可控源音频大地电磁法介绍

可控源音频大地电磁法介绍

1.方法原理和仪器

可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics, 简称CSAMT 卡尼亚电阻率测深曲线，因此又称可控源音频大地电磁测深法。

该法最早是由加拿大多伦多大学的D. W.Strangway教授和他的学生Myaron Goldtein于1971年提出。针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT法的基础。

自70年代中期起CSAMT法得到了实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT法测量的仪器和解释应用软件。主要仪器是美国Zonge公司生产的GDP-16和GDP-32两种多功能电磁仪。现以GDP-32为例说明仪器的技术指标：该仪器有八个接收通道，能够完成时域激发极化（TDIP）、频域激发极化（RPIP）、复电阻率（CR）、瞬变电磁法（TEM）、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量。其性能指标为工作频率0.007Hz—8192Hz,工作温度-20℃--60℃，工作湿度5%--100%，时钟稳定度∠5×10¯10∕24h,输入阻抗10 Ω ∕D C ,动态范围190dB,最小检测信号电压０.03µv、相位±0.1mard（毫弧度），最大输入信号电压±３２v,自动补赏电压±２.２５v（自动），增益１／８－６５５３６（自动）。

2.方法技术

80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到了地质普查，勘探石油、天然气、地热、金属矿床，水文，环境等方面，从而成为受人重视的一种地球物理方法。目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段，在许多矿山取得了很好的效果。

可控源音频大地电磁测深法是以有限长地电偶极子为场源,在距偶极中心一定距离处同时观测电、磁场参数的一种电磁测深法。需要考虑的装置是：

测点距：２０－１００米

供电电极距：（AB）：１０００－３０００米

接收电极距（MN）：２０－１００米

可测扇区的夹角（Ø）≤１５°

我们可以用图1来说明最常用的一种赤道偶极装置进行标

量CSAMT法的测量过程：

场源：用发送机通过接地电极A、B向地下供交变电流，

在地下形成交变电磁场。电流的频率可在一定范围内变化，通

常从2-3~213Hz按2进制递变，在接地十分困难的地方可用不

接地回线作垂直磁偶极子来发送电磁场。

测量：在距离AB相当远的地方进行测量。所谓“相当远”

指的是在这些地方的电磁场已接近平面波，从而可使用卡尼亚

电阻率计算公式并方便解释。若选用直角坐标系，X 轴平行AB ，Z 轴垂直向下，那么标量测量是在测点测量每一频率的电场分量EX 和正交的磁场分量HY ，并按：

计算卡尼亚电阻率。式中f 为频率。

根据需要，可以分别以相互垂直的两组场源供电，对每个场源都测量5个电磁场分量，从而形成张量CSAMT 测量。张量测量虽然信息量丰富，但工作效率低。作为一种简化，可以测一组场源的电、磁场分量组成矢量CSAMT 测量。实际应用中，面积性的标量CSAMT 法也可取得良好的地质效果。概括起来，CSAMT 法主要有如下特点：

1. 工作效率高。用一个发射偶极子供电，可在它周围的四个很大的扇形区域内测量。在进行测量时，只需移动接收机，便可进行面积性测深工作，从而得到地下电性的立体分布情况。

2. 勘探深度范围大。CSAMT 法有效勘探深度的影响因素包括地电构造、噪声水平、发送机功率、接收机灵敏度、精度和抗干扰能力等。从理论上，其探测深度大致为:

其中ρ为大地电阻率，f 为工作频率。因此，对于目前所用的频率范围(如从0.125Hz~4096Hz)及可能达到的发送功率，其探测深度范围为几十米至2-3公里。

3. 垂向分辨能力好。CSAMT 法垂向分辨能力与多种因素有关。如果把可探测对象的厚度与其埋深之比定义为垂直向分辨率，那么，粗略地讲，它大约为20%至10%。

4. 水平方向分辨率高。一般的人工场源电法的水平分辨率除受地电条件制约外，还受收距及接收电偶极子大小的影响。CSAMT 法的水平分辨力与发收距无关，约等于接收电偶极子距离。

5. 地形影响小。由于卡尼亚电阻率相当于对观测值进行了归一化，同步的地形影响大大减弱；由于是平面波场，测区内地形影响也较小。

6. 高阻电屏蔽作用小。CSAMT 法使用的是交变电磁场。因而可以穿过高阻层，特别是高阻薄层。有些用直流电法无法探测到的高阻薄层下的地质体，用CSAMT 法能很好解决这一问题。与直流电法相比，以上这些特色均属明显优点，因而CSAMT 法不但可以取得良好地质效果，且应用前景也是广阔的。然而，由于使用人工场源，不可避免地带来了很多负面效应，如近场源的非波区效应、场源附加效应。另外，频域电法中的静态效应也是十分麻烦的问题，在资料处理与解释中须十分谨慎。

f

d ρ⨯=356