的平面波模型回归现在的曲面波模型，并因此获国家科技进步一等奖。
目前大地电磁测深技术无论理论与应用，我国已经有所领先。
缺点：精度较低，单次数据采集时间长。
天然场源电磁波又分长波、中波及短波，其中音频大地电磁波属于长波，是ATM法的工作波段，下节详细介绍。
二）瞬变电磁（时间域，时间为变量）瞬变电磁的电磁波属于间断脉冲型，利用接通、间断电流产生交变电磁波，进行地下介质电阻率异常的测量，与连续电磁波比，属于另一大类，与ATM无关，不多介绍。
见图二、ATM天然音频大地电磁波的波形电场波与磁场波（简称电波与磁波）互相垂直正交，且都垂直于传播方向，其中磁场波由电场波感应产生。
这样，电磁波测量电波与磁波两组信息，与单独的电法与磁法来说，信息量是翻倍提高的。
天然场源电磁波，也叫天电，主要由太阳风、地球磁暴及地球雷电区经几千或几万公里传播而来。
陈小斌-大地电磁测深原理及应用
一维正演：均匀半空间问题 一维正演：均匀半空间问题
假设场源的是沿着x方向极化的电性源（ 模式），由于地 模式）， 假设场源的是沿着x方向极化的电性源（TE模式），由于地 质模型不存在横向的变化，因此，感应的二次场只存在Hy 质模型不存在横向的变化，因此，感应的二次场只存在 分量， 和Ex分量，即总的电磁场可表示为： 分量 即总的电磁场可表示为：
缺点 体积效应，反演的非唯一性较强（跟地震方 体积效应，反演的非唯一性较强（ 法相比） 法相比） 纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱
大地电磁测深的理论基础
1、正演问题 2、反演问题 3、实际资料的采集和处理
大地电磁测深法（MT）是以天然电磁场为 天然电磁场为 大地电磁测深法（MT）是以天然电磁场 电性结构的一种重要的 场源来研究地球内部电性结构 场源来研究地球内部电性结构的一种重要的 地球物理手段。其基本原理是：依据不同频 地球物理手段。 基本原理是：依据不同频 率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原 的电磁波在导体中具有不同趋肤深度 趋肤深度的原 理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响 在地表测量由高频至低频 高频至低频的地球电磁响 应序列，经过相关的数据处理和分析来获得 应序列， 大地由浅至深的电性结构。 大地由浅至深的电性结构。 由浅至深的电性结构
从理论研究对象的复杂性程度，也可分为三个发展阶段：一维，五十年 从理论研究对象的复杂性程度，也可分为三个发展阶段：一维， 代～八十年代；二维，九十年代～今天；三维，正在兴起 八十年代；二维，九十年代～今天；三维，
大地电磁测深的优缺点
优点
不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强； 不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强； 横向分辨能力较强； 横向分辨能力较强； 资料处理与解释技术成熟； 资料处理与解释技术成熟； 勘探深度大、勘探费用低、施工方便； 勘探深度大、勘探费用低、施工方便；
大地电磁测深技术发展及在油气勘探的应用
万方数据地质与勘探２００３年为提高构造勘探分辩率奠定了基础。
ＥＭＡＰ资料采集以高效的多道排列式为单位进行，代替了传统的单点式或双点式资料采集。
１９９５年在国内首次引进该方法后，在采集方法上进行了全张量方式的改进，并依据国内学者的建议，称之为连续电磁剖面法（ｃｏｎｔｉｎｕｅＥ１ｅｃｔｒｉｃＭａｇｎｅｔｉｃＰｒ０６ｌｅ简称ｃＥＭＰ）。
２野外工作方法作为以天然电磁场为场源的ＭＴ和ｃＥＭＰ，属被动源物探方法系列，野外资料采集工作主要在信号接受方面，主要接受水平正交的电磁场分量（Ｅｘ、Ｈｙ、Ｅｙ、Ｈｘ）和垂直磁场分量（Ｈｚ），其中接受电场信号的信号传感器为两对正交的不极化电极对，电极距一般为５０～２００ｍ，接受磁场信号的信号传感器是高灵敏度的感应式线圈磁棒。
图１为ＭＴ野外工作站布置。
一般在每个测点Ｅ图１常规ＭＴ十字型布站示意图上为５分量采集（Ｅｘ、Ｈｙ、Ｅｙ、Ｈｘ、Ｈｚ），其中ｘ布站方向为正南北方向，Ｙ为正东西方向。
点距根据勘探目的不同而异，一般进行盆地前期油气勘探采用４１～２ｋｍ的点距，而进行大地构造研究和深部地壳结构调查则采用５～１０ｋｍ的点距。
图２为二维ｃＥＭＰ野外工作站布置。
