EH4双源大地电磁测深系统及应用
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TM模 式 模 型 正 பைடு நூலகம் 视 电 阻 率 拟 断 面 图
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EH4双源大地电磁测深系 统及应用
张西君 2013年8月15日
一、 EH4测深系统简介 二、EH4的基本理论 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
1、 EH4测深系统简述
EH-4测量系统是一种用来测量地下电阻率 的一种电法仪器。这套仪器是一种特殊的 大地电磁测深（MT）仪器。它既可以接收 天然场源的大地电磁信号，又可以接收人 工场源的电磁信号，并且它所接收的频率 高于MT仪器所采集的频率。
2.EH4测深系统在电法勘探中所处的位置
常规电法
直流电法 激发极化法（时域） 自然电场法 充电法
电磁法
时间域电磁法：时域瞬变电磁法（TEM） 频率域电磁法：MT及其衍生方法AMT、CSAMT
3、EH4主要测量哪些物理量
与直流电法仪不同，EH4主要测量地表电场与磁场 各分量，分别为Ex、Ey、Hx、Hy
1 接收机野外布置示意图
Ey Ex
Hx Hy
2 发射机野外布置示意图
3 EH4采集数据过程
Ex、Ey Hx、Hy 信息采集
前置放大 滤波
主机数据 存储处理
@文件 时间序列 互功率谱 阻抗文件
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
大地电磁测深的目的在于探测地下不同深 度上介质的导电性结构,它的全过程包括数 据采集、处理和反演。
化将时间域的电磁信号变成频谱信号，得
到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼亚电阻率：
1
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Ex Hy
, Z yx
Ey Hx
电磁波的传播理论
电
磁 场 的
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理 论 基 础
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程
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亥 2E k2E 0 母 霍 2H k2H 0 兹 k 2 2 i 方 程
因为大地电磁的频谱 成份属于低频的范畴， 通常可以忽略位移电 流，这时K进一步简化
为 K i
如何达到测深的目的？
电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度） 与频率有关。穿透深度可由下式表示：
地看作是向地球表面垂直入射的平面波； 2、地质模型为水平的层状介质，每层介
质为电性各向同性均匀体，这种介质模型的 电性参数只随深度“z”变化。
基本原理
EH4属于部分可控源与天然场源相结合的一
种大地电磁测深系统。其观测的基本参数
为：正交的电场分量（Ex,Ey）和磁场分量
（Hx,Hy）的时间序列。然后通过傅立叶变
503 (m)
f
高频的资料主要反映浅部介质的电性特征，而低 频资料则主要反映深部介质的电性变化特征。
在一个宽频带上测量E和H，并由此计算出不同频 率下的卡尼亚视电阻率和相位，可以确定地下岩 层的电性结构和地质构造。
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
TM模 式 实 测 视 电 阻 率 拟 断 面 图
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1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
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1.2 1.05 1.01 1 0.75 0.5 0.4375 0.375 0.25 0.125 0 -0.3 -0.6
大地电磁测深法（Magnetotelluric），简称MT， 是苏联学者Tikhonov（1950）和法国学者 Cagniard（1953）50年代提出来的、利用天然 交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘 探方法。
大地电磁测深两点假设
1950年，吉洪诺夫提出大地电磁两点假设： 1、场源源于高空，大地电磁场可以近似
正则化反演地电模型
0 -50 -100 -150 -200 -250 -300
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240 1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640 1680 1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120
