張 剛 庹先國 王緒本 高 嵩 丁明濤
(①西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,四川綿陽 621010; ②四川理工學(xué)院,四川自貢 643000;③成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院,四川成都 610059)
·非地震·
磁場相關(guān)性在遠參考大地電磁數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
張 剛*①庹先國②王緒本③高 嵩③丁明濤①
(①西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,四川綿陽 621010; ②四川理工學(xué)院,四川自貢 643000;③成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院,四川成都 610059)
首先分析了基站存在不同噪聲強度時,遠參考大地電磁對測深曲線的影響,發(fā)現(xiàn)在低信噪比條件下,常規(guī)遠參考大地電磁數(shù)據(jù)對測深曲線質(zhì)量的提升有限,不能滿足后續(xù)資料處理的要求;然后對攀西地區(qū)實測磁場資料進行統(tǒng)計分析,結(jié)果認為最遠相隔40km的長周期大地電磁測深點的各個磁道數(shù)據(jù)具有很好的相關(guān)性。因此提出利用基于參考站與基站之間磁場相關(guān)的遠參考大地電磁法來篩選功率譜,避免了常規(guī)遠參考大地電磁法僅關(guān)注噪聲與信號之間、或者基站噪聲與參考站噪聲之間的非相關(guān)性,卻未考慮基站與參考站磁場信號之間的相關(guān)性這一局限,以達到去除磁場噪聲的目的。實驗數(shù)據(jù)及實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,基于磁場相關(guān)的遠參考大地電磁法效果優(yōu)于常規(guī)遠參考大地電磁法,證明了該方法的有效性和正確性。
大地電磁 遠參考 磁場相關(guān) 張量阻抗
大地電磁測深法利用天然交變電磁場研究地下介質(zhì)的電性結(jié)構(gòu),在青藏高原[1-3]和青藏高原東緣[4-6]構(gòu)造探測方面解決了眾多地質(zhì)問題。從實測電磁場數(shù)據(jù)中提取有效信號,估算地下介質(zhì)的MT信號響應(yīng)函數(shù)是提高MT 勘探效果的重要手段[7]。高信噪比的時間序列是獲得高質(zhì)量測深曲線的前提,大地電磁噪聲主要包括地質(zhì)噪聲、人文噪聲和場源噪聲。地質(zhì)噪聲通常會影響全頻段數(shù)據(jù),人文噪聲主要影響50Hz信號及其諧波,大于1Hz的場源噪聲由于不滿足場源條件難以被消除[8]。由于大地電磁信號具有非高斯、非線性和非最小相位的特性[7],傳統(tǒng)基于傅里葉變換的功率譜估計法受到較大局限,因此小波變換[9-11]、Hilbert-Huang變換[12-16]、廣義S變換[17]、Top-hat變換[18]等現(xiàn)代信號處理方法被應(yīng)用于大地電磁信號處理中,但這些方法大多針對典型測點或剖面。由于不同地區(qū)噪聲強度及噪聲類型不盡相同,導(dǎo)致采集到的資料極其復(fù)雜,使大地電磁信號與噪聲難以區(qū)分,如果不對各種噪聲干擾進行有效的識別,利用單一的噪聲壓制方法不僅不能對信號和噪聲進行分離,反而有可能削弱有效信號。
Sims等[19]最早提出基于最小二乘的張量阻抗估算法,使大地電磁數(shù)據(jù)的觀測和處理從標(biāo)量走向張量;為了得到更穩(wěn)健的張量阻抗計算結(jié)果,Egbert等[20]、Chave等[21,22]和Larsen[23]提出利用多種穩(wěn)健估計方法提高阻抗估算的質(zhì)量。M估計[20]以最小二乘法所得的阻抗為初始阻抗,求取電場計算值與實測值的殘差,然后根據(jù)不同的殘差采用不同的加權(quán)因子,降低了電場干擾對阻抗結(jié)果的影響。由于M估計僅降低了輸出端即電場噪聲干擾,而對輸入端即磁場噪聲并未進行壓制,Larsen[23]利用有界影響估計降低磁場噪聲干擾;Smirnov[24]利用重復(fù)中位數(shù)估計方法將原始數(shù)據(jù)的崩潰點由30%提高到50%,也能得到較準(zhǔn)確的張量阻抗值;湯井田等[25]對比了最小二乘估計法、M 回歸估計法、有界影響估計法和重復(fù)中位數(shù)估計法等幾種阻抗張量估算方法,認為有界影響估計法和重復(fù)中位數(shù)估計法更有效、穩(wěn)定。
遠參考大地電磁數(shù)據(jù)處理方法是壓制非相關(guān)噪聲的有效方法。Gamble等[26]和Clarke等[27]最先提出利用遠參考大地電磁數(shù)據(jù)減小基站噪聲對測深曲線的影響,其思路是在兩個測點同時采集電磁數(shù)據(jù),利用參考站與基站的噪聲非同源性這一假設(shè)消除非相關(guān)噪聲;針對類尖峰干擾,Kappler[28]利用參考站對本地測站時間序列進行修正,再利用維納濾波濾除干擾信號;楊生等[29]討論了參考站的距離與測深曲線質(zhì)量提升的關(guān)系,認為利用遠參考數(shù)據(jù)處理后的阻抗方差會比單點處理偏大;湯井田等[30]利用EMTF軟件包所帶的時間序列,討論了仿真方波噪聲在幅值、寬度、間距變化的情況下,遠參考數(shù)據(jù)處理的效果;王輝等[31]利用未受干擾的參考道數(shù)據(jù)合成本地電磁場時間序列,有效提高了測深曲線的質(zhì)量,但對參考道的數(shù)據(jù)質(zhì)量要求較高;鄧明等[32]闡述了遠參考測量在海底大地電磁中的應(yīng)用,研發(fā)了相關(guān)硬件設(shè)備并證明了其有效性和可靠性。
