CSAMT法静态效应模拟及其校正方法对比

第29卷　增刊物探化探计算技术 2007年10月基金项目:国土资源大调查项目(1212010660302)收稿日期:2007-06-30文章编号:1001—1749(2007)增刊(1)—0064—04CS A MT 法静态效应模拟及其校正方法对比陈　辉1,王春庆1,雷　达2,王书民2,孟小红1,吕国印2(1.中国地质大学　地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京100083;2.中国地质科学院　地球物理地球化学勘查研究所,廊坊065000)摘　要:在可控源音频大地电磁法中,由于浅层不均匀体的存在,总会存在一些静态现象。

而静态问题又一直是电磁测深领域一个棘手的问题,它直接影响到电磁测量结果的解释。

因此,必须对这种影响进行校正。

这里通过对低阻静态模型的响应特征进行分析,并选用几种常见的静校正方法进行校正,对比其校正效果。

关键词:CS AMT;静态效应;静态模型;静态校正中图分类号:P 63113+25 文献标识码:A0　前言在可控源音频大地电磁法勘查中,当地表存在局部导电性不均匀体时,电流流过不均匀体,并在其表面上形成积累电荷,进而产生一个与外电流场成正比的附加电场,使得实测的各个频率的视电阻率值,相对于无局部不均匀体时有一个常系数的变化。

从而在浅层不均匀体周围引起电流密度的密集或稀疏分布的畸变现象,导致地表观测的电场分量增强或减弱。

其突出表现是在视电阻率～频率双对数坐标中,视电阻率曲线沿着视电阻率轴平行移动,这就是静态位移效应[1～7]。

静态效应严重影响CS AMT 方法的定性解释结果,出现虚假的陡立深大断裂或垂向大延深的异常体。

同时也会严重影响一维定量解释结果,无论电阻率值或层厚度都将产生不可忽略的误差。

因此在数据资料中,对静态效应做校正,消除或减小其影响,对于CS AMT 的数据处理及解释有着重要的意义。

1　均匀大地中静态模型的响应特征浅层电性不均匀体造成可控源音频大地电磁测深曲线的畸变,给测深资料的解释带来许多困难。

为了更好地处理和解释浅层电性复杂区域的可控源音频电磁测深资料,必须首先了解浅层电性不均匀体对可控源音频电磁测深资料的影响特征。

为此作者设计了静态模型,利用雷达教授级高工编写的CS AMT 二维正演计算程序软件,对模型进行正演计算,对浅层电性不均匀体的影响进行研究。

通过对模型正演计算结果的分析和研究,得到了浅层电性不均匀体对CS AMT 视电阻率畸变异常规律的新认识。

为正确识别静态、进行有效地校正处理和地质解释提供依据。

在CS AMT 法正演计算中,均匀大地低阻静态模型参数为:均匀大地的电阻率设置为50Ω・m ,静态体的电阻率设置为10Ω・m ,静态体均放置于近地表19点正下方中心埋深10m 处,大小为50m ×50m 。

此模型有38个测深点,测深点距为50m ,测深点编号为1,2,…,38。

计算14个频率点,频率点编号为1,2,3,4,…,12,13,14分别代表1,2,4,8,…,2048,4096,8192Hz 。

静态模型的响应特征如下页图1、图2、图3所示。

由模型计算结果可知,在CS AMT 法中,小静态体的异常奇异性十分强烈,并且影响各个不同频点的测深数据,在卡尼亚视电阻率断面图(如图1)图1　均匀半空间低阻静态模型的视电阻率断面图和相位断面图Fig .1　Secti ons of apparent resistivity and phase f or a conductive static model in homogeneous half 2s pace(分别为:17点、19点、21点、23点的测深曲线图)图2　均匀半空间低阻静态模型的视电阻率和相位响应测深曲线图Fig .2　Sounding curves of apparent resistivity and phase f or a conductive static model in homogeneous half 2s pace(分别为:4096Hz 、1024Hz 、512Hz 、2Hz 的剖面曲线图)图3　均匀半空间低阻静态模型的视电阻率和相位剖面曲线图Fig .3　Secti on curves of apparent resistivity and phase for a conductive static model in homogeneous half 2s pace・56・增刊陈　辉等:CS AMT 法静态效应模拟及其校正方法对比图4　低阻静态模型的静态效应不同方法校正效果对比图Fig.4　A comparis on of static correcti on results by using different methods for a conductive static model中出现严重的静态效应。

