CSAMT法供電場(chǎng)源選擇試驗(yàn)分析

■莫亞軍

（廣西地球物理勘察院　廣西　柳州　545005）

CSAMT法供電場(chǎng)源選擇試驗(yàn)分析

■莫亞軍

（廣西地球物理勘察院廣西柳州545005）

本文通過(guò)改變CSAMT法供電收發(fā)距的大小和方向進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)在不同場(chǎng)源條件下接受到的信號(hào)進(jìn)行綜合分析，為后續(xù)CSAMT勘查確立了最佳的工作模式，同時(shí)也為今后的CSAMT法在地質(zhì)情況比較復(fù)雜和干擾較多的情況下提供了一種可行的思路。

CSAMT供電場(chǎng)源試驗(yàn)分析

收發(fā)距與場(chǎng)源的正確選擇是CSAMT應(yīng)用效果好壞的關(guān)鍵。因發(fā)射與接收的距離受到進(jìn)入近區(qū)帶與最小探測(cè)信號(hào)的限制，場(chǎng)源有附加效應(yīng)和陰影效應(yīng)，而場(chǎng)源的附加效應(yīng)和陰影效應(yīng)在后期的數(shù)據(jù)處理中難以校正，所以如何正確選擇場(chǎng)源和收發(fā)距，確保采集的數(shù)據(jù)高質(zhì)量，是野外測(cè)量不可輕視的重要環(huán)節(jié)。

1　試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)地理位置位于廣西來(lái)賓市武宣縣桐嶺鎮(zhèn)附近。工作區(qū)內(nèi)地形為緩坡丘陵，最高海拔為120.4m，最低55m，水系較發(fā)育。測(cè)區(qū)位于廣西山字型構(gòu)造前弧東翼，大瑤山背斜的西翼、南華準(zhǔn)地臺(tái)桂中～桂東臺(tái)陷之桂中凹陷來(lái)賓斷褶帶與大瑤山凸起的交接部位。主要地層有寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、第四系；構(gòu)造以單斜構(gòu)造為主，傾向北西（部分地段傾向逆轉(zhuǎn)、傾向南東），傾角一般為50～85°，向西地層自老至新依次分布。本區(qū)主要斷裂有：通挽～東鄉(xiāng)深大斷裂（F1）呈北東～南西走向，逆斷層，向西傾斜，是本區(qū)域主要的成礦和貯礦構(gòu)造。F2斷裂：位于大團(tuán)村之南，呈北北東走向，平推斷裂。F3斷裂：位于司律測(cè)區(qū)之東部，呈北東走向，斷裂性質(zhì)不明。

廣西物勘院和廣西第七地質(zhì)隊(duì)曾在盤龍一帶進(jìn)行激電法試驗(yàn)，在已知礦點(diǎn)上獲得較好的激電異常，效果明顯。此次在礦區(qū)外圍開(kāi)展電磁法的工作重點(diǎn)之一是首先對(duì)測(cè)區(qū)中部的24號(hào)線進(jìn)行CSAMT法的試驗(yàn)工作，以確定在該測(cè)區(qū)進(jìn)行CSAMT法的工作模式。第24號(hào)線的地理位置如圖1所示。

圖1　廣西盤龍礦外圍測(cè)區(qū)CSAMT法工作布置圖

2　CSAMT法測(cè)量裝置及工作設(shè)計(jì)

此次測(cè)量裝置采用標(biāo)量CSAMT裝置（赤道偶極裝置）。投入的儀器為：GDP-32Ⅱ接收機(jī)，ANT6磁探頭，GGT-30發(fā)射機(jī)，XMT-32S發(fā)射機(jī)控制器，ZMG-30發(fā)電機(jī)，ZPB-600升壓器。

具體工作布置為：24線位于盤古村北東約400m，穿越水稻田、緩坡丘；研究深度為1000m內(nèi)，測(cè)線長(zhǎng)900m；測(cè)點(diǎn)記數(shù)為241325～242175，計(jì)數(shù)間隔50，共18個(gè)測(cè)點(diǎn)；測(cè)點(diǎn)距50m；極矩MN為50m；發(fā)射頻率采用加密頻點(diǎn)共23個(gè)頻點(diǎn)（4～8192Hz）；供電極距AB長(zhǎng)度為1200m；最大供電電流為10A；每一測(cè)點(diǎn)連續(xù)測(cè)量2～3次；低頻段(4～1441HZ)疊加128～2048次，高頻段（1441～8192HZ）疊加2048～16384次；試驗(yàn)中分別在測(cè)線東西兩側(cè)平行布設(shè)AB供電極以及分別取收發(fā)距約為4000m和6000m。通過(guò)試驗(yàn)，確定該區(qū)場(chǎng)源的布設(shè)等最佳的工作模式。

3　數(shù)據(jù)處理及解釋

試驗(yàn)測(cè)量工作分兩部分進(jìn)行：第一次測(cè)量在測(cè)線西側(cè)桐嶺鎮(zhèn)一帶布設(shè)AB極，收發(fā)距為5400m，最大電流9.5A，從241325～242175共18個(gè)測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)中信號(hào)較弱，離差較大；第二次測(cè)量于不同時(shí)間在測(cè)線西側(cè)離盤龍礦區(qū)1500m一帶布設(shè)AB極，收發(fā)距3800m，最大電流10A，由于天氣原因，從241625～242175共12個(gè)測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)中信號(hào)較強(qiáng)，離差較小。經(jīng)過(guò)室內(nèi)數(shù)據(jù)處理，從二維反演圖片看，二者相似性較小，如圖2所示。

