频率域电磁法勘探详解(供时频电磁法勘探参考)

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1、波阻抗相位(FDEM)MT/AMT/CSAMT频率域电磁法勘探反演所用的波阻抗反演方法，测量点必须位于波区(又叫做平面波区或远区)同时测量相互正交的电场分量和磁场分量，电场与磁场的比值具有阻抗的量纲，称为波阻抗,用符号Z来标示，x方向的电场与y方向的磁场比值记为Zxyo注意：Zxy：是复数K：波数，是复数3：角频率A：磁化率CT：电导率P：电阻率均匀介质中电场相位角落后于磁场加°,这个角度就是MT/AMT/CSAMT勘探数据处理过程中所给出的振幅和相位曲线中的相位曲线。视电阻率计算公式如下：兀亦当平面电磁场垂直入射均匀大地时，即

2、使不知道场源强度，只要测量出大地表面相互正交的一对电场和磁场，便可以确定大地的电阻率,而选用不同的频率可达到不同的勘探深度，这就是天然场源MT/AMT或人工场源CSAMT的波阻抗反演的理论基础。大地电磁测深一般要测量相互正交的两个水平电场Ex,Ey和相互正交的两个水平磁场Hx,Hy（MT测量过程中还要测量垂直磁场Hz）。测量两个水平电场是用两对不极化电极，电极距一般为100〜200米。因为AMT和MT的天然电磁场信号较弱，应该采取措施避免测量电线晃动切割地球磁场产生的噪声。测量磁场则是用两个相互正交的匝数很多的高导磁芯线圈。MT

3、/AMT/CSAMT波阻抗反演数据处理流程电磁场的测量是在时间域进行的，再用傅里叶变换将测量信号转换为频率域信号。测量电磁场信号的采样时间间隔应使截止频率高于所需的最高频率，釆样时窗宽度应大于所需的最低频率对应的周期。为了避免数据量太大，当需要测量的频带范围较宽时，一般分为几个频段采样，并分段作傅里叶变换。测量电磁场的频率范围应使最高频率对应的穿透深度为所需探测的第一层厚度的几分之一，最低频率对应的穿透深度为最大勘探深度的数倍。为了去除局部电磁场的影响，现在实际测量中釆用所谓的“远参考系统”，除测点外，还在距离测点数十公里以外的

4、地方设立一个参考点，同时进行测量。测量数据中属于平面电磁场的信号应该是互相关的，而局部干扰电磁场的信号是互不相关的，根据这一原理，将测点的测量数据与参考点的测量数据做相关分析，剔除互不相关的局部干扰电磁场的影响。地表偶极源电磁场的传播（TFEM或广域电磁法重点参考内容）图止地表偶极源电磁场的传播示意图发射源：地表电偶源频率测深法是指人工源频率域电磁测深方法，其测深工作原理与大地电磁法基本相同，探测深度都受到趋肤深度影响，即高频电磁场穿透深度浅，低频电磁场穿透深度深，改变频率就可以改变探测深度。频率测深法主要采用电偶极场源或磁偶极

5、场源。利用波阻抗反演的MT/AMT勘探方法中，由于场源处在离工作区域“无穷远”处，故在所有频段内工作区域完全处在波区范围（平面波场区域）。然而在像CSAMT人工源频率域电磁勘探方法中，由于技术上的苦难，发射和接收间的距离总是有限的，如图1对偶极场源电磁场的分析可知，当工作频率为高频时可满足波区条件（平面波区域），但工作频率较低时（一般最低频为0.2Hz左右），测点便可能出现在感应区（平而波到非平面波过渡的区域），因为频率足够低时，电偶源产生的场具有类似直流电场的性质，即在地层中电场分布与该层的纵向电导S有关,因此称为S区。如图1

6、所示为地表偶极源电磁场的传播特性，地表的电偶极（或者磁偶极）场源所产生的电磁波向四面八方传播，按照其传播路径可分为：◊天波◊地面波◊地层波因为频率测深用的是长波和超长波，故向上传播的天波不会被电离层反射回地面，可不了考虑，只需要考虑地面波和地层波。由于地面波和地层波的传播速度的差异，在波区（平面波区），在地面附近的波阵而近于水平，地层波衰减殆尽，形成一个几乎是垂直向下传播的水平极化的不均匀平面波（均匀平面波指的是波阵面振幅相等且波阵面为平面，不均匀平面波指的是波阵面上的振幅并不相等的平面波）。对于固定发■收距的测点，随着频率的降

7、低，逐渐由波区过渡到感应区。由此可见，在频率测深方法中，随着频率的不同，由高频到低频，同一观测点可处在波区、中间区和感应区，所以与只研究波区条件下的MT/AMT/CSAMT的频率域电磁法不同，频率测深的止演理论及资料解释都很复杂。频率域测深法与直流电测深法相比具有的优势我们应该特别注意，MT/AMT/CSAMT都属于频率域测深方法，不同的是频率域电磁法包含的勘探方法众多，广域和时频电磁法都属于频率域测深方法。◊频率测深方法用改变频率的方法代替直流电测深改变供电电极距AB的方法来改变探测深度，大大提高工作效率；◊在进行大深度勘探时

8、，直流电测深的供电电极AB之间的距离必须很大，而频率测深只需将供电电极AB与测量电极MN之间的距离加大，并采用较低的频率即可，AB之间的距离并不需要很大，野外施工难度相对较小；◊频率测深的等值原理作用范围更窄，对地层的分辨能力更强。频率域测深的波区和非波区的划分