前人在遠參考大地電磁數(shù)據(jù)處理中,主要通過基站電場與基站磁場之間的相關(guān)性、參考站電場與參考站磁場之間的相關(guān)性來篩選資料。本文對攀西地區(qū)實測磁場數(shù)據(jù)進行計算統(tǒng)計,分析并驗證了磁場在同一構(gòu)造區(qū)域高度相關(guān)。本文除了利用基站電場與磁場的相關(guān)性以及參考站電場與磁場的相關(guān)性這種常規(guī)遠參考處理方式對資料進行篩選外,還提出利用基站與參考站之間的磁場相關(guān)度來篩選資料,進而達到壓制噪聲、提高大地電磁測深曲線質(zhì)量的目的。通過對EMTF軟件包所含時間數(shù)據(jù)進行模擬試算以及對實測資料的計算,證明了上述方法的正確性和有效性。
E=HZ+N
(1)
式中N為殘差。上式的最小二乘解為
Z=(H?H)-1(H?E)
(2)
式中“?”表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置。布設(shè)一參考站R,R的可能組合為R=(Er,xEr,y)或R=(Hr,xHr,y),其中:Er,x與Er,y分別表示參考站電場x和y方向的觀測值,Hr,x、Hr,y分別表示參考站磁場x和y方向的觀測值,并假設(shè)參考站與基站的噪聲信號不相關(guān)。利用遠參考處理得到張量阻抗
Z=(R?H)-1(R?E)
(3)
實際記錄的信號可以表示為有效信號和噪聲之和:E=Es+En,H=Hs+Hn,R=Rs+Rn,下標(biāo)“s”、“n”分別代表有效信號和噪聲。式(3)可以表示為
Z=[(Rs+Rn)?(Hs+Hn)]-1[(Rs+Rn)?(Es+En)]
(4)
由于基站與參考站噪聲不相關(guān),有
(5)
式(4)可寫為
(6)
線性系統(tǒng)分析的大地響應(yīng)為:Es=HsZs,En=HnZn,則有
(7)
(8)
上式說明經(jīng)遠參考數(shù)據(jù)處理后,求得的張量阻抗Z與真實的張量阻抗Zs相等,能有效消除非相關(guān)噪聲。
EMTF軟件包[33]提供了兩個電阻率為100Ω·m的均勻半空間的時間序列文件: test1.asc和test2.asc,這兩個時間序列相關(guān)度較高,接近于1。本文將test1.asc作為基站數(shù)據(jù),test2.asc作為參考站數(shù)據(jù)。為了分析在不同噪聲強度下,常規(guī)遠參考大地電磁處理方法對測深曲線的改善效果,分別在基站原始時間序列Hy道前半段時間加入兩種不同信噪比、相關(guān)度低于0.2的方波噪聲,該相關(guān)度可以認為噪聲與信號非相關(guān)[34],添加噪聲后的兩個Hy道的時間序列信噪比(SNR)分別為0.2dB、10.58dB,分別利用單點處理方式(SS)和常規(guī)遠參考處理方式(RR)來分析不同信噪比條件下常規(guī)遠參考大地電磁對測深曲線的改善效果。
從圖1可以看出,在低信噪比條件下(SNR=0.2dB),xy方向數(shù)據(jù)經(jīng)單點處理后的測深曲線(圖1a)畸變嚴重,幾乎全頻段都受到噪聲干擾,視電阻率曲線下陷,下降最多達3個數(shù)量級,相位曲線跳點較多;加入遠參考站數(shù)據(jù)處理后(圖1b),視電阻率曲線在100Ω·m附近波動,測深曲線質(zhì)量整體有所改善,但曲線資料還遠未達到可用的程度。在高信噪比(SNR=10.58)條件下,xy方向數(shù)據(jù)經(jīng)單點處理后(圖1c)除個別頻點出現(xiàn)飛點外,大部分頻點質(zhì)量較好;通過遠參考處理后(圖1d),曲線質(zhì)量得到極大提升,視電阻率和相位曲線基本恢復(fù)正常。
圖1 不同信噪比情況下單點處理與遠參考處理的結(jié)果對比
上述理論數(shù)據(jù)試算結(jié)果表明,遠參考處理有助于提高大地電磁測深曲線的質(zhì)量:高信噪比(SNR=10.58dB)條件下,遠參考大地電磁數(shù)據(jù)處理可以較好地恢復(fù)真實的視電阻率值;但是在低信噪比條件下(SNR=0.2dB),由于有用信號被噪聲淹沒,遠參考大地電磁數(shù)據(jù)對測深曲線質(zhì)量的提升效果有限,不能滿足后續(xù)資料處理的需求。
