楊淼鑫，李曉晨，劉小畔

（成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，成都 610059）

MT數(shù)據(jù)處理中靜校正方法對(duì)比

楊淼鑫，李曉晨，劉小畔

（成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，成都 610059）

在大地電磁測(cè)深數(shù)據(jù)處理中，靜態(tài)效應(yīng)會(huì)影響解釋結(jié)果。這里主要采用有限單元法進(jìn)行正演計(jì)算，采用阻抗相位校正法、空間濾波法以及視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法，對(duì)存在靜態(tài)效應(yīng)的理論模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)比結(jié)果表明，前二種方法對(duì)靜態(tài)效應(yīng)起到了一定的壓制和改善作用，且阻抗相位校正法效果相對(duì)較好，而通過(guò)視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法，可以準(zhǔn)確地反映地下真實(shí)異常形態(tài)。

大地電磁測(cè)深法；靜態(tài)效應(yīng)；阻抗相位校正法；空間濾波法；視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法

0 前言

在大地電磁測(cè)深中，當(dāng)?shù)乇砘蚪乇泶嬖跈M向電性不均勻體時(shí)，會(huì)使地表或近地表附近的大地電流密度增加或減少，具體表現(xiàn)為視電阻率曲線發(fā)生向上或向下的平移，但視電阻率曲線形態(tài)和相位曲線不會(huì)因此而發(fā)生改變，這就是靜態(tài)效應(yīng)。而由靜態(tài)效應(yīng)引起的畸變?yōu)殪o態(tài)位移。

在野外實(shí)測(cè)資料中，視電阻率和阻抗相位等資料一般包括多種干擾影響因素，其中以靜態(tài)位移影響最為突出，它表現(xiàn)在視電阻率擬斷面圖上會(huì)呈現(xiàn)橫向范圍不大的陡立密集等值線。由于靜態(tài)位移影響往往使資料反演解釋產(chǎn)生較大偏差，因此在反演解釋之前，需要對(duì)MT資料進(jìn)行室內(nèi)綜合處理，其中的主要工作就包括靜校正處理。

目前采用的靜校正方法比較多，Bostick［2］提出的EMAP法；Andrieux等［4］和Sternberg等［5］提出聯(lián)合反演法；Larsen［3］作出了理論計(jì)算法；Jones［6］提出MT資料的自身校正法；Zonge等［7］提出了曲線平移法；Bailey［9］和楊生等［8］提出阻抗張量分解法等等。這些靜校正方法的原理和效果不盡相同，因此應(yīng)視實(shí)際資料情況選擇使用。作者在本文主要研究阻抗相位法、視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法和空間濾波法（五點(diǎn)濾波和七點(diǎn)濾波），并比較了這些方法的校正效果和解釋結(jié)果。

1 靜校正的方法

1.1 阻抗相位校正法

Bostick，K.L.Zonge等人導(dǎo)出過(guò)阻抗相位和視電阻率之間的換算關(guān)系式：

因靜態(tài)效應(yīng)不影響阻抗相位，因此我們可以通過(guò)相位的計(jì)算，來(lái)導(dǎo)出不受靜態(tài)效應(yīng)影響的視電阻率，經(jīng)過(guò)變換可得到下面的公式：

其中 ρω（fi）和ρω（fi－1）為二個(gè)相鄰頻點(diǎn)的視電阻率值，頻率由高到低進(jìn)行換算，初始條件應(yīng)選擇最高頻率和表層視電阻率。而最高頻率即為實(shí)際最高頻率，可設(shè)置合理的視電阻率值或一條測(cè)線表層視電阻率的幾何平均值為初始條件的表層視電阻率值。

1.2 空間濾波校正法

空間濾波的基本思想為：沿測(cè)線的地下異常體或地質(zhì)構(gòu)造所引起的視電阻率是平緩變化的，而靜態(tài)效應(yīng)會(huì)使其呈現(xiàn)高頻特征，采用低通濾波器進(jìn)行空間濾波，可以消除由靜態(tài)效應(yīng)引起的高頻異常。

首先，初步判斷靜態(tài)效應(yīng)存在的頻點(diǎn)，選擇一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的頻點(diǎn)段，設(shè)為n，則有：

其中 i是測(cè)點(diǎn)號(hào)；j是頻點(diǎn)號(hào)；ρi為平均視電阻率值。

五點(diǎn)濾波函數(shù)，濾波電阻率值為：

七點(diǎn)濾波函數(shù)，濾波電阻率值為：

校正系數(shù)為：

最后得到新的視電阻率值為：

1.3 視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法

當(dāng)受到靜態(tài)效應(yīng)影響時(shí)，視電阻率曲線呈現(xiàn)為尾支向下，但是視電阻率導(dǎo)數(shù)反應(yīng)的是等值線的橫向特性，是不受靜態(tài)效應(yīng)影響的，因此可用以下校正公式：