可以看出,在视电阻率断面图上,如果近地表存在低阻不均匀体时,就会产生静态效应的畸变,图1上19点附近均出现了陡立的等值线异常带。

造成存在陡立断层或岩脉的假象,使整个断面上的局部构造形态难以辨认。

静态效应表现为直立的密集的等值线,或垂直的纺锤形局部封闭等值线,或更为复杂的状态。

其总的图像特征是横向范围不大的陡立密集等值线。

静态效应的影响从浅部一直到深部。

在视电阻率测深曲线图(见图2)上,静态效应表现为曲线沿视电阻率轴发生上、下平移,可以明显看出,在低阻不均匀体上方接收点位置(19点),整条曲线整体向下偏移,偏移幅度比较大,并且中低频段偏移幅值略大于高频段趋势,在不均匀体二侧(17点、21点、23点等)上方接收点位置,曲线略有向上偏移,偏移幅度不大。

总体来说静态效应对相位的影响不大(如图1、图2、图3)。

2　模型的静态校正效果对比目前国内外学者提出了许多静态校正方法[8～16],归纳起来主要有:空间滤波法、中值滤波法、相位法、正演计算法、小波分析法和E MAP方法等。

其基本校正原理不在这里详述,请查阅相关参考文献。

在这里我们重点研究空间滤波法、中值滤波法、小波分析法和E MAP方法,并图示比较这些方法的校正效果。

通过对正演的视电阻率数据(如图1右图所示)采用各种静态校正方法校正后,静态效应得到了不同程度的压制,如图4(a)、(b)、(c)、(d)所示。

各种静态校正存在以下问题:(1)空间滤波法是一种空间平均效应的低通滤波方法,校正的好坏关键在于选择滤波窗口的宽度和滤波系数。

如果窗口系数选择不合理,就会出现校正不足或者是校正过头。

使用这类方法可以通过选择不同的参数,算出不同的结果进行分析对比,找出其中的合理规律,选择正确的滤波窗口系数,从而达到消弱和减少静态效应的目的。

(2)中值滤波方法对具有高频特性的静位移有很好的压制作用,不改变阶跃函数的空间形态和位置,因而特别适用于地下存在陡立电性分界面的情况,不致因采用空间滤波而使地电构造变平缓和移位。

・66・物探化探计算技术29卷(3)E MAP滤波由于其极大限度地提取了勘探区域的地电信息,在消除静态效应和地形影响,提高勘探精度,简化数据处理方法,提高解释精度和分辨率等方面是一种行之有效的方法,它的关键还是在于滤波窗口的选择,选择太小可能难以压制静态效应,太大又会降低分辨能力。

(4)小波变换为静态效应的压制提供了一种有效的方法。

借助于Matlab小波工具箱可以很方便地进行小波分析。

小波分析在信号奇异性分析方面具有很好的优势,它提供的识别静态效应的参数,能把地表不均匀性引起的静态效应与大地构造引起的异常,在数学上进行直观的区分。

事实上小波变换进行的静态校正,也是一种低通滤波的方法,所以在校正过程中,也存在校正不足或者校正过头的问题。

通过以上对比可知,空间滤波法在压制静态效应的同时也产生小的假异常体;小波分析法在压制静态效应的同时出现横向分辨率变低,容易模糊或漏掉平缓的地电构造;E MAP滤波法虽能压制静态效应,但也造成二侧和剖面中部低频的假异常;中值滤波法在这四种方法中相对较有效地压制了静态效应。

3　结论通过对均匀大地中静态模型计算结果,表明了静态效应使得可控源音频大地电磁测深曲线发生畸变,会使定性和定量解释产生错误或误差结果,在进行数据处理解释之前必须进行静态校正。

作者对比了四种静校正方法的静校正效果,就本文的模型而言,虽然都不同程度的压制了静态效应现象,但是相比之下,中值滤波法优于其它三种方法。

在实际运用中,应具体情况具体分析,积累经验,提高静校正水平。

4　致谢论文在编写过程中,得到了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所王书民教授级高工、雷达教授级高工和吕国印教授级高工的殷切指导,提出了许多建设性的建议,以及其他老师和同学的帮助,在此表示真切的感谢。

特别感谢雷达教授级高工在模型正演方面的指导,使得静态模型的计算得以顺利执行,在论文的编写方面提出了许多宝贵的意见。

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