大地电磁测深法资料处理的一般步骤是对 获得的时间记录作付里叶变换后进行标定、 校正,求得电磁场频谱,采用有效的数值方法 获取张量阻抗,进行有意义的分解之后计算 各种描述参数
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
秋木沟铁稀矿勘查
勘查区北西向短轴向斜发育，出露二叠系中统峨 眉山玄武岩组、二叠系上统龙潭组地层。 根据项目初期地质考察成果以及工作目的任务要 求，拟在玄武岩区域寻找铁质、铝质矿体。依据 以往工作经验，矿体上覆的煤系地层为低视电阻 率，矿体下伏的玄武岩为较高视电阻率，铁矿层 为中低电阻率，可以根据视电阻率的差异用音频 大地电磁法来分辨出铁矿体沉积的有利位置，为 地质工程提供物探依据
直流电法仪测深 大地电磁测深
一、 EH4测深系统简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
EH4遵循大地电磁测深（MT）的基本原理，支 持音频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大 地电磁测深（CSAMT）, 属于部分可控源与天 然场源相结合的一种大地电磁测深系统
数据采集是基础,是关键；
大地电磁测深的应用成功与否,在很大程度 上取决于数据采集质量.数据处理和反演是 紧密相关的二个重要环节,通过它们才能达 到大地电磁测深的目的,获取尽可能准确的 有用信息
大地电磁测深法资料处理是反演和解释的 基础。
获得高质量的数据,采用先进有效的处理手 段是资料处理的发展趋势。
上世纪90年代中期，由美国EMI公司和以制造 高分辨率地震仪著名的Geometrics公司联合 研制出EH4。这是全新概念的电导率张量测量 仪。
该仪器基于大地电磁理论及测量原理，采用天 然场源，同时配置了磁偶极子发射源，发射频 率从500Hz到100KHz，以弥补大地电磁场的 寂静区和几百赫兹附近的人文造成的电磁干扰 谐波，故称为双源大地电磁测深系统。
正则化反演地电模型
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4、原理概述：
大地电磁测深既然是电法勘探的一个分支，那么 它最终所要涉及的物理量离不开电位、电阻率等物质 的电性参数、大地电磁测深与直流电法不同之处就是 它不是直接利用欧姆定理R=U/I，而是利用测量地 表Ex、Ey、Hx、Hy，通过计算卡尼亚电阻来计算反 映地下物质的电性结构。
直流电法仪是通过改变供电电极距来改变测量 深度，EH-4是通过改变测量电磁场频率来改变探测 深度。（见下图）
TE模 式 实 测 视 电 阻 率 拟 断 面 图
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EH4双源大地电磁测深系 统及应用
张西君 2013年8月15日
一、 EH4测深系统简介 二、EH4的基本理论 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
1、 EH4测深系统简述
EH-4测量系统是一种用来测量地下电阻率 的一种电法仪器。这套仪器是一种特殊的 大地电磁测深（MT）仪器。它既可以接收 天然场源的大地电磁信号，又可以接收人 工场源的电磁信号，并且它所接收的频率 高于MT仪器所采集的频率。
2.EH4测深系统在电法勘探中所处的位置
常规电法
直流电法 激发极化法（时域） 自然电场法 充电法
电磁法
时间域电磁法：时域瞬变电磁法（TEM） 频率域电磁法：MT及其衍生方法AMT、CSAMT
3、EH4主要测量哪些物理量
与直流电法仪不同，EH4主要测量地表电场与磁场 各分量，分别为Ex、Ey、Hx、Hy
1 接收机野外布置示意图
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2 发射机野外布置示意图
3 EH4采集数据过程
Ex、Ey Hx、Hy 信息采集
前置放大 滤波
主机数据 存储处理
@文件 时间序列 互功率谱 阻抗文件
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
大地电磁测深的目的在于探测地下不同深 度上介质的导电性结构,它的全过程包括数 据采集、处理和反演。
化将时间域的电磁信号变成频谱信号，得
到Ex、Ey、Hx、Hy，最后计算卡尼亚电阻率：
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电磁波的传播理论
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因为大地电磁的频谱 成份属于低频的范畴， 通常可以忽略位移电 流，这时K进一步简化
为 K i
如何达到测深的目的？
电磁波在大地介质中的穿透深度（或趋肤深度） 与频率有关。穿透深度可由下式表示：
地看作是向地球表面垂直入射的平面波； 2、地质模型为水平的层状介质，每层介
