大地电磁法及其应用
基于大地电磁法在工程地质勘查中的应用探究
154管理及其他M anagement and other基于大地电磁法在工程地质勘查中的应用探究李 雪（辽宁省第九地质大队有限责任公司，辽宁 铁岭 112000）摘 要：我国地质矿产资源丰富，加大对深层地质矿产的勘查和研究是时代赋予中国的使命。
物探技术当中大地电磁法对深部地质矿产的勘查具有重要意义，这种技术勘探深度大，越来越被更多得应用于工程地质勘查当中。
本文基于大地电磁法的基本理论而对大地电磁法在工程地质勘查中的应用做出探究，希望能对业内人士提供必要的参考信息。
关键词：大地电磁法；工程地质勘查；应用中图分类号：P631.325 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）02-0154-2收稿日期：2020-01作者简介：李雪，女，生于1989年，汉族，辽宁铁岭人，本科，地质工程师，研究方向：地质矿产。
随着科技的不断创新，物探技术已经得到长足发展，尤其是近些年来大地电磁法的持续推进使得我国在工程地质勘查领域取得丰硕的成果。
一般说来，大地电磁法常用于对地质矿产资源的勘查和开采，当前我国已经有多个城市相继使用大地电磁法对深层矿山实现了地质的勘查和矿产的开采，并且获得了较为显著的经济收益。
大地电磁法有三种方法，即MT （大地电磁法）、AMT （音频大地电磁法）、CSAMT （可控源音频大地电磁法），这三种大地电磁法都有各自的优势，目前用得最为广泛的大地电磁法是CSAMT，CSAMT 是为了解决AMT 天然场源信号弱、信号干扰大等问题而诞生的一种利用人工电磁场源来发射电磁波从而实现电磁勘探的方法，它也是基于AMT 和MT 技术原理的结合而出现的电磁勘探技术，从某种程度上讲，CSAMT 操作技术更加先进，工程勘查效果更为显著，而且它对于深部地质矿产的勘查和地下矿层的分布预测具有重要意义。
笔者将于下文展开对大地电磁法基本理论的阐述以及探究大地电磁法在实际工程地质勘查中的应用，以供读者参考。
1 大地电磁法概述1.1 大地电磁法优势分析大地电磁法施行时高频电磁场的频率不同，其探测的地质深度也会有所不同，因此只需改变电磁场的频率就能获得不同地层深度的电性信息，这极大便捷了工程地质勘查的操作进程。
高频大地电磁法及应用
精品
二、高频大地电磁场的场源
地面波传播:无线电波沿地球表面传播，各类中、长波广播电台、电 视发射台、接地电网、电信通讯网络主要是地面波传播。其特点是信 号稳定，没有多径效应，基本上不受气象条件的影响，但随频率增高 传输损耗迅速加大，因此特别适宜频率小于100KHz的长波和超长波的 传播。它们沿地面传播可达几千至几万公里，100KHz到1500KHz的中 波可以沿地面传播几百公里,具体决定于波长、功率及土壤的电性参 数等。地面波的波前向下倾斜是其损耗与在地下传播的主要原因．
标量测量 矢量测量 张量测量
精品
一、历史与发展(CSAMT)
优点：勘探深度中：按Bostick深度，n*10m-n*1000m 信噪比高：信号强，观测效率高，预处理简单 穿透力强：不受高阻电性层屏蔽 Cagniard电阻率：抗干扰力相对强
缺点：过度带与近区效应 阴影效应 人工场源，计算及反演复杂 分辨率低 静态效应
一、历史与发展
1910: 先驱者的工作 1932: Peters,Bardeen,Maxwell 方程组 1933:L.W.Blau,Eltran 法：层状介质上的TEM:石油 1940后:J.R.wait,S.H.Ward,Tikhonov,Vanyan,Cagniard 1950-1960:MT,AMT 1970-1980:CSAMT，TEM 1990-2000:连续电导率剖面
Gamble(1979):远参考测量
Bostick F X (1991):电磁阵列剖面法(ElectrMagnetic Arry Profiling，EMAP)
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]。
大地电磁法在某煤矿地下水探测技术中的应用
大地电磁法在某煤矿地下水探测技术中的应用摘要：近年来，水资源紧缺问题日益严重，地下水资源的开采力度也不断加大。
但在具体探测过程中，需要重视探测方法的使用。
基于此，本文将重点阐述大地电磁法在具体煤矿地下水探测技术中的应用。
关键词：大地电磁法；煤矿；地下水资源；探测技术引言某地域的地下水资源较多，但煤层结构相对复杂，因此在具体实施时会面临较多的不确定因素。
尤其是地下水的存在，导致整体性发生破坏，使用大地电磁阀在地下水探测过程中会起到一定的作用。
在使用电磁法进行探测时，需要及时捕捉电性变化，从而为该区域的水文地质情况提供了条件。
1、大地电磁法概述对于大地电磁法而言，主要会应用到电磁波理论、雷达探测技术以及感应系统，因此在地质勘探、地下水探测过程中具有非常大的应用价值。
对于煤矿地下水的探测，需要就测量的原理、模型的构建、数据的分析以及使用情况和分析过程中进行研究，从而明确探测的实际情况。