實測數(shù)據(jù)來源于跨安寧河斷裂帶鹽源—永善測線的三個測深點:X380、X420和X460(圖2),采集儀器為LEMI-417型長周期大地電磁儀,三個測點利用GPS衛(wèi)星同步采集。某一天的磁場Hx和Hy的時間序列如圖3所示,起點是格林威治時間0點,終點是24點,采樣率為1Hz,每天采集的數(shù)據(jù)量為86400。從圖3可以看出,雖然三個測點所采集磁場的幅值并不一致,但隨時間的變化趨勢基本一致。這是由于在野外數(shù)據(jù)采集時,磁通門磁力儀信號分辨率及測量精度很高,達到0.01nT[35],磁通門磁力儀需要進行N-S方向的Hx道和E-W方向Hy道的人為校準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)校準(zhǔn)過程中,一般將Hy道的時間序列幅值調(diào)整至100nT以內(nèi)即視為方向已校準(zhǔn),這種人為的校準(zhǔn)方式會導(dǎo)致不同儀器所采集的時間序列有一定的誤差。為了減少磁通門方向不一等人為因素的影響,將磁場時間序列的Hx和Hy道分別進行去直流分量處理,這樣就得到反映其變化規(guī)律的另外一時間序列(圖4)。從圖中可以看出,無論Hx還是Hy道,三個測點的振幅值基本一致。三個測點之間的磁場相關(guān)度(表1)表明:無論Hx還是Hy,這三個測點之間的磁場相關(guān)度都非常高,均大于0.9,說明雖然三個測點之間的最大距離達到了40km,但是磁場在這一區(qū)域是穩(wěn)定的,體現(xiàn)了磁場信號的同源性。
圖2 跨安寧河斷裂帶長周期大地電磁測點位置圖[36]
圖3 測點X380、X420和X460的磁場時間序列
圖4 去直流分量后,測點X380、X420和X460的磁場時間序列
Hx道相關(guān)度站點名X380X420X460X380—0.91890.9903X4200.9189—0.9369X4600.99030.9369—Hy道相關(guān)度站點名X380X420X460X380—0.99090.9947X4200.9909—0.9734X4600.99470.9734—
上述結(jié)果說明磁場在一定區(qū)域內(nèi)是相關(guān)的,前人研究也發(fā)現(xiàn)了在中緯度地區(qū),磁場在相當(dāng)大的區(qū)域范圍內(nèi)具有相關(guān)性,至少在1000km距離內(nèi)較穩(wěn)定[37,38]。事實上,大地電磁場源中的太陽日變、磁暴和地磁脈動等都是區(qū)域性的,且同一構(gòu)造背景對磁場的響應(yīng)具有一致性,從而使得一定區(qū)域范圍內(nèi)磁場變化不大?;诖耍么艌鲂盘柕耐葱砸约霸谕粯?gòu)造背景下比較穩(wěn)定這一特點,對電磁信號進行篩選。具體來說,利用站點之間的磁場相關(guān)性壓制受干擾的磁場數(shù)據(jù),從而得到較純凈的磁場信號,利于張量阻抗的計算求取,提高測深曲線的處理效果。
一般情況下,若遠參考道取磁道,即R=Hr,則要求參考道磁場噪聲與基站電磁場噪聲不相關(guān);若遠參考道取電場,即R=Er,則要求參考道電場噪聲與基站電磁場噪聲也不相關(guān)。
上文分析驗證了磁場在攀西地區(qū)具有明顯的相關(guān)性,則基站磁場Hi,b與參考站磁場Hi,r的相關(guān)度為
(9)
其中:下標(biāo)“b”和“r”分別代表基站和參考站;i表示x或y方向;M為獨立分段的數(shù)據(jù)段總數(shù);S·,·表示信號的自功率譜或互功率譜。
具體數(shù)據(jù)篩選步驟如下。
(1)檢查確認基站與參考站采集數(shù)據(jù)的時間段和采樣率是一致的。
(2)計算基站的電磁場相干度CEb,iHb,j,當(dāng)CEb,iHb,j
≥Tb,E,H時(其中T為相干度閾值),保留該數(shù)據(jù)段并對數(shù)據(jù)段進行標(biāo)記,得到基站電磁場受噪聲干擾程度較低的數(shù)據(jù)段Segmentb,CEb,iHb,j定義為
(10)
(3)計算參考站電磁場相關(guān)度CEr,iHr,j,當(dāng)CEr,iHr,j≥Tr,E,H時,保留參考站的數(shù)據(jù)段并進行標(biāo)記,得到參考站電磁場受噪聲干擾程度較低的數(shù)據(jù)段Segmentr。
(4)計算Segmentb中磁場分量與Segmentr中磁場分量的相干度CHb,iHr,i,當(dāng)CHb,iHb,i≥Tb,r,H時,進行步驟(6),否則進行步驟(5)。
(5)將CHb,iHb,i (6)利用常規(guī)Robust穩(wěn)健估計方法進行張量阻抗估算。 在理想情況下, 相關(guān)度CHb,iHr,i=1。對實際資料而言, 磁場受噪聲干擾越小,則CHb,iHr,i越大, 反之越小, 其取值范圍為[0,1]。一般設(shè)置基站與參考站磁場相干度閾值Tb,r,H=0.8, 則當(dāng)CHb,iHr,i≥Tb,r,H時, 認為此段時間窗內(nèi)資料滿足設(shè)定要求, 并允許此段資料參與后續(xù)計算, 否則, 認為該資料的磁場受到不可接受的噪聲干擾, 將此段資料剔除, 以減小該資料對后續(xù)張量估算的影響。 使用第二節(jié)所述的時間序列,分別進行常規(guī)遠參考大地電磁處理(圖6)和基于磁場相關(guān)的遠參考處理(圖7),以周期107.6347s為例說明數(shù)據(jù)處理過程和結(jié)果。該周期所在子頻段為4~256s,數(shù)據(jù)采樣頻率為1Hz,分析該頻段的時間窗口長度取為最大周期的4倍,即時間窗長度為4×256=1024s,設(shè)置時間序列的重疊率為0.6??梢钥闯?,未加任何噪聲干擾的標(biāo)準(zhǔn)時間序列基站Hb,x道、參考站Hr,x道和參考站Hr,y道,其功率譜值都較??;加入方波干擾的基站Hb,y道,功率譜的前半段出現(xiàn)一明顯的強干擾,比正常幅值強大約1.5個數(shù)量級,而后半段幅值正常;從電磁場極化方向圖(圖6c)也可看出,磁場極化方向在前半段時間具有很強的一致性,不符合天然大地電磁信號極化方向隨機分布的規(guī)律[39],說明測深點周圍存在主動源干擾,這和所加的噪聲干擾時間段分布一致;Hy道基站與參考站之間的磁場相干度在前半段時間較低(圖6d),相關(guān)度為0.2~0.4,由于后半段時間基本不受干擾,相關(guān)度很高,接近于1; 由于Hb,y道前半段時間受到噪聲干擾,阻抗張量Zxy比較分散(圖6e),出現(xiàn)(0,0)附近和(1.5,-1.5)附近兩個聚簇。