正確認(rèn)識(shí)CSAMT勘測(cè)深度與收發(fā)距的關(guān)系

吳飛 喻亞飛

摘 要：可控源音頻大地電磁測(cè)深（簡(jiǎn)稱：CSAMT）是目前應(yīng)用較多的一種電法勘探方法，本文主要通過(guò)理論公式、成果和野外試驗(yàn)，介紹勘探深度與收發(fā)距相關(guān)關(guān)系，幫助正確運(yùn)用可控源音頻大地電磁測(cè)深。

關(guān)鍵詞：CSAMT；勘探深度；收發(fā)距

CSAMT是一種有源的電磁測(cè)深方法，從而可以大大壓制干擾和提高對(duì)地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)的分辨能力[ 1 ]，因此被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)[ 2，3 ]、水資源調(diào)查[ 4-6 ]、煤田陷落柱[ 7 ]等問(wèn)題中。在野外設(shè)計(jì)測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)前人的實(shí)踐總結(jié)出CSAMT收發(fā)距應(yīng)為5-9倍的探測(cè)深度，所以很多人誤以為CSAMT測(cè)量中收發(fā)距與勘測(cè)深度存在正比關(guān)系。正確認(rèn)識(shí)理解勘探深度與收發(fā)距相關(guān)的因素關(guān)系，以便在實(shí)際生產(chǎn)中更好的利用CSAMT。

1 CSAMT電磁信號(hào)在理想介質(zhì)中的傳播情況

CSAMT采用人工場(chǎng)源，其發(fā)射源電（磁）偶極子激發(fā)的電磁波通過(guò)兩種途徑達(dá)到地下某一點(diǎn)：由場(chǎng)源直接傳入地下的波，簡(jiǎn)稱體波。另一種是在空氣和地表的接觸面?zhèn)鞑サ牟?，?jiǎn)稱面波，由于空氣的波阻抗遠(yuǎn)大于地下介質(zhì)的波阻抗，因此，面波幾乎總是垂直地表面向下傳播，并幾乎垂直反射回地面，這種面波是CSAMT測(cè)量過(guò)程中所要采集的電磁波信號(hào)。從圖中可以清楚看出，面波由近向遠(yuǎn)方傳播過(guò)程中，每到一處都會(huì)產(chǎn)生幾乎垂直地表面向下的面波。

2 勘測(cè)深度與收發(fā)距相關(guān)因素與野外試驗(yàn)

2.1 勘測(cè)深度的相關(guān)因素

趨膚深度公式：

通過(guò)趨膚深度公式知道，勘探深度只與電磁波的最低頻率有關(guān)，與收發(fā)距的大小無(wú)關(guān)。

2.2 收發(fā)距的相關(guān)因素與野外試驗(yàn)

根據(jù)前人的實(shí)踐總結(jié)出CSAMT收發(fā)距R的經(jīng)驗(yàn)公式為：

公式（2）收發(fā)距與預(yù)計(jì)勘測(cè)深度關(guān)系，對(duì)于CSAMT探測(cè)過(guò)程中，收發(fā)距的設(shè)計(jì)、工作應(yīng)用有這很重要的指導(dǎo)意義。導(dǎo)致很多人誤以為收發(fā)距與預(yù)計(jì)勘測(cè)深度存在正比關(guān)系。之所以造成這樣的認(rèn)識(shí)原因是沒(méi)有理解公式（1）的來(lái)源和目的。

為了理解預(yù)計(jì)勘測(cè)深度與收發(fā)距的關(guān)系，收發(fā)距不同情況下的數(shù)據(jù)特征情況。在已知的某礦區(qū)，進(jìn)行野外試驗(yàn)。預(yù)計(jì)探測(cè)深度為H=1千米，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（1）知道Rmin=（5-9）千米。發(fā)射端分別置于A1B1、A2B2、A3B3位置發(fā)射信號(hào)，A1B1= A2B2=A3B3=2千米如圖2，在接受端位置不變情況下，進(jìn)行野外采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

通過(guò)野外視電阻率采集數(shù)據(jù)曲線對(duì)比，野外視電阻率采集數(shù)據(jù)曲線特征如圖3，得出以下三點(diǎn)：

1）高頻率區(qū)段，發(fā)射端在A1B1位置與A2B2位置的野外采集數(shù)據(jù)視電阻率曲線滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。而發(fā)射端在A3B3位置的野外采集的視電阻率曲線明顯是近場(chǎng)數(shù)據(jù)。

2）頻率減小到一定頻率區(qū)段，發(fā)射端在A1B1位置的野外采集視電阻率數(shù)據(jù)繼續(xù)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量要求。發(fā)射端在A2B2位置的野外采集視電阻率數(shù)據(jù)曲線呈明顯俯視下沖，是典型的進(jìn)入過(guò)渡場(chǎng)數(shù)據(jù)，而發(fā)射端在A3B3位置的野外采集的視電阻率曲線依舊明顯是近場(chǎng)數(shù)據(jù)。

3）頻率減小到更小區(qū)段，發(fā)射端在A1B1位置的野外采集視電阻率數(shù)據(jù)任然滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量要求。而發(fā)射端在A2B2、A3B3位置的野外采集的視電阻率數(shù)據(jù)曲線依舊明顯是近場(chǎng)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

通過(guò)趨膚效應(yīng)公式，野外試驗(yàn)與前人的經(jīng)驗(yàn)的以上分析，總結(jié)出：1）勘探深度與收發(fā)距大小無(wú)關(guān)，只與最低發(fā)射頻率有關(guān)；2）頻率越小，野外采集的視電阻率數(shù)據(jù)越容易進(jìn)入近場(chǎng)；3）收發(fā)距越小，野外采集的視電阻率數(shù)據(jù)越早進(jìn)入近場(chǎng)；4）收發(fā)距的大小只是決定了近場(chǎng)、過(guò)渡場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)的分布情況。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 可控源聲頻大地電磁法勘探技術(shù)規(guī)程[S].（SY/T5772-2002）.

[7] 謝處方，饒克謹(jǐn).電磁場(chǎng)與電磁波[M].第四版，2001.

作者簡(jiǎn)介：

吳飛（1988-），男，本科，助理工程師，研究方向：地球物理（物探）；喻亞飛（1990-），男，湖北武穴人，本科，助理工程師，研究方向：勘查技術(shù)與工程。