其中 α為大于100的任意常數(shù)，D只與各測(cè)點(diǎn)的視電阻率曲線形態(tài)有關(guān)，而與其視電阻率值的大小無(wú)關(guān)，因而不受靜態(tài)效應(yīng)的影響。

用校正后的D作為新的視電阻率值畫(huà)出等值線，異常體的位置為零值或負(fù)值圈閉。

2 算例

作者在本算例中主要采用四邊形剖分、起伏地形二維大地電磁正演模擬進(jìn)行正演計(jì)算。

（1）模型一。在電阻率為100Ω·m的均勻半空間中，地表存在長(zhǎng)100m、寬40m的地表不均勻體，電阻率分別為30Ω·m和1 000Ω·m（見(jiàn)圖1（a））。

圖1（b）為均勻半空間中在地表存在不均勻體時(shí)的正演圖，可以看出，在地表的低阻體和高阻體所在的位置上，均出現(xiàn)了陡立的等值線異常帶，造成一種是陡立斷層或巖脈的假異常。顯然，對(duì)TM模式來(lái)講，靜態(tài)效應(yīng)的影響范圍是從高頻一直延伸至低頻。

圖2（見(jiàn)下頁(yè)）分別采用了四種不同的方法，對(duì)模型一的正演結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)位移校正的結(jié)果圖。對(duì)比下頁(yè)圖2中的（a）、（b）、（c）、（d）可以明顯看出，阻抗相位校正法和空間濾波法對(duì)校正靜態(tài)效應(yīng)均具有一定的壓制作用。顯然，阻抗相位校正法圖2（b）的效果較好，而空間濾波法圖2中的（c）及（d）為校正不足，這是因?yàn)樵谛Ｕ^(guò)程中，需要選擇合適的濾波系數(shù)和窗口寬度，其規(guī)律難于把握。通過(guò)視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法（見(jiàn)下頁(yè)圖2（a）），可真實(shí)反映地下均勻半空間的形態(tài)。

（2）模型二。在上層電阻率為100Ω·m，下層為500Ω·m的地下介質(zhì)中，作者設(shè)置了長(zhǎng)100m寬40m的地表不均勻體，電阻率分別為30Ω·m和1 000Ω·m（見(jiàn)下頁(yè)圖3（a））。

圖1 模型一及正演結(jié)果Fig.1 Model one and forward result（TM）

圖3（b）為層狀模型中在地表存在不均勻體時(shí)的正演圖。可以看出，在地表的低阻體和高阻體所在的位置上，均出現(xiàn)了陡立的等值線異常帶，影響了地下層狀模型的判斷。

通過(guò)阻抗相位校正法和空間濾波法的校正靜態(tài)效應(yīng)得到了一定的壓制，經(jīng)校正可見(jiàn)阻抗相位校正法圖4（b）（見(jiàn)下頁(yè)）的效果較好，而空間濾波法圖4（c）及圖4（d）（見(jiàn)下頁(yè)）為校正不足，這是因?yàn)樵谛Ｕ^(guò)程中，需要選擇合適的濾波系數(shù)和窗口寬度，其規(guī)律難于把握，但都反映出層狀模型。通過(guò)視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法圖4（a）（見(jiàn)下頁(yè)），反映了地下真實(shí)異常形態(tài)，顯示出了地層位置。

3 結(jié)論

（1）作者通過(guò)用阻抗相位校正法和空間濾波法（五點(diǎn)和七點(diǎn)），分別對(duì)二種存在靜態(tài)效應(yīng)的模型進(jìn)行了靜校正，從不同程度上都?jí)褐屏遂o態(tài)效應(yīng)。而相比之下，阻抗相位校正法效果比較好，空間濾波法因?yàn)樯婕暗綖V波系數(shù)和窗口寬度的選擇，規(guī)律比較難于把握。

（2）由于用視電阻率導(dǎo)數(shù)解釋法對(duì)存在靜態(tài)效應(yīng)的模型進(jìn)行解釋?zhuān)軌蛘_反映地下真實(shí)的異常形態(tài)，因此，在實(shí)際資料處理中，需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的情況來(lái)選擇靜校正的方法。

圖4 靜態(tài)校正后視電阻率擬斷面圖（TM模式）Fig.4 Apparent resistivity after static correction（TM）

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book=15,ebook=15

1001—1749（2012）03—0310—04

P 631.3＋25

A

10.3969/j.issn.1001－1749.2012.03.12

楊淼鑫（1988－），女，河北邯鄲人，碩士研究方向?yàn)榈厍蛭锢矸囱菖c成像。

國(guó)家863課題（2009AA06Z108）

2011－07－23 改回日期：2011－11－03