由于數(shù)據(jù)在兩個中心周圍聚合,所以該周期(107.6347s)的測深曲線會出現(xiàn)跳動(圖8左中的ρxy、φxy); 由于噪聲僅存在于Hb,y道,Zyx的分布圖(圖6f)中僅出現(xiàn)一個聚簇,因此該周期的測深曲線較連續(xù)(圖8左中的ρyx、φyx)。 圖6 方波干擾的模擬數(shù)據(jù)經(jīng)常規(guī)遠參考處理的結(jié)果 分析圖4和表1認為,磁場在一定范圍內(nèi)是相關(guān)的,利用上文所述數(shù)據(jù)篩選原則,將相干度較小的數(shù)據(jù)剔除以減少對后續(xù)張量阻抗計算的影響,從而提升測深曲線質(zhì)量。圖7是基于基站與參考站之間的磁場相關(guān)性,通過設(shè)置一閾值,剔除不合格數(shù)據(jù)段得到的結(jié)果。與圖6e不同的是,張量阻抗Zxy(圖7e)僅在一個中心點(1.5,-1.5)聚簇,所以經(jīng)過磁場相關(guān)度的篩選后,測深曲線變得光滑連續(xù)(圖8右)。對所有頻率的功率譜都按此規(guī)則進行篩選,最后得到視電阻率和相位曲線(圖8右)。對比常規(guī)遠參考大地電磁法處理結(jié)果(圖8左),基于磁場相關(guān)的遠參考處理結(jié)果得到了接近于100Ω·m的視電阻率和45°的阻抗相位的高度近似值,其測深曲線也更光滑連續(xù),說明測深曲線的質(zhì)量得到了明顯的提高。 實測數(shù)據(jù)采用第三節(jié)所述的時間序列。采集測點X380(基站)的實際時間序列使用的儀器為Lemi-417,采樣率為1Hz,采集了五分量數(shù)據(jù):Ex、Ey、Hx、Hy和Hz。參考站X420通過GPS同步,與基站同時采集電磁場時間序列,采樣率等各種參數(shù)設(shè)置與測點X380相同。 圖7 對方波干擾的模擬數(shù)據(jù)開展基于磁場相關(guān)遠參考處理的計算結(jié)果 圖8 對方波干擾的數(shù)據(jù)分別開展常規(guī)遠參考處理(左)與基于磁場相關(guān)的遠參考處理(右)結(jié)果對比 圖9為周期107.6347s時的常規(guī)遠參考大地電磁處理結(jié)果。設(shè)置各時間窗口的重疊率為0.33,計算了Hb,x和Hr,x功率譜(圖9a),以及Hb,y和Hr,y的功率譜(圖9b),發(fā)現(xiàn)基站與參考站的功率譜雖然起伏形態(tài)較一致,但部分頻點的功率譜仍有差異;電磁場極化方向(圖9c)分布雖然較凌亂,但是由于數(shù)據(jù)段較多,不能判斷該點是否受到主動源的干擾;基站與參考道磁場相關(guān)度計算結(jié)果表明(圖9d),磁場在部分數(shù)據(jù)段的相關(guān)度低于0.3,說明在這些數(shù)據(jù)段磁場受到了噪聲干擾,在這種條件下,計算出的張量阻抗Zxy(圖9e)和Zyx(圖9f)較分散。 利用基站與參考站磁道之間的相關(guān)性原理,設(shè)置閾值為0.8,檢測出低于該閾值的數(shù)據(jù)段(圖10d中灰色圓點),認為這些數(shù)據(jù)段受到不可接受的噪聲干擾;通過計算磁場相干度檢測出了電磁場極化方向不能檢測出的受干擾數(shù)據(jù)段(圖10c中灰色圓點),并將這些數(shù)據(jù)段的功率譜剔除且不參與后續(xù)的張量阻抗計算(圖10a和圖10b中灰色圓點);張量阻抗Zxy和Zyx平面圖(圖10e和10f)表明,之前受噪聲干擾導(dǎo)致較分散的數(shù)據(jù)得以剔除(圖10e和10f中灰色圓點),而保留下的數(shù)據(jù)較聚集(圖10e和10f中黑色圓點),這些聚集在一個聚簇的數(shù)據(jù)是得到可靠測深曲線的保證。 圖9 測點X380數(shù)據(jù)經(jīng)常規(guī)遠參考處理的結(jié)果 圖10 測點X380經(jīng)基于磁場相關(guān)遠參考處理的結(jié)果 數(shù)據(jù)處理的整個周期為4~16384s,為了增加子頻段的疊加次數(shù)、進行更為準(zhǔn)確的估計,劃分為6個子頻段:4~256s、128~512s、256~1024s、512~4096s、1024~8192s和4096~16384s。對每個子頻段計算功率譜之后,按照上述規(guī)則進行數(shù)據(jù)篩選,最后對6個子頻段進行數(shù)據(jù)拼合得到全頻段的數(shù)據(jù)。 圖11為測點X380分別經(jīng)常規(guī)遠參考和基于磁場相關(guān)遠參考處理的結(jié)果對比??梢钥闯觯?jīng)常規(guī)遠參考處理后的測深曲線非常凌亂,而經(jīng)過磁場相關(guān)遠參考處理之后,測深曲線變得較連續(xù),具有較好的曲線形態(tài)??梢姡?jīng)磁場相關(guān)遠參考處理之后,數(shù)據(jù)質(zhì)量得到明顯的提高。 圖11 測點X380經(jīng)不同方法處理后的結(jié)果對比 常規(guī)遠參考處理有助于提高測深曲線質(zhì)量,在低信噪比條件下,由于噪聲將有用信號淹沒,遠參考大地電磁對測深曲線質(zhì)量的提升效果有限,不能滿足后續(xù)資料處理的需求。