应用地电学B课件：EM7-大地电磁测深法-3

探测范围地下几十米
采集时间几分钟
AMT（Audio MT）：1Hz – 10kHz
音频大地电磁（AMT
探测范围上地壳几公里 ）
采集时间几分钟-几小时
BBMT（Broad Band MT）：1000Hz – 2000s
探测地壳范围几十公里
采集时间1-2天 大地电磁（MT
LMT（Long period MT）：1 – 10000s
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了解工作区域基本情况，明确目标任务；
根据目标任务确定： 二维剖面/三维面积性测量？ 工作量、点位、点距、线距…… 研究目标深度（数据采集频段） 使用的仪器 具体采集参数
还需考虑预算、甲方要求等等……
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根据不同的任务性质，可将MT方法进一步细分为以下四个频段：
RMT（Radio MT）：10kHz – 300kHz
近年来,随着各向异性反演、三维反演及多站点畸变校正技术的发展， 大地电磁测深方法不断得到完善,已经由传统的一维、二维工作方法逐 渐向三维区域性研究发展，其应用效果得到明显改善,成绩斐然,取得 了许多引人瞩目的研究成果。
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优点 1、 不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强； 2、 横向分辨能力较强； 3、 资料处理与解释技术成熟； 4、 频谱丰富（10-4-105s）、勘探深度大（近地表至
）
探测岩石圈范围上百公里
采集时间一周以上 23
测量互相正交的电场两分量，以及磁场三分量。
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常用数据采集装置 若工区地形条件较差，
可采用L或T型观测
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电道：测量电场分量 金属电极：采集50Hz以上信号，AMT适用； 不极化电极：采集50Hz以下信号，宽频及长周期适用（与
自然电场法中类似）； 天然电场变化一般只有几个mV；
(
H
)
a
()
1
d lg d lg a
d lg
H a ()
•或者：
(H)
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2 (
)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1]
需要注意的是Bostick方法仅仅是一种近似反演方法 可能与真实情况不完全符合
大地电磁测深法（Magnetotellurics, 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。其基本原理是：依据不同频率的电磁波在导电介质 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，经过相关的资料处理来获得大地由浅 至深的电性结构。
应用地电学B
水平地层大地电磁测深曲线的渐近线
高阻基底条件下，可计算出上覆各层的纵向电导：
S
Si
h1
1
h2
2
...
hm
m
低阻基底条件下，可计算出上覆岩层的总厚度：
H h1 h2 ... hn1
2
水平地层大地电磁测深曲线的等值性 S等值性 H等值性 薄层 与直流电测深曲线等值性的区别
匀，低阻体产生感应二次场。
6
二维介质中的大地电磁场
二维介质中的测深曲线
7
不同维度下的阻抗张量：
1-D（标量） 2-D（矢量） 3-D（张量）
x-y方向选取任意 xy=TE，yx=TM Zxy=-Zyx
仅在x//构造走向时为反对角阵 此时xy=TE，yx=TM，Zxy≠Zyx 一般情况下四个元素均不为零
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高导层在测深曲线中的反映
随深度增加分辨力减弱 S等值性 低阻层屏蔽
4
二维介质中的大地电磁场
极化模式的划分
5
二维介质大地电磁场畸变的分类： 电流型畸变： 与附加电荷有关，TM模式，电场垂直构造走向，界面处产生附加电荷。 感应型畸变： 与附加电流有关，TE模式,电场平行构造走向，水平方向上电性分布不均
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水平地层大地电磁测深曲线的等值性 良导基底：
这种情况下地面阻抗与电磁场变化的频率及良导基底以上各 层的总厚度成正比。
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• Bostick一维反演计算公式推导：
1 d lg a
(H
)
a
()
1
d lg d lg a
d lg
H a ()
• Bostick一维反演计算公式：
1 d lg a
10
• Bostick方法是一种直接反演方法，其基于大地电磁测 深曲线低频渐近线的性质，将视电阻率随周期变化的 曲线变换成为电阻率随深度变化的曲线，即频深转换。
水平地层大地电磁测深曲线的等值性 高阻基底：
这时地面阻抗的低频渐近公式是一个不随频率变化（低频范 围内）的常数，其数值等于高阻基底以上各层纵向电导之和 的倒数。
410 km的地幔转换带附近）； 5、 利用天然大地电磁场，无需发射装置，测量装置
轻便，施工方便，勘探费用低；
缺点 1、 体积效应，反演的非唯一性较强（与地震方法相比）； 2、 纵向分辨能力随着深度的增加而迅速减弱 ； 3、 信号不稳定 、不规则，容易受到工业噪声干扰 ；
工作设计 数据采集 数据处理 数据分析 反演解释
不极化电极
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不极化电极结构： 铅-氯化铅电极； 铜-硫酸铜电极； 银-氯化银电极（主要用于海洋）。
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电极需要埋入土中 以保证稳定性 典型的工作中（1 天采集时长）需要 将电极埋入20cm 为保证与地下接地 良好，需要将电极 坑内浇水或泥浆 电极线在长周期测量时需要埋在地下
研究对象：地球内部的电性结构（电导率/电阻率结构） 物理原理：宏观电磁理论（有耗媒质中的低频电磁波理论）
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20世纪50年代初由前苏联科学家Tikhonov和法国科学家Cagnird分别提 出。
60年代以前,受技术难度所限,该方法的研究进展比较缓慢；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、分析与反演、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 测深方法有了长足的进步和发展,因此成为电磁法勘探众多方法技术中 最成熟的方法。
任何情况下四个元素均不为零 xy≠TE，yx≠TM
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转换函数（Transfer Function）
Hz
Tx
,
Ty
H H
x y
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一维反演假设地下介质是一维层状的，将视 电阻率与频率的关系转变为近似真电阻率与 深度的关系，得到地下电性随深度的变化特 征。
常用的方法有Bostick反演、高斯—牛顿法、 Occam法，梯度法、广义逆反演、马夸特法 等等