1.1测量的原理在煤矿地下水探测过程中，使用的大地电磁法是一种常用的方式，主要是通过地面探测的方式对地下的天然电磁场进行研究。
大地电磁波主要是改变电磁波的频率实现电磁感应，通过对收集信息的研究，捕捉地下的地质信息。
这种测试本身会按照频率的高低进行排序处理，从而由浅至深分析地层的电性结构。
1.2正演模型和反演采用正演模型进行探测主要是对地质体的电导率结构进行研究，通过对电阻率的分析，获得不同地质影响因素的模型。
对于地球物理而言，需要确定数理模型的边值和初值问题。
对于大地电磁法的应用最重要的就是反演工作，需要通过对捕捉到的数据的研究，从而反推出产生数据的内在系统信息。
在探测到地球响应之后，需要对电阻率、相位以及表面阻抗进行研究，通过反演出模型，定量研究不同电性介质在地下的分布情况。
1.3使用条件大地电磁法本身是一种天然的物探方法，主要是利用电磁法对地下组成情况进行研究。
优点主要体现在不受高电阻屏蔽、高导分辨率低、施工成本低、工作方便等方面。
多极化大地电磁法原理及应用
多极化大地电磁法原理及应用
大地电磁法（简称MT法）是一种地球物理勘探方法，利用地球
自然电磁场的变化来研究地下的电性结构。
其原理是基于地球自然
电磁场在地下不同介质中传播时的响应差异，通过测量地面上的电
磁场变化来推断地下的电性结构。
在大地电磁法中，通过在地面上设置电磁探测器（接收器）和
电磁发射源（发射器），测量地下电磁场的变化。
当电磁波穿过地
下不同介质时，会受到不同的阻抗影响，从而产生不同的电磁响应。
通过记录不同频率和不同时间的电磁场数据，可以推断地下不同深
度和不同电导率的地质构造，如岩石、矿藏、地下水等。
大地电磁法在地质勘探、矿产勘探、地下水资源调查、环境地
质等领域有着广泛的应用。
在石油和天然气勘探中，大地电磁法可
以帮助识别油气藏的位置和规模；在地下水资源调查中，可以揭示
地下水含水层的分布和性质；在地质灾害预测和环境地质监测中，
也可以发挥重要作用。
除了以上应用，大地电磁法还可以用于地球物理学研究、地震
前兆监测、地下管线探测等领域。
通过分析地下介质的电性结构，
大地电磁法为地下资源勘探和地质灾害预测提供了重要的技术手段。
总的来说，大地电磁法通过测量地下电磁场的变化，推断地下
的电性结构，广泛应用于地质勘探、资源勘查、环境监测等领域，
为地下结构的研究和地球科学的发展提供了重要的技术支持。
可控源音频大地电磁法及在地质勘探中的应用重点
可控源音频大地电磁法及在地质勘探中的应用人民长江 2012 年个分量 ( Ex、Ey、Hx、Hy、Hz) 。
与大地电磁场不同，CSAMT 场源不是全方位的，所以需要两个场源。
为了完全确定阻抗张量，总共需要测量 10 个分量。
张量测量一般用于构造复杂的地区和测深点距比地质构造尺寸大很多的地区。
( 2) 矢量。
CSAMT 利用单一个场源来测量 4 个或5 个分量( Ex、Ey、Hx、Hy，有时加测 Hz) 。
矢量 CSAMT数据提供了关于地下二维或三维构造的信息，但比张量测量的信息少。
矢量 CSAMT 在各向异性不强的地区确定复杂地质构造较为有效。
( 3) 标量。
最简单，也是目前所有商业仪器及野外采用的 CSAMT 形式，亦可称为可控源音频大地电流法( CSAET) 。
它系统地测量电场，只在个别点测量磁场，从而把电场的测量值转换为近似的卡尼亚电阻率。
勘探深度影响到 CSAMT 设计中的每一个参数，如观测频率、发收距等。
CSAMT 的勘探深度与大地电阻率和信号频率有关，可按 Bostick 深度公式计算。
CSAMT 的实际勘探深度为 10 ～ 3 000 m。
3 数据处理与资料解释数据处理主要包括数据编辑、曲线圆滑、主轴判别、静态效应及地形效应校正等。
室内数据处理的过程包括: ① 对数据进行编辑处理，对照野外记录观察原始曲线形态，判断并剔除飞点、跳点，圆滑曲线，压制噪声，在此基础上给出原始电阻率断面图; ② 结合地形、地质资料评估静态、地形的影响程度，并对初步处理后的数据进行静态校正，进而反演计算。
针对工作环境和地质条件复杂且地表电性不均匀的实际情况，综合分析地下介质电导率，同时采用五点二次滤波去噪、曲线平移和设置汉宁窗滤波法进行静态校正，将三者结合取得较好的校正效果，可真实地反映地下的地质情况。
4 工程应用实例广西桂中治旱乐滩水库引水灌区工程是以乐滩水库水源为主的大型引水工程。
引水工程位于桂西山地与桂中盆地过渡地带，干渠工程主要经过的地层有泥盆系、石盆系、二迭系、三迭系及第四系地层。
大地电磁法及其应用
大地电磁法及其应用狭义电磁法：前身：磁法、大地电流法（Telluric)（目标：探测地球构造）。
主体：大地电磁法（MT)及有关技术（MT，Magneto-telluric）。
广义电磁法：磁法、电法、电磁法。
大地电磁测深法是以天然电磁场为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。