通過野外原始磁場數(shù)據(jù)的對比,認為在攀西地區(qū)最遠相隔40km的情況下,磁場在同一構(gòu)造背景下一定范圍內(nèi)是穩(wěn)定的,不同地點采集到的磁場數(shù)據(jù)相關(guān)度很高,由此作為資料篩選的依據(jù)。利用基站與參考站的磁場相關(guān)度來確定資料的受干擾程度,并將磁道受噪聲干擾嚴重的數(shù)據(jù)段的電磁功率譜剔除,使之不參與張量阻抗的計算,提高了測深曲線的質(zhì)量。實驗數(shù)據(jù)及實測數(shù)據(jù)計算結(jié)果表明基于磁場相關(guān)的遠參考處理算法優(yōu)于常規(guī)遠參考處理。 基于磁場相關(guān)遠參考處理算法要求基站與參考站的磁場噪聲是非相關(guān)的,這是該算法對野外原始數(shù)據(jù)的要求和約束。受制于儀器數(shù)量有限,本文僅研究了在攀西地區(qū)這一相同構(gòu)造背景下磁場數(shù)據(jù)具有高度相關(guān)性,至于在不同構(gòu)造背景下上述結(jié)論是否成立,需要進一步研究。另外,基于磁場相關(guān)遠參考處理算法在資料段篩選層面僅能對磁場受干擾數(shù)據(jù)進行識別,對電場噪聲還沒有評價指標(biāo),需作進一步研究;在后續(xù)張量估算時,可以利用如穩(wěn)健估計算法來減小電場噪聲對張量阻抗的影響。 [1] Bai D,Unsworth M J,Meju M A et al.Crustal deformation of the eastern Tibetan plateau revealed by magnetotelluric imaging.Nature Geoscience,2010,3(5):358-362. [2] 魏文博,金勝,葉高峰等.藏北高原地殼及上地幔導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)—超寬頻帶大地電磁測深研究結(jié)果.地球物理學(xué)報,2006,49(4):1215-1225. Wei Wenbo,Jin Sheng,Ye Gaofeng et al.Conductivity structure of crust and upper mantle beneath the northern Tibetan Plateau:Results of super-wide band magnetotelluric sounding.Chinese Journal of Geophysics,2006,49(4):1215-1225. [3] Unsworth M J,Jones A G,Wei W et al.Crustal rheo-logy of the Himalaya and Southern Tibet inferred from magnetotelluric data.Nature,2005,438(7064):78-81. [4] Wang X,Zhang G,Fang H et al.Crust and upper mantle resistivity structure at middle section of Longmenshan,eastern Tibetan plateau.Tectonophysics,2014,619-620:143-148. [5] 王緒本,羅威,張剛等.扇形邊界條件下的龍門山殼幔電性結(jié)構(gòu)特征.地球物理學(xué)報,2013,56(8):2718-2727. Wang Xuben,Luo Wei,Zhang Gang et al.Electrical structure of Longmenshan crust-mantle under sector boundary.Chinese Journal of Geophysics,2013,56(8):2718-2727. [6] Zhao G,Unsworth M J,Zhan Y et al.Crustal structure and rheology of the Longmenshan and Wenchuan Mw 7.9 earthquake epicentral area from magneto-telluric data.Geology,2012,40(12):1139-1142. [7] 王書明,王家映.關(guān)于大地電磁信號非最小相位性的討論.地球物理學(xué)進展,2004,19(2):216-221. Wang Shuming,Wang Jiaying.Discussion on non-minimum phase of magnetotelluric signals.Progress in Geophysics,2004,19(2):216-221. [8] 孫潔,晉光文,白登海等.大地電磁測深資料的噪聲干擾.物探與化探,2000,24(2):119-127. Sun Jie,Jin Guangwen,Bai Denghai et al.The noise interference of magnetotelluric sounding data.Geo-physical & Geochemical Exploration,2000,24(2):119-127. [9] Garcia X,Jones A G.Robust processing of magnetotelluric data in the AMT dead band using the continuous wavelet transform.Geophysics,2008,73(6):F223-F234. [10] Trad D O,Travassos J M.Wavelet filtering of magneto-telluric data.Geophysics,2000,65(2):482-491. [11] 何蘭芳,王緒本,王成祥.