ＣＥＭＰ以排列为单位进行布站，资料采集都采用张量方式观测，即每道除记录测线方向（ｘ布站方向）的电场分量外，还观测垂直测线方向（Ｙ布站方向）的电场分量，并布置两水平磁场分量采集站，排列上各道共用水平磁场分量采集站的信息，水平磁分量采集磁棒对应采集电场分量的电偶极平行布置（图２）。
为提高资料采集精度，压制相关干扰，在离工区５０～１００ｋｍ的区域内设置４分量的远参考站，测区内各排列与远参考站依次同步采集，资料采集时间一般为８～１５小时。
排列内的道数可根据采集单元的多少确定，道间距为２００ｍ，参考站采集单元与排列内各道采集单元通过ＧＰｓ同步控制采集。
图３为三维ｃＥＭＰ小面元网络式采集布置示意图。
一个面元网络内的道数，可根据采集系统的多少和点距大小来确定，一般为９道，也可为１６道、２５道等，中心点以四分量（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｈｘ、Ｈｙ）或五分量（Ｅｘ、Ｅｙ、Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚ）采集为主，周围道则可用两分量（Ｅｘ、Ｅｙ）采集，共用中心点的磁场分量。
EH4双源大地电磁测深系统及其应用
5f H
如何达到测深的目的？
电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度） 与频率有关。穿透深度可由下式表示：
503
(m)
f
高频的资料主要反映浅部介质的电性特征，而低 频资料则主要反映深部介质的电性变化特征。
在一个宽频带上测量E和H，并由此计算出不同频 率下的卡尼亚视电阻率和相位，可以确定地下岩 层的电性结构和地质构造。
EH4在矿产勘探中的应用
实例1：甘肃某金矿区EH4勘探
345°
0 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 -180 -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 -360 -380 -400 -420 -440 -460 -480 -500 -520 -540 -560 -580 -600
一、方法简介及发展现状 二、EH4的工作原理 三、EH4的应用实例
众所周知，地下一千米至几百米上下的范围内， 正是人类经济、文明活动在地壳上层最活跃的深 度。而适用于该深度范围的电法仪器相对较少， 也正是这种现状激发了国内外众多的科学家和仪 器制造商要研制开发出一种既轻便又可以勘探浅、 中深度的电法仪器。
砾岩；
0.00
（２）中等电阻率（１K～２
KΩ·ｍ）电性体呈不规则团块状、
透镜状产出，可能是矿体产出部
位；
（３）高阻（２K～５KΩ·ｍ）
电性体，呈柱状、不规则团块状
花岗岩
隐爆花岗质 和岩体状产于低电阻率电性体之
胶结角砾岩
中，浅部（＞３０００ｍ）不规
硅化矿化体
则团块状和透镜状应为隐爆岩浆
白山组地层
角砾岩，深部（＞３０００ｍ）
EH4技术发展现状
大地电磁测深法
Zom Zom
e 2 km hm
Zm1 Zom
从上式可看出，只要知道m+1层顶面波阻抗，就能 算出第m层的顶面波阻抗，以此类推，只要知道最 底层的顶面波阻抗，就能算出地球表面的波阻抗。
而对于底层的顶面波阻抗，由
于 z ,
Ex Cneknz Dneknz 0
所以 Dn 0,
Zn
Z on
i
kn
大地的视电阻率：
T
1 ωμ0
Z1 2
3、非各向同性（各向异性）介质中的大地电磁场 (1)非各向同性介质的张量电导率
同一点沿不同方向具有不同电导性的介质称为非各向
同介质，为了研究方便，假设介质中任一点都存在彼
此正交的两个电性主轴，两电性主轴上的电导率分别
为σ1和σ2，并且σ1 ≠ σ2。这种典型化的介质称为 对称非各向同性介质。
➢为适应大地电磁方法技术发展的需要，当今大 地电磁仪器发展的另一趋势是集成化、轻便化、多 道化和遥测遥控化。现在已经不是单纯的大地电磁 仪，而应该称为大地电磁系统； ➢70年代以来，我国也研制了几种型号的大地电磁 仪，为我国大地电磁的发展做出了重大贡献； ➢但目前用于生产的主要是国外MT仪器设备：加拿 大凤凰地球物理公司生产的V5-2000、V8多功能电 法仪；美国Zonge公司生产的GDP-32多功能电法仪； Metronix公司最新推出的GMS-07频率域综合电磁法 仪。
• 60年代以前，由于技术难度大，该方法的研究进展 缓慢。
• 但它具有探测深度大、不受高阻层屏蔽的影响、对 低阻层反应灵敏等吸引人的优点，因而对该方法的 研究始终为人们所关注。