测深方法：重磁电震。
非地震方法：重磁电（重力+广义的电磁类）。
大地电磁是重要的非地震测深方法研究对象：地球内部的电性结构（电导率结构）。
物理原理：宏观电磁理论（有耗媒质中的低频电磁波理论）。
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；横向分辨能力较强；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；缺点体积效应，反演的非唯一性较强（跟地震方法相比）纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱大地电磁法（MT）是以天然电磁场为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。
基本原理：依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由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大地由浅至深的电性结构。
大地电磁法原理示意图大地电磁法野外观测装置2、理论背景理论基础：麦克斯韦方程3大地电磁的理论基础：正演问题需要一个信号激发源需要地表响应的观测数据还需要掌握模型在源作用下地表响应产生的物理过程：这就是正演正演指的是对于一个给定的模型，在一定激发源的作用下，根据一定的物理原理求其响应的过程。
大地电磁正演过程两大假设：1）激励场源：垂直入射到地表的均匀平面电磁波2）地球模型：水平层状导电介质视电阻率和阻抗相位的定义横电波横磁波：场的极化模式横电波（TE ） ：垂直于传播方向的场分量只有电场；横磁波（TM ） ：垂直于传播方向的场分量只有磁场；大地电磁测深中只研究场源为横电磁波的情况大地电磁测深中常说的极化模式是以场源的极化方式来区分的，并且这种区分一般只在二维情况下才有意义。
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用音频大地电磁法是一种非常有效的地球物理勘探方法，它利用地下不同介质对电磁场的响应特性来解释地下结构，已经在矿产勘探、地质灾害预测、环境地质等领域得到了广泛的应用。
贵州石阡青阳地区是我国锰矿资源富集的地区之一，而音频大地电磁法在该地区的应用将对锰矿勘探和开发起到重要的作用。
本文将介绍音频大地电磁法的工作原理，并结合实际案例，探讨其在贵州石阡青阳地区锰矿勘探中的应用效果。
一、音频大地电磁法原理介绍音频大地电磁法是地球物理勘探中一种重要的电法方法，其原理是利用地下介质对交流电磁场的响应特性来解释地下结构。
该方法利用不同频率的交流电磁场，通过测量地下介质对电磁场的电性响应，来推断地下介质的电阻率分布，从而识别目标矿产或构造。
音频大地电磁法的工作原理可以简单地理解为：在地表设置发射线圈，通过地下传播的电磁波对地下介质进行激发，接收线圈用来测量地下介质对电磁波的响应。
地下的不同介质对电磁波的响应特性不同，因此通过分析接收线圈得到的数据，可以揭示地下的地质构造、矿产赋存情况等信息。
1.良好的穿透深度音频大地电磁法能够达到较好的穿透深度，对于石阡青阳地区的地下介质进行有效的探测，尤其是对于深部矿体、断裂构造等目标具有较强的穿透能力。
通过音频大地电磁法的勘探，可以有效地识别出深部的锰矿赋存情况，为后续的矿产勘探和开发提供了重要的依据。
2.高分辨率的成像效果3.多元数据的综合分析音频大地电磁法获取的数据种类多样，包括电阻率、谐波、相位等多种数据，通过综合分析这些数据，可以全面地了解地下介质的性质。
在锰矿勘探中，这些数据能够帮助矿产勘探人员更好地认识地下构造、预测矿体规模，为选矿方案的制定提供重要的依据。
通过以上实际应用案例可以看出，音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿勘探中具有良好的应用效果。
在勘探工作中，合理地选择音频大地电磁法参数及参数组合，对于深入认识地下结构、寻找目标锰矿体等方面能够起到积极的作用。
大地电磁法在矿产勘查中的应用技术
大地电磁法在矿产勘查中的应用技术引言矿产勘查是对地下矿产资源进行找矿和预测储量的过程，是实现资源合理开发和利用的重要环节。
为了更有效地寻找矿产资源，科学家们不断探索和开发新的勘查技术。
大地电磁法作为一种先进的勘查手段，已经在矿产勘查中广泛应用，并取得了显著的效果。
本文将介绍大地电磁法在矿产勘查中的应用技术以及其优势。
1. 大地电磁法简介大地电磁法（Electromagnetic Method）是一种利用地下电磁场异常来推测地下构造和岩石性质的方法。
该方法通过测量地下岩石对电磁信号的响应，判断地下的电导率差异，从而揭示潜在矿产资源的位置和性质。
大地电磁法广泛应用于各个地质领域，包括矿产勘查、环境地质调查和勘探等。
2. 大地电磁法在矿产勘查中的应用技术2.1 天然电磁场法天然电磁场法是利用地球自身产生的电磁场进行勘查的方法。
