csamt可控源电磁法一维正演计算

实验报告实验名称：实验一、CSAMT一维正演计算课程名称: 电法勘探专题实验时间：2011年11月21日班级： 08级勘查技术与工程(2班) 学号： 2602080206姓名：黄建华任课老师：张继锋一、实验目的1、了解可控源电磁法的一维正演理论2、了解一维正演的数值计算方法（Hankel变换法）3、掌握近区、远区以及过渡带卡尼亚视电阻率曲线特征4、了解不同电阻率的定义方式及曲线特征5、通过对一维地电模型的模拟，在不同厚度低阻层、不同电阻率差异、不同深度情况下进行理论模型正演计算，考查该方法对一维地电模型的纵向分辨力。

二、实验要求1、能够正确应用程序，了解各参数的意义2、了解程序的基本思路，能够自己修改相关输出输入参数3、对相关模型进行计算，并绘制剖面曲线图，然后对结果做以理论上的分析。

4、完成实验报告，word排版，图标清晰，分析合理三、实验内容1、均匀半空间模型模拟2、两层D、G型地电模型模拟3、三层H型地电模型模拟4、五层地电模型模拟四、程序算法分析该程序用于计算水平电偶极子场的各种视电阻率及响应(一)参数定义ff—频率，XS—点的坐标，UO—磁导率，PE—电偶矩，CH0、CH1—汉克尔系数，CHYH.DAT—存放汉克尔系数。

(二)读取参数●读入AB长度，NAB分段数，CI电流；给电偶矩赋值。

●读入开关KFRQ。

如果KFRQ=3，打开频点文件FREQz.txt读取要计算的频率个数NF，本次实验选取NF=50的密集频点文件；随后将频率值输出到F.TXT文件中。

●读入层数。

●读入输出视电阻率文件名。

●读入层电阻率。

●读入层厚度（个数较层数少一个）。

●读入点数，垂直收发距（测线到AB的距离）。

●读入数据点x坐标。

(三)输出数据到文件●E-Field Resistivity of Horizonal Electrical DipoleLayers Resistivity Thickness●输出前NL-1层地层的序数I、层电阻率RS(I)、层厚度RD(I) （1<I< NL-1）●输出最后一层（第NL层）地层的层序数NL和层电阻率RS(NL)●分别输出电极距AB、NAB分段数和电流CI输出不同频率对应的远区E x 定义的视电阻率Res(Ex)、近区Hy 定义的视电阻率Res(Hy)、卡尼亚电阻率Car-Res 和相位Phase 。

五、模型设计本实验所有模型选用的采集装置参数均一致，如下，变化的只有模型的某一个变量。

AB=2000，NAB 分段数为1，CI 电流1.0，开关KFRQ=3，点数为1，垂直收发距为5000，数据点x 坐标取0 。

为了对比每个模型的变量只有一个，变量的取值均在结果图上有标识，同时固定量的取值也在图下注明。

下面是三层和五层的模型情况下符号表示意义，下面均按此标准（包括一层和两层情况）：三层H 型模型示意图 五层模型示意图X(m)X(m)(一) 均匀半空间模型分析：模型设置中，半空间电阻率一致，均为100a) 由图1卡尼亚视电阻率曲线说明：近区曲线上翘，过渡带存在低谷容易与低阻异常混淆，远区曲线随频率增加趋近于第一层电阻率（100），因此应用远区曲线可以指示上层地质体电阻率。

b) 在近区，阻抗与频率无关，且易受近区效应、场源附加效应、场源阴影效应的影响，因此不能准确说明问题；存在过渡带效应，但均匀半空间下过渡带较平滑；远区高频下所反映的基本都是近地表浅层的信息。

110100100010000100000101001000图1 均匀半空间模型卡尼亚视电阻率测深曲线(二) 两层地电模型 1. D 型-不同上层厚度分析：参数如图2，变量为第一层厚度h a) 根据趋肤深度计算公式δ= 2ρμω= ρπμf，可以预测在上述模型参数下，最大探测深度。

b) 曲线近区上翘，第一层厚度h 越大，对应的电阻率值愈大；c) 过渡带存在低谷容易与低阻异常混淆，对比发现当h=5时过渡带低谷很小，h 越大低谷越明显，实际是由于当第一层厚度h 较大时，下层低阻层的影响和过渡带效应叠加的结果。

d) 远区曲线随频率增加趋近于第一层电阻率（500），但是对于厚度h<100时1101001000100001000001001000图2 两层D 型地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（ρ1=500 ρ2=100 第一层厚度h 分别取值：5、10、 20、50、100、200、300、400和800 ）2. G 型-不同上层厚度分析：参数如图3，变量为第一层厚度ha) 曲线近区上翘，第一层厚度h 越大，ρ1对近区低频曲线影响越大，对应的电阻率值愈小。

b) 过渡带存在低谷容易与低阻异常混淆，对比发现当h=5时过渡带低谷很小，h 越大低谷越明显，此时曲线形态与发收距r ，大地电阻率ρ，频率f 及方位角都有关系。

c) 远区曲线初期有次级极大出现，尤其是对于h 较大的曲线，可能是由下层高阻引起的。

随频率增加趋近于第一层电阻率（100），但是对于厚度h<5011010010001000010000010100100010000图3 两层G 型地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（ρ1=100 ρ2=500 第一层厚度h 分别取值：5、10、 20、50、100、200、300、400和800 ）3. 不同上层电阻率分析：参数如图4，变量为第一层电阻率ρ1 a) 曲线近区上翘，第一层电阻率ρ1越大，ρ1对近区低频曲线影响越大，对应的电阻率值愈大，但由于第一层厚度固定，所以此影响有限。