應(yīng)用小波分析提高MT資料信噪比.成都理工學(xué)院學(xué)報,1999,26(3):299-302. He Lanfang,Wang Xuben,Wang Chengxiang.Improving the S/N ratio of MT data by wavelet analysis.Journal of Chengdu University of Technology,1999,26(3):299-302. [12] Cai J H.Magnetotelluric response function estimation based on Hilbert-Huang transform.Pure & Applied Geophysics,2013,170(11):1899-1911. [13] 湯井田,化希瑞,曹哲民等.Hilbert-Huang變換與大地電磁噪聲壓制.地球物理學(xué)報, 2008,51(2):603-610. Tang Jingtian,Hua Xirui,Cao Zhemin et al.Hilbert-Huang transformation and noise suppression of magnetotelluric sounding data.Chinese Journal of Geophysics,2008,51(2):603-610. [14] 蔡劍華,胡惟文.Hilbert時頻譜在大地電磁數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.石油地球物理勘探,2011,46(6):984-988. Cai Jianhua,Hu Weiwen.Application of Hilbert time-frequency spectrum in magnetotelluric data processing.OGP,2011,46(6):984-988. [15] 蔡劍華,王先春.EMD在大地電磁信號分析中的問題及解決方法.石油地球物理勘探, 2016,51(1):204-210. Cai Jianhua,Wang Xianchun.Problems and solutions of EMD in magnetotelluric signal analysis.OGP,2016,51(1):204-210. [16] 蔡劍華,王先春,胡惟文.基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解與小波閾值的MT信號去噪方法.石油地球物理勘探,2013,48(2):303-307. Cai Jianhua,Wang Xianchun,Hu Weiwen.A method for MT data denoising based on empirical mode decomposition and wavelet threshold.OGP,2013,48(2):303-307. [17] 景建恩,魏文博,陳海燕等.基于廣義S變換的大地電磁測深數(shù)據(jù)處理.地球物理學(xué)報, 2012,55(12):4015-4022. Jing Jian’en,Wei Wenbo,Chen Haiyan et al.Magneto-telluric sounding data processing based on generalized S transformation.Chinese Journal of Geophysics,2012,55(12):4015-4022. [18] 湯井田,李灝,李晉等.Top-hat變換與廬樅礦集區(qū)大地電磁強干擾分離.吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版),2014,44(1):336-343. Tang Jingtian,Li Hao,Li Jin et al.Top-hat transformation and magnetotelluric sounding data strong interference separation of Lujiang-Zongyang ore concentration area.Journal of Jilin University (Earth Science Edition),2014,44(1):336-343. [19] Sims W E,Bostick F X,Smith H W.The estimation of magnetotelluric impedance tensor elements from measured data.Geophysics,1971,36(5):938-942. [20] Egbert G D,Booker J R.Robust estimation of geo-magnetic transfer functions.Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society,1986,87(1):173-194. [21] Chave A D,Thomson D J,Ander M E.On the robust estimation of power spectra,coherences,and transfer functions.Journal of Advanced Mechanical Design Systems & Manufacturing,1987,9(4):633-648. [22] Chave A D,Thomson D J.Bounded influence magneto-telluric response function estimation.Geophysical Journal International,2004,157(3):988-1006. [23] Larsen J C.Transfer functions:smooth robust esti-mates by least-squares and remote reference methods.Geophysical Journal International,1989,99(3):645-663. [24] Smirnov M Y.Magnetotelluric data processing with a robust statistical procedure having a high breakdown point.Geophysical Journal International,2003,152(1):1-7. [25] 湯井田,張弛,肖曉等.大地電磁阻抗估計方法對比.中國有色金屬學(xué)報,2013,23(9):2351-2358. Tang Jingtian,Zhang Chi,Xiao Xiao et al.Comparison of methods for magnetotelluric impedance estimation.The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2013,23(9):2351-2358. [26] Gamble T D,Goubau W M,Clarke J.Magnetotellurics with a remote magnetic reference.Geophysics,1979,44(1):53-68. [27] Clarke J,Gamble T D,Goubau W M et al.Remote-reference magnetotellurics:equipment and procedures.Geophysical Prospecting,1983,31(1):149-170. [28] Kappler K N.A data variance technique for automated despiking of magnetotelluric data with a remote refe-rence.Geophysical Prospecting,2012,60(1):179-191. [29] 楊生,鮑光淑,張全勝.遠參考大地電磁測深法應(yīng)用研究.物探與化探,2002,26(1):27-31. Yang Sheng,Bao Guangshu,Zhang Quansheng.A study on the application of remote reference magnetotelluric sounding technique.Geophysical & Geochemical Exploration,2002,26(1):27-31. [30] 湯井田,劉祥,周聰.仿真方波的大地電磁遠參考去噪研究.物探化探計算技術(shù),2014,36(5):513-520. Tang Jingtian,Liu Xiang,Zhou Cong.Simulation of square waveform de-noising research of magnetotelluric with a remote reference.Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration,2014,36(5):513-520. [31] 王輝,魏文博,金勝等.基于同步大地電磁時間序列依賴關(guān)系的噪聲處理.地球物理學(xué)報,2014,57(2):531-545. Wang Hui,Wei Wenbo,Jin Sheng et al.Removal of magnetotelluric noise based on synchronous time series relationship.Chinese Journal of Geophysics,2014,57(2):531-545. [32] 鄧明,李哲,魏文博等.帶遠參考測量方式的海底大地電磁同步采集技術(shù).地質(zhì)與勘探,2003,39(5):77-80. Deng Ming,Li Zhe,Wei Wenbo et al.The synchronizing acquisition technology of remote reference magnetotellric method.Geology and Prospecting,2003,39(5):77-80. [33] Egbert G D.Robust multiple-station magnetotelluric data processing.Geophysical Journal International,1997,130(2):475-496. [34] 李潔明,祈新娥.