通过分析地下岩石对天然电磁场的响应，可以获取地下介质的电磁性质信息。
在矿产勘查中，天然电磁场法可用于追踪含矿石的矿体边界、预测矿体的延伸方向和深度等。
2.2 人工电磁场法人工电磁场法是通过在地面上产生特定频率和强度的电磁场，然后测量地下岩石对该电磁场的响应。
这种方法可以提供更高的分辨率和灵敏度，从而揭示更详细的地下电导率分布。
在矿产勘查中，人工电磁场法可以用于寻找附近的矿石矿体、判断矿体的规模和形态等。
2.3 纵波电磁法纵波电磁法是一种通过测量地下岩石对纵波电磁波的传播速度和衰减系数，推断地下介质性质的方法。
在矿产勘查中，纵波电磁法可以用于判断矿体与岩石的界面情况、预测矿体内部的含矿岩层等。
3. 大地电磁法的优势3.1 非破坏性大地电磁法是一种非破坏性的勘查方法，不需要人为开挖或钻探地下。
它通过测量地下电磁场的响应，可以获取地下岩石的电导率信息，从而推断矿体的位置和性质。
相比传统的钻探勘查方式，大地电磁法能够节约时间和成本，降低对环境的影响。
3.2 宽覆盖范围大地电磁法可以应用于不同地质环境的矿产勘查。
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用音频大地电磁法是一种地球物理勘探技术，利用电磁场在地下传播的特性来探测地下的物质性质和构造特征。
近年来，随着电磁物探技术的不断进步，音频大地电磁法在矿产勘探领域的应用也日益广泛。
贵州石阡青阳地区是中国锰矿资源丰富的重要产区之一，针对这一地区的锰矿勘探工作，音频大地电磁法发挥了重要作用。
本文将对音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿勘探中的应用进行介绍和分析。
一、音频大地电磁法原理及特点音频大地电磁法是一种通过记录和分析地面电磁场的变化来探测地下物质和构造的方法。
其原理是利用地下介质对电磁场的响应特性进行探测，通过测量不同频率的电磁场信号在地下的传播和衰减情况，推断地下介质的性质和构造特征。
与传统的地球物理勘探方法相比，音频大地电磁法具有以下特点：1. 非侵入性：音频大地电磁法是一种非侵入性的勘探方法，无需在地面上进行爆破或钻探作业，能够有效减少环境破坏和安全风险。
2. 高分辨率：由于不同频率的电磁场信号对地下介质的探测深度和分辨率不同，音频大地电磁法具有较高的垂直分辨率和水平分辨率，能够有效地提供地下构造和矿体的信息。
3. 成本低廉：相对于传统的地球物理勘探方法，音频大地电磁法的设备和操作成本相对较低，能够降低勘探成本，提高勘探效率。
二、贵州石阡青阳地区锰矿地质特点贵州石阡青阳地区是中国锰矿资源丰富的重要产区，其锰矿主要分布在石阡县和青阳县境内。
该地区的锰矿主要为含锰矿床，主要矿种为菱锰矿和硝酸盐矿，矿体呈层状或似层状产于构造隆起的麻山组地层中。
矿区地质构造复杂，有断裂、褶皱等构造作用，地下水情况复杂，地下水位变化大。
三、音频大地电磁法在锰矿勘探中的应用针对贵州石阡青阳地区的锰矿勘探工作，音频大地电磁法发挥了重要作用。
通过对矿区地质特点的分析和实地勘探工作，选择合适的勘探区域和勘探目标，进行音频大地电磁法的测量和数据分析。
1. 勘探目标确定：根据锰矿的产出层位、构造特征和地下水情况，确定勘探目标和勘探深度，为矿区的后续勘探工作提供依据。
大地电磁在隧道探测中的应用
大地电磁在隧道探测中的应用为查明隧道地下地质构造情况，文章基于麦克斯维方程组原理，了解了大地高频电磁场特征和EH4电测深系统工作方法，结合西南某隧道低电阻层段和高电阻层段的地电断面实例，讨论分析了大地电磁法在隧道勘探中的应用。
结果表明，大地电磁法在岩性划分，断层、破碎带识别及含水层分析方面具有良好的应用效果，表明大地电磁法在隧道探测中具有可靠性和实用性。
标签：隧道；大地电磁法；EH41 高频大地电磁测深原理1.1 麦克斯维方程组电磁法勘探的基本方程是麦克斯维方程组：（1）式中E为电场强度；B为磁感应强度；D为电通量密度；H为磁场矢量，？塄为哈密顿算符。
1.2 EH4电磁测深系统介绍1.2.1 EH4电磁测深系统特征EH4工作频率范围在0.1Hz-100KHz之间，属于高频电磁测深频带范围。
EH4系统在勘探中有许多优点，具体表现为：（1）EH4电磁测深系统提供二维张量测量与处理、解释；（2）提供探测区外的场源，为某些频段信号差提供重要参考数据；（3）EH4电磁测深系统适用各种地形，采集数据效率高。
1.2.2 EH4电磁测深系统工作方法EH4电磁测深系统工作首先是从野外采集电磁场数据（Ex、Ey、Hx、Hy），进而进行去噪、信号加强等处理，然后通过二次处理输出相应数据。
根据EH4工作方法可以看出，其剖面测线的选择很灵活，测线布设不一定走直线，这大大提高了勘探效率。
2 大地电磁在隧道探测中的应用2.1 工区概况西南某公路隧道大部分地势比较平缓，但局部地区较陡，海拔高差在400米左右。
