大地电磁测深(mt)观测深度与采样频率间关系的研究

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1、大地电磁测深（MT）观测深度与采样频率间关系的研究【摘要】大地电磁测深法简称（MT），是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，具有探测深度大的优点。其探测深度即趋肤深度随着采样频率的增大而缩小，更深的探测深度意味着更低的采样频率。现有的观测技术只能将连续信号采集成离散信号，并将离散信号尽可能保真的恢复出原始信号，越高的采样频率对于原始信号的恢复效果越好。采样频率的选择在迗到更深的探测深度和更保真的信号恢复之间是相互矛盾的，如何处理好这对矛盾即选取合适的采样频率对能否达成大地电磁测深工作的目标

2、十分重要。【关键词】大地电磁测深观测深度采样频率1大地电磁测深的观测深度大地电磁测深法简称（MT），是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。大地电磁测深的场源为地球与太阳风互相作用产生的天然交变电磁场，具有频率低、波长长、探测深度大、成本低的优点。主要应用于区域性的大地构造勘探。大地电磁测深具有勘探深度大的特点，大地电磁测深的测量深度亦称为趋肤深度，趋肤深度的推算过程如下:同一相位面为平面的电磁波称为平面电磁波。若在这一平面上场振幅为常数，则称为均匀平面电磁波，否则为非均平面电磁波。假设所观

3、测到的电磁波是在均匀介质中进行传播，则X轴和Y轴位于波的极化平面上，Z轴位于波的传播方向上，在XOY平面上的场振幅是相同的。其振幅和相位分别为上式表明电场在沿Z轴方向前进时距离时，振幅衰减为倍。习惯上将距离称为电磁波的趋附深度，在忽略位移电流时则将趋附深度写成电磁波的趋肤深度随电阻率的增加和频率的降低而增大。所以为了进行深部地质调查应采用较低的工作频率。2大地电磁场的场源特点关于大地电磁场的起源问题一般认为其一次场源是由太阳微粒辐射作用下形成的地球磁层和电离层变化。太阳风的微粒辐射流具有相当高的导电能力，所以地

4、球的正常偶极磁场不能穿过它而受到畸变。在导电的电离层中形成很强且变化迅速的电流。这些电流主要集中在靠近地极纬度带附近，及大地电磁场的场源位于100km左右的高空处。地球表面上的有限区域可视为平面波。其传播深度主要依赖振动频率或者场的变化周期。对大地电磁频谱的多年观测结果表明，其中含有多种不同频率的振动成分。频率为1Hz的变化具有最小的振幅，向高、低频段振幅均明显增加。在电法勘探中利用称之为地磁脉动的短周期脉冲。它具有周期为零点几秒到几百秒的似周期振动特性。除了与宇宙现象有关的低频场外，在地球上还有相对高频(3-

5、10⑻OHz)的电磁场，主要是由大气电现象(雷电)及地磁场的变化引起的，但由于高频信号被介质吸收低频信号逐渐占优势，根据许多观测结果表明，交变电场的最大场强在8-300HZ频带内。但是在某一瞬间，大地电磁场具有在几百平方公里或更大的范围内，振幅频率均保持一定的特点。3大地电磁测深的测量深度与测量频率选择间的关系研究在进行大地电磁测深测量时所采集的低频段的和高频段的信号都是连续的时间信号，以现有的技术水平无法做到不失真的连续的对信号进行采集，只能将连续的信号采集成离散的时间信号，所以如何保证对离散时间信号进行不失

6、真的恢复，以保证没有信息的损失就是一个十分重要的问题。假设存在理想的连续时间信号，如果是非周期且能量有限的信号则：从取样得到离散时间信号x(n),，O注意到周期取样在信号与x(n)中的变量t与n之间存在关系，，则在频率内的与频率内的一致，故有:假定存在一个带限模拟信号的谱，当时，谱为0。如果，则离散时间信号的谱没有混叠，离散信号的谱等于在基本频率范围或的模拟信号的谱。1离散时间信号还原示意根据上述结论最高频率为BHz的连续时间带限信号，当取样率满足时，可以从它的取样信号惟一恢复出原始信号。所以为了能够对所采集的

7、信号进行不失真的恢复，工作中所采用的采样频率至少要大于2倍的信号最高频率。而根据上文所述进行大地电磁测深测量时为了迗到更深的勘探深度，所采用的信号频率越低越好，但是在实际上大地电磁场的场源的频率分位低频段和高频段两个频段，在低频段约为零点零零几赫兹到10Hz之间，高频段为8Hz到300Hz之间。因此在实际工作中必须对两个频段的信号都进行采集。对于低频信号段和高频信号段最低采样频率至少为两频段最高频率最大值的2倍即至少600Hzo对于离散信号的恢复，采样频率越高则单位时间内得到的信息也就越大，还原后的真实性也就越

8、强，所以理论上采样频率越高越好。但是在实际工作中受到仪器设备性能等技术因素的制约，采样频率不可能定的过高，而且随着采样频率的升高所能迖到的勘探深度也会随之降低，但是无论如何不能小于其最低采样频率，所以这要根据所使用的仪器的性能结合和实际工作需要进行确定。4结合白音图嘎工作区实际测量工作进行验证为了白音图嘎工作区南部的高磁异常区的异常源的深部构造进行研究，在该工作区区布设了1长为1.8公