圖2　D24線不同場(chǎng)源CSAMT二維反演斷面圖

圖3　Cagniard視電阻率與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（ρω-f）

對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)分別畫出了Cagniard視電阻率與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（ρω-f）、電場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Ema-f）、磁場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Hma-f）、阻抗相位與頻率單對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖ph-f），后又用近場(chǎng)校正程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行了近場(chǎng)校正，并做了對(duì)比分析?？v觀兩次測(cè)量數(shù)據(jù)，從曲線形態(tài)上觀察，都反應(yīng)出地層類型為A形，高頻段相似性較好，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)第二次測(cè)量比第一次測(cè)量進(jìn)入近場(chǎng)區(qū)要早（從高頻到低頻），但數(shù)據(jù)較穩(wěn)定?，F(xiàn)以241625號(hào)測(cè)點(diǎn)為例加以分析，敘述中以1次代表第一次測(cè)量結(jié)果，以2次代表第二次測(cè)量結(jié)果，圖形中黑色（-·-）表示第一次測(cè)量結(jié)果，紅色（-。-）表示第二次測(cè)量結(jié)果。

Cagniard視電阻率與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（ρω-f）：如圖3所示。

從曲線形態(tài)上看，由于收發(fā)距不一樣，所以2次比1次的視電阻率偏低，都反應(yīng)出地層類型為A形，2次從90Hz進(jìn)入近區(qū)（曲線以上升），1次低于10Hz進(jìn)入近區(qū)。由于在高頻段（遠(yuǎn)區(qū)）沒(méi)有點(diǎn)重合現(xiàn)象，所以可以排除陰影效應(yīng)和場(chǎng)源復(fù)印效應(yīng)的可能。

電場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（Ema-f）：如圖4所示。

圖4　電場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（Ema-f）

圖5　磁場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（Hma-f）

圖6　阻抗相位與頻率的單對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（pha-f）

圖7　不同場(chǎng)源視電阻率近場(chǎng)校正后對(duì)比圖

從曲線上看，2次測(cè)量的電場(chǎng)信號(hào)明顯強(qiáng)于1次，高頻段信號(hào)也較穩(wěn)定；根據(jù)電場(chǎng)在近區(qū)與頻率無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，可以看出2次從90Hz進(jìn)入近區(qū)，一次則小于10Hz進(jìn)入近區(qū)；磁場(chǎng)與頻率的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)關(guān)系圖（Hma-f）：如圖5所示。

從曲線上看，2次測(cè)量的磁場(chǎng)信號(hào)明顯強(qiáng)于1次，高頻段信號(hào)也較穩(wěn)定；根據(jù)磁場(chǎng)在近區(qū)與頻率無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，可以看出2次從90Hz進(jìn)入近區(qū)，一次則小于10Hz進(jìn)入近區(qū)；阻抗相位與頻率的單對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（pha-f）：如圖6所示。

從曲線上看，兩次的阻抗相位曲線起伏形態(tài)相似，都反應(yīng)出三層A型地層的阻抗相位變化規(guī)律，但2次的低頻段明顯逐漸趨向于0，這一點(diǎn)是與近區(qū)理論相符合的。說(shuō)明2次的阻抗相位數(shù)據(jù)比1次較穩(wěn)定。

兩次的視電阻率近場(chǎng)校正后的比較：如圖7所示。

通過(guò)對(duì)兩次測(cè)量的近場(chǎng)校正后，從曲線上看，2次的近區(qū)更好的反映出了低層介質(zhì)的真電阻率情況，且中間區(qū)的曲線形態(tài)也比1次較好，說(shuō)明2次的近區(qū)數(shù)據(jù)比1次的近區(qū)數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

4　結(jié)論

由于本次試驗(yàn)的測(cè)區(qū)有3個(gè)大的斷裂存在（如圖1所示F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3），使測(cè)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況較為復(fù)雜，斷裂對(duì)CSAMT測(cè)量工作影響較大。通過(guò)兩次分別改變收發(fā)距的大小和方向的試驗(yàn)結(jié)果表明，供電極AB布設(shè)在測(cè)線東側(cè)收發(fā)距3500m與布設(shè)在西側(cè)收發(fā)距5400m相比較，接受信號(hào)較強(qiáng)，離差較小，地下介質(zhì)對(duì)電磁場(chǎng)的響應(yīng)也比較穩(wěn)定；盡管CSAMT收發(fā)距較近時(shí)，使較多的頻點(diǎn)工作在近區(qū)和過(guò)渡區(qū)，但通過(guò)近場(chǎng)校正以后，在資料解釋上更能很好的反應(yīng)出地層類型情況。而收發(fā)距較遠(yuǎn)時(shí)，雖然能使較多頻點(diǎn)工作在遠(yuǎn)區(qū)，但電磁信號(hào)較弱，且易受收發(fā)距范圍內(nèi)的構(gòu)造、地形、民用電流、工業(yè)電流等干擾，從而容易造成數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。因此，本次試驗(yàn)工作為后續(xù)CSAMT勘查確立了最佳的工作模式，同時(shí)也為今后的CSAMT法提供了一種可行的思路，即在地質(zhì)情況比較復(fù)雜和干擾較多的情況下，由于發(fā)射功率是有限的，只要能夠滿足3～5倍的研究深度，收發(fā)距不要太大，因?yàn)樾盘?hào)的強(qiáng)弱問(wèn)題直接關(guān)系到測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

[1]樸化榮.電磁測(cè)深法原理 [M].地質(zhì).

[2]湯井田,何繼善.可控源音頻大地電磁法及其應(yīng)用 [M].地質(zhì).

[3]溫永輝等.可控源音頻大地電磁法中收發(fā)距與場(chǎng)源選擇 [M].廣東:地質(zhì)（2012）.

P631[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-359-2