自上而下的地层包括第四系的卵砾石、黏土等松散岩土层，侏罗系自流井组砂、泥岩，三叠系须家河组含煤砂、泥岩；雷口坡组石灰岩等。
从电性特征来看工区完整的岩体与软弱岩体、破碎岩体存在着明显的电性差异，这为大地电磁测深勘探提供了前提保障。
2.2 测线布设从勘探目的来看，隧道中开展大地电磁法主要是为了查明地下一定深度范围内的岩性，并划分地层界线，判断地下断层、破碎带发育情况和分布位置。
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；
大地电磁法在西南复杂山区岩溶隧道中的应用——以汉广高速天星隧道为例
７）隧道出口段里程 Ｋ２４＋５７２～Ｋ２５＋２００段围 岩岩性主要为三叠系下统飞仙关组泥灰岩、钙质泥岩 等，通过对岩块测试获取泥灰岩岩块电阻率值分布于 ６００～１５００Ω·ｍ，钙质泥岩岩块电阻率值分布于 ４００～ ５００Ω·ｍ，大地电磁法获取该段岩体电阻率主要分布 于 ３００～４００Ω·ｍ，岩体电阻率普遍低于对应岩块电 阻率值，推测该段围岩岩体完整性差，岩体呈破碎 ～ 较破碎状，地下水较丰富，围岩稳定性较差。建议在 该段隧道围岩设计和施工中加强支护，预防塌方、冒 顶等风险。
７８
＋４２１，轴向走向 ２５０°～２０４°，隧道洞身呈人字坡，隧 道顶板最大埋深约 ４４０．２ｍ，全长 ５４７５ｍ，属特长隧 道；右线进出口里程桩号为 Ｋ１９＋７７０～Ｋ２５＋２００，轴 向 走 向 ２５０°～２０４°，设 计 路 面 标 高 １１５６．９６～ １２０１６７ｍ，隧 道 顶 板 最 大 埋 深 约 ４３２．８ｍ，全 长 ５４３０ｍ，属特长隧道。单洞宽 １６ｍ，洞净高 ８ｍ。
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６）隧道第 ５段里程 Ｋ２３＋５４０～Ｋ２４＋５７２段围 岩岩性主要为三叠系下统飞仙关组泥灰岩，二叠系上 下统砂岩、页岩、灰岩等。通过对岩块测试获取灰岩 岩块电阻率值约分布于 １０００～２５００Ω·ｍ，页岩岩块 电阻率值分布于 ５００～１１００Ω·ｍ，砂岩岩块电阻率 值分布于 ５００～１５００Ω·ｍ，泥灰岩电阻率值分布于 ６００～１５００Ω·ｍ，大地电磁法获取该段岩体电阻率主 要分布于 ６００～２０００Ω·ｍ。电阻率变化范围较大，岩 体电阻率与对应岩块电阻率值相当，局部岩体电阻率 略低于对应岩性电阻率值，推测该段为李家山背斜区 域，且背斜顶部地表岩溶中等 ～强发育，隧道洞身段 地下岩溶发育相对较弱，围岩岩体完整性较好，围岩 稳定性一般，地下水一般。建议该段隧道围岩设计和 施工中加强支护，预防涌水、突水、突泥等风险。
全区张量可控源大地电磁法工作原理及应用实例
1.旋转偶极发射装置 旋转偶极发射装置可以发射各种不同极化方向、 不同频率的变化磁场， 组成很多类似于 公式（6）的方程组，从而解出多组张量阻抗要素值。我们称其为旋转偶极发射装置。 1）工作原理 该发射装置是由三个接地电极（U、V、W）组成多偶极发射装置（图 4） 。也即三个电 极分别与全区张量发射机 TXM-22 的三个极性开关连接，在脉冲宽度调制控制器的控制下同 时向地下发送不同强度和不同极性的电流 I1，I2 和 I3。
求取四个张量阻抗要素值。 德国 Metronix 公司研发成功的全区张量 CSAMT 发射系统分为旋转偶极发射装置和交替 偶极发射装置。
E1 xH 2 y E2 xH 1 y H 1 xH 2 y H 2 xH 1 y E xH y E1 xH 2 x Zxy 2 1 H 1 xH 2 y H 2 xH 1 y Zxx
图 4 全区张量 CSAMT 发射装置
由于 I1， I2 和 I3 同时注入地下， 因此它们在地下组成一个合成电流矢量 Ι 。 当改变 I1， I2 和 I3 的强度和极性时，合成电流矢量 Ι 的方向、即磁场极化方向随之改变，因此全区张 量发射装置可以产生任意极化方向的磁场信号。在最简单情况下、即发射电流 I1，I2，I3 之 间成倍数关系改变，极性成正、负关系改变时，可以发射六种不同方向的合成电流矢量，它 们是
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专注物探 20 年
E1 yH 2 x E2 yH 1 x （6） H 2 xH 1 y H 1 xH 2 y E yH y E1 yH 2 y Zyx 2 1 H 2 xH 1 y H1 xH 2 y 目前通用的标量 CSAMT 发射装置，只能产生单一极化方向的线性极化磁场，因此无法 Zyy
利用电磁法勘探地下油气藏
利用电磁法勘探地下油气藏地下油气藏是世界各国重要的能源资源，其勘探和开发对能源供应和国家经济发展至关重要。
为了准确、高效地探测地下油气藏，科学家们提出了多种勘探方法。
其中，电磁法因其无损、广泛适用等特点，成为了地下油气藏勘探中的一种重要技术手段。
电磁法勘探地下油气藏的原理是利用地下岩性、地层厚度和地下流体等因素对电磁场的电阻率进行测量和解释，以获取地下油气藏的信息。