质为电性各向同性均匀体，这种介质模型的 电性参数只随深度“z”变化。
基本原理
EH4属于部分可控源与天然场源相结合的一
种大地电磁测深系统。其观测的基本参数
为：正交的电场分量（Ex,Ey）和磁场分量
（Hx,Hy）的时间序列。然后通过傅立叶变
503 (m)
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高频的资料主要反映浅部介质的电性特征，而低 频资料则主要反映深部介质的电性变化特征。
在一个宽频带上测量E和H，并由此计算出不同频 率下的卡尼亚视电阻率和相位，可以确定地下岩 层的电性结构和地质构造。
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
TM模 式 实 测 视 电 阻 率 拟 断 面 图
5.0
4.2
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1.2 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240 1280 1320 1360 1400 1440 1480 1520 1560 1600 1640 1680 1720 1760 1800 1840 1880 1920 1960 2000 2040 2080 2120
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大地电磁测深法（Magnetotelluric），简称MT， 是苏联学者Tikhonov（1950）和法国学者 Cagniard（1953）50年代提出来的、利用天然 交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘 探方法。
大地电磁测深两点假设
1950年，吉洪诺夫提出大地电磁两点假设： 1、场源源于高空，大地电磁场可以近似
正则化反演地电模型
0 -50 -100 -150 -200 -250 -300
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大地电磁测深法资料处理的一般步骤是对 获得的时间记录作付里叶变换后进行标定、 校正,求得电磁场频谱,采用有效的数值方法 获取张量阻抗,进行有意义的分解之后计算 各种描述参数
一、方法简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
秋木沟铁稀矿勘查
勘查区北西向短轴向斜发育，出露二叠系中统峨 眉山玄武岩组、二叠系上统龙潭组地层。 根据项目初期地质考察成果以及工作目的任务要 求，拟在玄武岩区域寻找铁质、铝质矿体。依据 以往工作经验，矿体上覆的煤系地层为低视电阻 率，矿体下伏的玄武岩为较高视电阻率，铁矿层 为中低电阻率，可以根据视电阻率的差异用音频 大地电磁法来分辨出铁矿体沉积的有利位置，为 地质工程提供物探依据
直流电法仪测深 大地电磁测深
一、 EH4测深系统简介 二、EH4的基本原理 三、EH4野外工作 四、EH4数据处理 五、EH4的应用实例
EH4遵循大地电磁测深（MT）的基本原理，支 持音频大地电磁测深（AMT）和可控源音频大 地电磁测深（CSAMT）, 属于部分可控源与天 然场源相结合的一种大地电磁测深系统
数据采集是基础,是关键；
大地电磁测深的应用成功与否,在很大程度 上取决于数据采集质量.数据处理和反演是 紧密相关的二个重要环节,通过它们才能达 到大地电磁测深的目的,获取尽可能准确的 有用信息
大地电磁测深法资料处理是反演和解释的 基础。
获得高质量的数据,采用先进有效的处理手 段是资料处理的发展趋势。
上世纪90年代中期，由美国EMI公司和以制造 高分辨率地震仪著名的Geometrics公司联合 研制出EH4。这是全新概念的电导率张量测量 仪。
该仪器基于大地电磁理论及测量原理，采用天 然场源，同时配置了磁偶极子发射源，发射频 率从500Hz到100KHz，以弥补大地电磁场的 寂静区和几百赫兹附近的人文造成的电磁干扰 谐波，故称为双源大地电磁测深系统。
正则化反演地电模型
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TE模 式 模 型 正 演 视 电 阻 率 拟 断 面 图
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4、原理概述：
大地电磁测深既然是电法勘探的一个分支，那么 它最终所要涉及的物理量离不开电位、电阻率等物质 的电性参数、大地电磁测深与直流电法不同之处就是 它不是直接利用欧姆定理R=U/I，而是利用测量地 表Ex、Ey、Hx、Hy，通过计算卡尼亚电阻来计算反 映地下物质的电性结构。
直流电法仪是通过改变供电电极距来改变测量 深度，EH-4是通过改变测量电磁场频率来改变探测 深度。（见下图）
TE模 式 实 测 视 电 阻 率 拟 断 面 图
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