統(tǒng)計學(xué)原理.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2010. [35] 葉高峰,王輝,郭澤秋等.長周期大地電磁測深數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù).地球物理學(xué)進展,2013,28(3):1219-1226. Ye Gaofeng,Wang Hui,Guo Zeqiu et al.Data acquisition and processing technology of long-period magneto-tellurics.Progress in Geophysics,2013,28(3):1219-1226. [36] 鄧起東,張培震,冉勇康等.中國活動構(gòu)造與地震活動.地學(xué)前緣,2003,10(增刊1):66-73. Deng Qidong,Zhang Peizhen,Ran Yongkang et al.Active tectonics and earthquake activities in China.Earth Science Frontiers,2003,10(S1):66-73. [37] 陳清禮,胡文寶,蘇朱劉等.長距離遠參考大地電磁測深試驗研究.石油地球物理勘探,2002,37(2):145-148. Chen Qingli,Hu Wenbao,Su Zhuliu et al.Study for long-distance and far-referential MT.OGP,2002,37(2):145-148. [38] 張剛.長周期大地電磁數(shù)據(jù)處理方法研究[學(xué)位論文].四川成都:成都理工大學(xué),2015. Zhang Gang.Research on Long-period Magnetotelluric Data Processing[D].Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan,2015. [39] Weckmann U,Magunia A,Ritter O.Effective noise separation for magnetotelluric single site data processing using a frequency domain selection scheme.Geophysical Journal International,2005,161(3):635-652. *四川省綿陽市涪城區(qū)青龍大道中段59號西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,621010。Email: zg@swust.edu.cn 本文于2016年11月28日收到,最終修改稿于2017年9月7日收到。 本項研究受國家自然科學(xué)基金項目(41704105)、中國博士后科學(xué)基金項目(2017M610611)、國家“863”計劃項目“長周期分布式大地電磁觀測系統(tǒng)”(2014AA06A612)、國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項“大深度三維電磁探測技術(shù)工程化開發(fā)”(2011YQ05006007)聯(lián)合資助。 1000-7210(2017)06-1333-11 張剛,庹先國,王緒本,高嵩,丁明濤.磁場相關(guān)性在遠參考大地電磁數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.石油地球物理勘探,2017,52(6):1333-1343. P631 A 10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2017.06.025 (本文編輯:劉海櫻) 張剛 講師,博士,1987年生; 2010年畢業(yè)于成都理工大學(xué)信息工程專業(yè); 2010年作為推薦免試研究生開始碩博連讀,于2015年獲成都理工大學(xué)地球探測與信息技術(shù)專業(yè)博士學(xué)位; 主持國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金各1項,參加國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項、“863”計劃項目、國家自然科學(xué)基金、中國地質(zhì)調(diào)查局項目等多項;發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇?,F(xiàn)在西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院從事電法勘探及數(shù)據(jù)處理的教學(xué)和研究工作。4 數(shù)據(jù)實驗
4.1 理論數(shù)據(jù)實驗
4.2 實測數(shù)據(jù)
5 結(jié)論