电磁法勘探分为大地电磁法和低频电磁法两种方法，下面将分别进行介绍。
大地电磁法（MT法）是指利用地球自然电磁场的变化对地下油气藏进行勘探的方法。
大地电磁法勘探主要依赖于地下介质的电导率差异，通过测量地面上电磁场的变化，进而推测地下油气藏的存在与性质。
该方法具有勘探深度大、信息获取全面、精度较高等优点，并在勘探油气藏、地下水资源等方面有较好的应用前景。
低频电磁法（LEM法）是指利用低频电磁场对地下油气藏进行测量和解释的方法。
低频电磁法主要是通过固定电流源和接收线圈，测量地下油气藏对电磁场的响应，以推断油气藏的存在与性质。
由于低频电磁场的频段适用于地下储层的特性，该方法能够较好地反映地下油气藏的电阻率变化，具有高分辨率、高灵敏度等特点。
在实际应用中，电磁法勘探地下油气藏需要结合地质勘探和物理勘探等多种手段，以提高勘探效果。
首先，地质勘探通过对目标区域的地质构造、岩性等特征进行分析，提供了电磁勘探的基础数据。
其次，物理勘探通过大地电磁法和低频电磁法对地下油气藏进行测量，并结合地质信息进行解释和分析。
此外，还可以使用其他物理勘探手段如地震勘探、重力勘探等，以获得更全面、准确的地下油气藏信息。
需要指出的是，电磁法勘探地下油气藏也存在一些问题和挑战。
例如，电磁法的测量结果受到地下噪声干扰和仪器精度等因素的影响，需要对数据进行精确处理和解释。
此外，电磁法在复杂地质环境下的应用也比较困难，如在有矿层覆盖、地下水丰富等情况下，勘探效果会受到一定的限制。
总结起来，利用电磁法勘探地下油气藏是一种具有潜力和前景的技术手段。
EH4大地电磁技术的适用及应用效果
EH4大地电磁技术的适用及应用效果董 晨 张吉振(铁道第三勘察设计院集团有限公司物探所 天津 300251)摘 要 首先对EH4大地电磁方法的特点及相关的适用情况进行了理论及实践层面的探讨,通过工程应用实例,论述EH4大地电磁方法在不同目标条件下的应用效果。
关键词 EH4 大地电磁 天然场 应用效果1 概述EH4技术属于主要依靠天然场源采集信号的时间域大地电磁技术,有别于采用频率域进行信号采集的可控源音频大地电磁技术。
在测线的布置上,EH4由于是连续单点测量,可以非常灵活地应用于各种不利地形。
由于EH4属于依靠天然场源采集信号,则可以进行弯曲测线的EH4测量。
避免了可控源音频大地电磁方法测线布置受发射源限制的的问题。
在信号的采集上,由于EH4主要依靠天然场源时间域采集,信号成分非常丰富,可以为我们提供足够多的频点数据,并且避免了由于源所产生的一系列效应。
数据的客观度与可信度也是令人满意的。
这同时也降低了处理与解释的难度。
再者EH4方法的信号采集属于准张量测量,这也就使得最大限度的还原地质体的原貌成为可能。
EH4作为大地电磁技术的一种,也同样存在大地电磁方法的一些共同问题,受到电磁方法本身的局限。
这就是EH4方法的适用范围。
在总结了所完成的超过100k m测线及6000余测点工作经验的基础上,笔者力图结合实践工作,从理论上对其适用范围进行详细分析,并将该方法的实际应用效果进行例举。
2 EH4大地电磁技术的适用范围及理论依据 EH4大地电磁的适用范围包括两个方面,即观测方式的适用范围与观测对象的适用范围。
实际上观测方式的适用是根据不同的对象而决定的,所以这两类其实都属于观测对象的适用范围。
2.1 观测方式的适用范围EH4观测方式是连续剖面观测方式,即测点间电极首尾相连,依次连续观测,这种观测方式当然可以毫无遗漏地反映测线以下的地电特点,但其最大技术优势是可以最大限度的压制静态效应。
静态效应,简单说,其产生原因实质上是由于浅层地表电性的不均匀所引起的。
天然场音频大地电磁法（AMT法）在输水隧洞中的应用
天然场音频大地电磁法（AMT法）在输水隧洞中的应用发布时间：2021-07-15T12:55:50.483Z 来源：《建筑实践》2021年3月8期作者：刘娜胡远杰[导读] 花溪河综合整治项目七星水库—巴国天潭调水工程输水隧洞的工程勘察具有隧道长度大、刘娜胡远杰上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司上海市 200000摘要花溪河综合整治项目七星水库—巴国天潭调水工程输水隧洞的工程勘察具有隧道长度大、勘察工作量大、工程建设时间紧等特点，选择合适的物探勘察方法对于整个勘察工作的重要性及准确性不言而喻。
音频大地电磁法(AMT)具有覆盖频率宽，探测深度大，使用天然场源，施工轻便及观测时间短等优势，结合场区的工程地质与水文地质条件，本次工作采用天然场音频大地电磁法（AMT法）对输水隧洞进行勘察，准确划分了隧道沿线地层岩性及其分界面，同时精确划定了区域破碎带及含水层的里程位置，取得了较好的勘察效果。
关键词 ATM法输水隧洞工程地质评价花溪河综合整治项目七星水库—巴国天潭调水工程位于重庆市巴南区，本项目为长隧洞，为无压力单洞隧洞，项目起于巴南区南彭街道鸳鸯村南彭高速收费站附近八国天潭，于距起点约5.3KM处南彭街道天台山村的窑子台附近下穿在建渝黔高速复线，经兴隆场北西侧的凤行湾，终于南彭街道、惠明街道及天星寺镇交界处的二圣河（规划七星水库）。