b) 过渡带存在低谷，在ρ1较小时低谷明显，随着ρ1增大低谷变缓，并且在远区初期有凸起。

说明此时ρ1值较大，将过渡带低谷抵消。

c) 远区曲线初期有次级极大凸起，尤其是对于ρ1较大的曲线。

随频率增加趋近于第一层电阻率ρ1，并且对应较好。

小结：由两层的三种情况发现：上部覆盖层厚度的增大和电阻率的减小使视电11010010001000010000010100100010000图4 两层介质不同电阻率模型卡尼亚视电阻率测深曲线（第一层厚度h=800 ρ2=300 ρ1分别取100、300、500、700、1000、1500）ρS/Ω·mF /Hzρ1=1003001000500 7001500(三) 三层（H 型）地电模型 1. 不同中间层厚度d分析：参数如图5所示，变量为第二层厚度d/ha) 曲线近区上翘，第二层是低阻层，其厚度d 越大，ρ2对近区低频曲线影响越大，对应的低频电阻率值愈小。

b) 过渡带存在低谷，随着d/h 增大低谷更加明显，说明此时第二层低阻层ρ2值与过渡带低谷效应叠加增强。

c) 远区曲线随频率增加趋近于第一层电阻率ρ1=100，并且非常明显。

110100100010000100000110100100010000图5 三层H 型地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（1） （ρ1=100 ρ2=10 ρ3=1000d/h 分别取值：0.0、0.05、0.1、0.5、1.0、2.0）2. 不同中间层电阻率分析：参数如图6所示，变量为第二层电阻率ρ2a) 曲线近区上翘，第二层是低阻层，其电阻率ρ2越大，对应的低频电阻率值愈大，在ρ2接近100时此影响变小，是由于第三层高阻ρ3=1000。

b) 过渡带存在低谷，随着ρ2增大低谷变小，说明第二层低阻层ρ2值对低谷影响变小。

c) 远区曲线随频率增加趋近于第一层电阻率ρ1=100，并且非常明显。

远区初期有次级极大凸起，反映了第三层高阻的特征。

d) 可见低阻薄夹层对曲线的影响主要由电阻率决定, 电阻率越小异常值越明显。

而当电阻率接近围岩时，则难以分辨。

11010010001000010000010100100010000图6 三层H 型地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（2） （ρ1=100 ρ3=1000 h=300 d=30 ρ2分别取值：2.0、10、20、50、100）(四) 五层地电模型1. 不同中间层（第三层）厚度Δh （d 1=d 2=30）分析：参数如图7所示，变量为第三层厚度Δh/h （如模型图示） a) 曲线近区上翘，第三层与第一层厚度比Δh/h 2越大，对应的近区低频电阻率值愈小，这是由于相对于第三层高阻ρ3=1000，上面地层电阻率都较低，Δh 增大使得上层贡献加大。

而当Δh/h 2很小时，其变化对结果几乎没有影响。

0.05和0.1的曲线基本全区重合。

b) 过渡带存在低谷，且对于不同的Δh/h 2，低谷形态基本一致。

c) 远区曲线较曲折，受到五层不同电阻率的共同影响。

随频率增加趋近于第一层电阻率ρ1=100，并且各曲线非常一致。

对于Δh 较大的远区曲线，初期有两个上升台阶，反映了2、4层低阻层的存在。

110100100010000100000101001000图7 五层地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（d 1=d 2=30）（ρ1=100 ρ2=10 ρ3=100 ρ4 =10 ρ5 =1000h=300 d 1=d 2=30 △h/h 分别取值：0.05、0.1、0.5、1.0、2.0）2. 不同中间层（第三层）厚度Δh （d 1=d 2=100）分析：参数如图8所示，变量为第三层厚度Δh/h ，与图7相比不同的是加大了2、4低阻层的厚度到100，且将第五层电阻率改为了100 。

a) 曲线近区上翘，低频电阻率值均趋近于第三层电阻率值100 。

b) 过渡带存在低谷，随着Δh/h 2的增大，第三层贡献加大，低谷变小，但仍然明显，因为此模型2、4低阻层层厚较大d 1=d 2=100。

靠近远区部分有些曲折，但不能很好说明问题。

c) 远区曲线随频率增加最终趋近于第一层电阻率ρ1=100，并且各曲线非常一致。

在远区初期，曲线有明显的次级极大。

11010010001000010000010100图8 五层地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（d 1=d 2=100）（ρ1=100 ρ2=10 ρ3=100 ρ4 =10 ρ5 =100h=300 d 1=d 2=100 △h/h 分别取值：0.05、0.1、0.5、1.0、2.0）3. 不同的2、4层电阻率分析：参数如图9，变量为第2、4层电阻率ρ2=ρ4 a) 曲线近区上翘，且随ρ2变化很大，ρ2越大，其贡献越大对应的视电阻率值愈大。

b) 过渡带存在低谷，在ρ2越小低谷越明显，因为此时是2、4层低阻层和过渡带低谷共同叠加影响的结果。

随着ρ2增大低谷变缓。

c) 远区曲线随频率增加最终趋近于第一层电阻率ρ1（100），并且对应很好。

远区初期有次级极大凸起，尤其是对于ρ2较小的曲线，各层电阻率差异加大，使得次级极大明显。

1101001000100001000001101001000图9 五层地电模型卡尼亚视电阻率测深曲线（ρ1=100 ρ3=100 ρ5 =100 h=300d 1=d 2=100 △h=30 ρ2=ρ4改变ρ2分别取值:2、10、20、50、100）。