• 70年代以来，由于张量阻抗分析方法的提出，方法 理论研究出现突破性进展，并随着电子、计算机、 信号处理技术突飞猛进的发展,大地电磁测深无论在 仪器研制，或是数据采集、处理技术与反演、解释 方法等方面的研究，都融合了当代先进的科学理论 和高新技术，这使大地电磁测深有了长足的进步。
第3节 大地电磁测深法
二、MT正演基本理论
1、均匀介质中的大地电磁场 引入笛卡尔坐标系，令z轴垂直向下，X—Y轴位于 地表水平面上。把麦克斯韦旋度方程展成分量形式：
由于平面电磁波垂直入射于均匀各向同性大地介质中， 其电磁场沿水平方向上是均匀的，即
E y z E x i H y z Hz 0 H y z H x 1 Ey z Ez 0 1 i H x
考虑到在国际单位制中，实测的磁场是B而不是H，而 H=B/µ；又除了铁磁介质外，一般岩石 µr=1，取 µ=µ0=4π×10-7H／m，ω=2π/T，并将E(mV／km)和 B(nT)用实际测量的单位代入，经过单位换算，得便于 计算的数值方程
以上是在均匀各向同性大地介质的条件下，地面电磁 场的振幅测量值和介质电阻率之间的关系式，也是大 地电磁测深法中最基本的关系式，在以后讨论非均匀 介质时还将用到，但那时必须赋以新的概念。
k2 i 2
ZTE = Ex = -iωμρ1 Hy Ey Hx = - -iωμρ2
k1 i 1
ZTM = -
Ex 0 E y ZTM
ZTE H x 0 H y
当测量轴和电性主轴方向不一致时，设两者之间的 夹角为
第三节 大地电磁测深法(MT)
大地电磁测深法概述
1、什么是大地电磁测深法？ 利用高空垂直入射的的天然交变电磁波(10-3~ 103Hz) 为激励场源，通过在地表观测相互正交的电场和磁 场来研究地下介质电性结构的一种地球物理勘探方 法。
2、MT发展历史 • 大地电磁测深是20世纪50年代初由A.N. Tikhonov和 L. Cagnird分别提出的天然电磁场方法。 • 60年代以前，由于技术难度大，该方法的研究进展 缓慢。 • 但它具有探测深度大、不受高阻层屏蔽的影响、对 低阻层反应灵敏等吸引人的优点，因而对该方法的 研究始终为人们所关注。
陈小斌-大地电磁测深原理及应用共81页文档
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37iexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
关于地下水勘查中大地电磁测深法的应用分析
关于地下水勘查中大地电磁测深法的应用分析作者：孔令达来源：《科技风》2019年第05期摘要：我国地大物博，幅员辽阔，在西北地区，还有很多居民因为没有丰富的水资源在生活上受到困扰。
对于内陆荒漠区而言，区内高寒干旱，降水稀少，植被覆盖面积少，生态环境脆弱，可以加大开采地下水资源的力度。
开采地下水资源需要选择最合适的探测方法，大地电测测深法很适用于荒漠地区的水资源开采，本文主要介绍了大地电测测深法，结合实际应用分析可控源音频大地测深法寻找地下水的优势，为其它类似找水工作提供了一定的借鉴，仅供相关人士参考。
关键词：电磁测深法;地下水勘察;找水我国西北地区蕴藏着丰富的煤、油、盐、铁等资源，但是荒漠化严重，为了给当地居民提供更好的生活保障，稳定生产生活，对该区开展地下水的勘查极为重要。
音频大地电磁测深法是一种有效、快速的地下水勘查技术模式，适用于地形条件限制小的工作环境，能很好的集合地质条件来推断该处的地下水蕴含情况，提高打井见水的成功率。
利用音频大地电磁测深法能够有效的找到地下水，从而解决荒漠地区附近厂矿企业及生态环境用水问题。
1 地下水勘察技术的介绍1.1 地下水的介绍地下水可分为孔隙水，裂缝结构水和来自储存介质的岩溶结构水。
无论地下水属于哪一种类型，地下水勘探的步骤一般有以下两个方面：第一，需要根据不同的地质结构来确定地下水储存的空间分布特征，其中对含水层的埋深，厚度和岩性要进行调查，对于地下的储水结构的构成，性质及其规模要进行勘探。
其次，有必要对该区域地下水储存的富水性进行判断，并确定钻井的井位。
1.2 地下水勘察技术的介绍目前，我国针对干旱、半干旱地区、荒漠地区等特殊区域的寻找地下水的方法主要包括GPS定位系统，遥感技术，地球物理勘探技术和钻井技术等等。
其中，音频大地电磁测深方法具有地形条件小的特点，易修正，适用性强，采用一个发射偶极进行供电，与常规的直流电测深相比，音频大地电磁测深方法是在一个很大的扇形区域內测量，所以能够探测到的范围更广，工作效率更高，而且探测深度大，勘探的深度范围在十几米到两公里，抗干扰能力强，结合地质推理的工作，能够有效避免地球物理数据的多解现象的产生，穿过高阻层的能力较强，从而大幅度提高钻井成功率。