隧洞全长9.817km。
设计隧洞建筑限界为宽2.5m，净空高2.8m，设计坡比为0.1%。
1 天然场音频大地电磁法（AMT法）基本原理天然场音频大地电磁法（Audio-frequency magneto-telluric method）简称为AMT法，是大地电磁法的一个分支，它与大地电磁法一样，是利用天然的大地电磁场作为场源，来测定地下岩石的电性参数，并通过研究地电断面的变化达到了解地质构造、找矿、找水等地质目的的一种地球物理勘探方法[1-2]。
其原理可以简要概述为：在某个观测点上，测量由天然场源产生的电场（Ex、Ey）和磁场（Hx、Hy、Hz）分量，同一频率的电场对磁场的比值（E/H）称为阻抗，该阻抗是介质电性的函数。
大地电磁法测深的基本原理
大地电磁法测深的基本原理大地电磁法（EM）是一种非侵入性地质勘探方法，能够有效地探测地下的岩石、土壤和地层等物质的电导性和磁导率，从而反演出地下构造和矿产资源的分布。
该方法已被广泛应用于石油、天然气、煤炭、金属等领域。
基本原理：大地电磁法的基本原理是利用地球自然电磁场激发出的电磁波在地下物质中的传播和反射来反演目标区域的电性参数。
地球的电磁场主要由磁场感应电流和电离层电流等产生，这些电磁波在地球周围传播时会与地下物质发生相互作用，从而产生“被激发场”和“响应场”。
被激发场是指电磁波在源处产生的场，而响应场是指电磁波通过反射或透射，到达探测点时在地下物质中产生的场。
大地电磁法通常是在地面上设置发射线圈和接收线圈进行探测。
当发射线圈中通过一定频率的电流时，它会产生一个与频率相关的磁场，这个磁场将诱导电场在周围的空间中形成。
接收线圈用于接收由地下物质中传播的电磁波的信号。
将接收到的信号与激发电流进行比较，使用相应的计算方法以确定它们之间的相对振幅和相位差。
这些参数可以用于在地下介质中计算电导率和磁导率等物理参数。
实际上，大地电磁法通常用于测量矿物质类型和含量、地下水和石油等岩石孔隙结构、地下断层和岩石体的边界、地下矿床的储量等方面的信息。
应用：大地电磁法在矿产勘探和地质探测方面非常有用，尤其是在卫星图像不透亮或非常深入的地下区域进行探测。
由于它无需搜寻矿物标本，取样和公差等操作，因此更加节省时间和精力，同时还能减少对环境的影响。
此外，大地电磁法在水文地质研究、环境监测和工程勘探领域也得到了广泛应用。
它可以帮助地质学家和工程技术人员识别土壤类型、确定地下水位、了解岩土结构和岩石储量等方面的问题。
它还可以用于监测地盘和地下巷道的稳定性，以及环境污染和地下水流方向等问题。
总之，大地电磁法为我们提供了一种可靠的勘探手段，使我们能够更全面、深入地了解地下环境和资源分布的情况，为我们及时、准确地掌握地质和自然资源信息提供了有力的保障。
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用
音频大地电磁法在贵州石阡青阳地区锰矿中的应用大地电磁法是一种用来探测地下地质构造、矿产资源等信息的非破坏性地球物理勘探技术。
随着勘探技术的不断推进，大地电磁法已被应用于许多不同领域的勘探中，如石油勘探、水文地质勘探和矿产勘探等。
近年来，贵州石阡青阳地区锰矿发现较多，考察锰矿的海外公司进入当地进行勘探。
而大地电磁法正是其常用的勘探方法之一，能够有效地发现锰矿区域的地质构造及矿体内部的电性差异。
本文通过对贵州石阡青阳地区锰矿的勘探过程及结果进行详细阐述，以期为锰矿及其他类似地质勘探领域的研究与实践提供参考。
一、大地电磁法简介大地电磁法是以电磁场作为探测信号，利用地球内部电极性不同的层状结构及其导电性差异，通过观测地面电磁场分布和变化来探测地下构造和矿产资源等信息的地球物理勘探方法。
大地电磁法的探头由发射线圈和接收线圈组成，发射线圈产生的电磁场通过地下的介质传递并引起感应电流，接收线圈则感应到这些电流并将其信号反馈到观测仪器上进行分析处理，从而得出地质构造的分布及各层地质体的分布情况。
二、贵州石阡青阳地区锰矿勘探成果1.研究区域及方法研究区域位于贵州省石阡县青阳镇，作为锰矿的重要生产区之一，被列为贵州省优秀矿产资源之一。
在该区域内选取了锰矿床为探测目标，并采用大地电磁法对其进行勘探。
2.勘探仪器及流程勘探仪器使用了陆地电磁场仪SAS4000，该仪器能够自动采集并处理数据，并在样本及现场数据处理方面具有较高的准确性和稳定性，是目前广泛使用的大地电磁勘探仪器之一。
在勘探过程中，应注意保障数据质量，执行正常操作流程，避免干扰因素的影响。
3.勘探数据解释通过对勘探数据进行挖掘与分析，发现该锰矿区域普遍存在一个“二次电场”。
在电磁场分析图中，二次电场的表现为一条较强的线性反演异常带，并呈自东向西的分布趋势，这与地质构造的走向是相吻合的。
进一步分析结果显示，由于该研究区的地下岩层组合及其含水量的差异，在岩石及其间隙之间形成了明显的电性差异，这是形成“二次电场”异常的主要原因。
