大地电磁测深法

大地电磁法

研究专家

单位姓名

中南大学柳建新

中国地质大学(武汉) 胡祥云

成都理工大学王绪本

技术原理

大地电磁法（Magnetotelluric mehtod, MT) 是利用天然电磁场作场源，是在地面布设仪器测量5个分量的电磁场（3各相互垂直的磁场分量Hx, Hy and Hz 和2个相互垂直的水平分量Ex, Ey）（图1）.

图1 野外观测装置示意图（包括3个磁场分量，2个电场分量）

大地电磁数据处理

对观测记录的5个分量的原始时间序列（time series)数据，通过频谱(spectre)分析，获得各个场分量的频谱，然后计算它们各自的和相互之间的自功率谱和互功率谱(auto, cross- spectrum )，进而计算反映地下构造的张量阻抗(tensor impedance)，以及视电阻率(apparent resistivity)、阻抗相位(impedance phase)等其他参数（图2）。

图2 数据处理流程示意图

图3 是得到的视电阻率和阻抗相位图 0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000

0.1

1.0

10.0

100.01000.010000.0

100000.0

l o g 10(a p p .r e s i s t i v i t y /O h m m )0.0010.0100.100 1.00010.000100.0001000.00010000.000

log10(period/sec)0

30

6090p h a s e (d e g )xy

yx

图3视电阻率（上图）和阻抗相位（下图）， 横坐标是数据的周期

大地电磁数据反演

对视电阻率和阻抗相位等参数进行反演(inversion)解释得到地下的构造认识。对于资料的反演，目前较成熟的是二维反演方法(2-D inversion)。现世界上可用的先进的二维反演方法有几种，每种方法都有自己的优势，可以选择或对比使用。图4是对观测资料（视电阻率、相位等）进行反演过程示意图

反演得到的是沿每个测量剖面的地下的二维电性结构（电阻率或电导率），基于电性结构，进行地质解释。

一些先进数据处理和解释技术的应用

当前，为了提高观测资料的质量，即克服其他干扰因素的影响，一般采用远参考道(remote reference MT)测量法，并结合先进的对数据进行处理的robust技术，得到资料误差尽量小的视点阻率、阻抗相位以及其他资料，以保证反演解释结果的可靠性。

远参考道方法是，在观测目标区之外的其他地方（一般选择构造相对简单、干扰相对较小的地方），架设另一套完整大地电磁测量仪器（测量5个分量），把这个站称为远基准站（remote station).利用远基准站观测的资料和观测目标区的仪器测量的资料联合进行处理，得到目标观测区的张量阻抗、视电阻率和阻抗相位等参数，达到压制其他干扰影响的目的。

为了克服进地表往往存在的小的三维异常体对资料产生的畸变(distortion)影响，可以采用小点距的的测量方法，或者采用各个相邻测点的测量电场的电极相互连接（称为电磁阵列剖面 EMAP electromagnetic array profile)技术进行测量。

图4 对观测资料（视电阻率、相位等）进行反演过程示意图