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雷达等-JAG:CSAMT近地表不均匀体的非静态效应研究-突破MT传统静态效应概念
2017-09-28 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

  可控源音频大地电磁法(CSAMT)使用人工源音频信号,与大地电磁法(MT)相比,其具有噪声比高、分辨率高和工作效率高的优势,已被广泛地应用到矿产普查、油气勘探、水文环境等方面。CSAMT属于音频范围测量,若地表或近地表存在局部电性不均匀二、三维地质体时,在不均匀体的表面会形成一种电荷积累效应,致使电场发生畸变,从而产生静态效应。对于CSAMT静态效应及其校正方法,研究者们一直沿用MT静态效应的慨念和采用MT传统的静态校正方法。

  中科院地质地球所雷达研究员及其合作者通过理论建模模拟了音频大地电磁法(AMT)和CSAMT近地表非均匀体的静态效应和非静态效应,并对其特征进行了研究。研究表明,由于MT观测的是在0.0001Hz~300Hz之间的天然场的电场和磁场信号,而CSAMT和AMT观测频率范围为0.1Hz~10 kHz,若高频的趋肤深度远大于近地表不均匀体厚度时,在异常体上方的视电阻率曲线在双对数坐标上下整体平移;当高频的趋肤深度小于近地表不均匀体厚度时,其上方的视电阻率接近地表地层电阻值,在跨过不均匀体厚度的低频段的视电阻率曲线则上下平移。进而对实测数据分析及反演验证,最终指出对于这类的非静态效应数据不能使用以往的静态校正方法,而是直接进行带地形模型的二维反演,恢复真实的地电结构。该项研究对CSAMT的数据处理及反演解释有着重大的指导意义。

  1 AMT二维模拟的静态效应和近地表非静态效应现象 

  图1为不均匀体在0m处(左图)和在50m埋深的AMT二维模拟视电阻率拟断面图,左图的低阻异常在最高频率就开始出现,即MT的静态效应,而右图有一定埋深的低阻体产生的低阻异常在低于4096Hz的频段上均有显示。若没有高频数据,可视为如同左图一样的静态效应,这也就是传统MT。在不均匀体的埋深、厚度、宽度和电阻率变化模型的CSAMT2.5D正演模拟结果中,低阻不均匀体埋深变化的视电阻率曲线特征(图2左)明显的显示了与AMT二维模拟一样的静态效应和近地表非静态效应现象,即在0米无覆盖层时,视电阻率曲线整体向下平移,而有一定埋深时,前三个高频点的视电阻率值接近于模型的背景值。在低阻体上方实测视电阻率曲线(图2右)特征与研究的近地表非静态效应现象基本一致。 

 

  2 CSAMT 2.5D模拟不均匀体埋深变化的视电阻率曲线和实测曲线 

  图3为内蒙古某测线的CSAMT实测数据拟断面图和一维、二维反演断面图。从视电阻率和阻抗相位的拟断面图上就可以反映出在400~700点处为圈闭低阻和高相位异常,在一维反演断面图上该地段的30~500m深的低阻异常应为页岩夹煤层的上石炭统酒局子组地层的反应,该低阻层具有一定埋深,由于非静态效应使得一维反演结果的低阻异常在纵向上拉长,从而反映不出低阻体以下的地质信息,而在二维反演结果中其形态发生了很大改变,在30m深处为约20m厚的低阻体,其下覆为两个直立的低阻和高阻体。经过二维反演能较好地还原为浅部低阻体和地下地电结构,说明二维反演为目前解决非静态效应的有效手段。

3 实测剖面的原始拟断面图与一维、二维反演电阻率断面图

  上述研究成果近期发表于国际应用地球物理学期刊 Journal of Applied Geophysics (Lei et al. The non-static effect of near-surface inhomogeneity on CSAMT data. Journal of Applied Geophysics, 2017, 139: 306-315)。

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