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大地电磁法及其应用
狭义电磁法：
前身：磁法、大地电流法（Telluric)（目标：探测地球构造）。
主体：大地电磁法（MT)及有关技术（MT，Magneto-telluric）。
广义电磁法：磁法、电法、电磁法。
大地电磁测深法是以天然电磁场为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。
测深方法：重磁电震。
非地震方法：重磁电（重力+广义的电磁类）。
大地电磁是重要的非地震测深方法
研究对象：地球内部的电性结构（电导率结构）。
物理原理：宏观电磁理论（有耗媒质中的低频电磁波理论）。
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；
横向分辨能力较强；
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；
缺点
体积效应，反演的非唯一性较强（跟地震方法相比）
纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱
大地电磁法（MT）是以天然电磁场为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。
基本原理：依据不同频率的电磁波在导体中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由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大地由浅至深的电性结构。
大地电磁法原理示意图
大地电磁法野外观测装置
2、理论背景
理论基础：麦克斯韦方程
3大地电磁的理论基础：正演问题
需要一个信号激发源
需要地表响应的观测数据
还需要掌握模型在源作用下地表响应产生的物理过程：这就是正演
正演指的是对于一个给定的模型，在一定激发源的作用下，根据一定的物理原理
求其响应的过程。
大地电磁正演过程两大假设：
1）激励场源：垂直入射到地表的均匀平面电磁波
2）地球模型：水平层状导电介质
视电阻率和阻抗相位的定义
横电波横磁波：场的极化模式
横电波（TE ） ：垂直于传播方向的场分量只有电场；
横磁波（TM ） ：垂直于传播方向的场分量只有磁场；
大地电磁测深中只研究场源为横电磁波的情况
大地电磁测深中常说的极化模式是以场源的极化方式来区分的，并且这种区分一般只在二维情况下才有意义。
一维情况虽然可以解耦出TE 和TM 模式，但不能带来更多的信息。
三维模型下不能解耦出TE 模式和TM 模式。
反演是指根据实测的数据来反推产生这些数据的系统内在信息的一种数学物理过程。
反演的两个基本条件：实测的数据和一个先验模型系统。
通常的最小二乘多项式拟合就可以看成是一个反演过程。
参与拟合的数据就是反演中实测的数据，“多项式”这种函数形式就是“先验模型系统”。
对于大地电磁测深而言，“实测的数据”就是在地表实测的视电阻率、相位等数据；“先验模型系统”是对地球电导率模型的假设（一维、二维还是三维？），以及在此假设基础上的正演实现过程。
更明确的说，这里的“先验模型系统”就是指的是“一维正演”过程、“二维正演”过程或“三维正演”过程。
对于大地电磁测深而言，所谓待反演的“系统内在信息”指的就是电导率结构。
大地电磁测深反演就是根据地表实测的视电阻率、相位等数据来求取大地深部电导率结构的过程，该电导率结构的正演响应能极好地拟合视电阻率、相位等实测数据。
手工量板法
反演问题和反演方法的分类
反演问题主要分两类：线性问题和非线性问题。
大地电磁测深反演属于非线性反演问题。
反演方法也有线性反演和非线性反演之分。
线性反演方法是针对线性反演问题发展起来的，但也被广泛应用于解决非线性问题，这时称为非线性问题的线化反演。
在非线性问题的线化反演中，首先需要将非线性问题线性化，这是这一技术的最为关键之处。
非线性反演方法是直接针对非线性反演问题的。
其共同的基础是采用一些启发式搜索技巧来寻找合适的反演模型，如遗传算法、模拟退火、神经网络等。
反演的非唯一性
先验约束条件
正则化反演方法介绍
)
arg(,//2//TM TE TM TE TM TE TM TE Z Z ==
φωμρ
反演的非唯一性。
由于实测数据的不充足或者正演本身的等值性，一套观测数据可能有多个模型都能拟合得很好，这就是反演的非唯一性。
正则化反演就是在原有的反演基本条件上再附加一个条件：先验的模型约束条件，以此来减少反演结果的非唯一性。
构建先验的模型约束条件有多种方式，最常采用的是模型的某种光滑程度。
这时，如果一套观测数据有多个模型都能拟合得很好，那么其中最光滑的那个模型作为反演的最后结果模型。
正则化反演既可以是非线性反演也可以是线化反演。
目前MT中绝大多数应用广泛的反演方法都属于正则化反演方法，尤其是高维反演。