劉偉

(東北煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì),遼寧沈陽(yáng) 110101)

CSAMT靜態(tài)效應(yīng)校正方法研究

劉偉

(東北煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì),遼寧沈陽(yáng) 110101)

可控源音頻大地電磁法(CSAMT),多用于深部隱伏金屬礦、油氣構(gòu)造勘查、地?zé)豳Y源勘查等。而地表局部電性的不均勻會(huì)在大地電磁測(cè)深過(guò)程中產(chǎn)生靜態(tài)效應(yīng)。為提高勘探數(shù)據(jù)的質(zhì)量,本文從CSAMT方法和靜態(tài)效應(yīng)原理出發(fā),建立空間濾波、中值濾波和EMAP濾波處理靜態(tài)效應(yīng)的模型,并對(duì)實(shí)際資料進(jìn)行處理,結(jié)果表明合理選擇濾波方法可以消除靜態(tài)效應(yīng),提高信噪比。

CSAMT 靜態(tài)效應(yīng) 空間濾波 中值濾波 EMAP濾波

可控源音頻大地電磁法(CSAMT)在尋找深部隱伏金屬礦、油氣構(gòu)造勘查、地?zé)豳Y源勘查等方面取得了良好的應(yīng)用效果。但是由于地表存在局部電性的不均勻，在勘探過(guò)程中會(huì)形成一種電荷積累的效應(yīng)，從而造成視電阻率曲線發(fā)生上下移動(dòng)，也就是常說(shuō)的靜態(tài)效應(yīng)。本文通過(guò)建立CSAMT靜態(tài)模型，選擇不同的靜態(tài)校正方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜校正，以分析靜態(tài)效應(yīng)校正方法的適用性。

1 原理

1.1 CSAMT原理

CSAMT是基于電磁法理論和麥克斯韋方程組，在音頻大地電磁法和大地電磁法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種人工源頻率域測(cè)深方法。Cagniard給出了CSAMT方法的卡尼亞視電阻率方程和趨膚深度公式：

1.2 靜態(tài)效應(yīng)原理

靜態(tài)效應(yīng)是大地電磁測(cè)深過(guò)程中，由于地表局部電性不均勻，產(chǎn)生電荷積累效應(yīng)，從而使電場(chǎng)畸變，突出表現(xiàn)為頻率—視電阻率曲線在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中發(fā)生移動(dòng)。靜態(tài)效應(yīng)的主要特點(diǎn)包括：(1)靜態(tài)效應(yīng)只影響電場(chǎng)數(shù)據(jù)，不影響磁場(chǎng)數(shù)據(jù)；(2)靜態(tài)效應(yīng)會(huì)使視電阻率曲線發(fā)生上下偏移，但不改變形態(tài)和相位。

1.3 靜態(tài)效應(yīng)校正方法原理

1.3.1 空間濾波法

圖1 模型靜態(tài)效應(yīng)校正方法對(duì)比分析圖

圖2 東北某礦靜態(tài)效應(yīng)校正結(jié)果分析圖

利用空間濾波法作靜態(tài)效應(yīng)校正的基本思路是認(rèn)為地下電性異常體和地表局部電性不均勻體引起的視電阻率沿測(cè)線變化是不同的，因此采用低通濾波器作空間濾波，可抑制高頻靜態(tài)效應(yīng)。

1.3.2 中值濾波法

中值濾波是在空間濾波法的基礎(chǔ)上，采用中位法對(duì)濾波窗口內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定頻率進(jìn)行排序，然后選擇中位數(shù)作為測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的方法。

1.3.3 EMAP濾波法

電磁陣列剖面法(EMAP)是依靠密集數(shù)據(jù)，采用低通濾波方法消除淺部電性橫向不均勻性和地形起伏造成的靜態(tài)影響的處理方法。其實(shí)質(zhì)仍然是低通濾波，但處理的數(shù)據(jù)既可以是波數(shù)域數(shù)據(jù)，也可以是空間域數(shù)據(jù)。

2 靜態(tài)模型分析

以均勻半空間中低阻靜態(tài)模型數(shù)據(jù)為例，設(shè)不均勻體寬50米，厚50米，頂部埋深分別為0米、50米、100米、150米和200米，大地電阻率為50Ω.m，靜態(tài)低電阻率為10Ω.m，測(cè)深點(diǎn)38個(gè)，頻率點(diǎn)14個(gè)。結(jié)合靜態(tài)效應(yīng)校正方法，給出靜校結(jié)果，如圖1。

比較分析空間濾波法、中值濾波法、EMAP濾波法的模型應(yīng)用效果，從圖1可知，空間濾波法能很好地抑制高頻特性的靜態(tài)效應(yīng)，適用于任意電性結(jié)構(gòu)，但參數(shù)選擇不當(dāng)會(huì)造成校正過(guò)量或校正不足；中值濾波法適用于地下陡立電性分界面，且不改變階躍函數(shù)的空間位置和形態(tài)；EMAP濾波法可以自由選擇濾波窗口，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理方法，能有效地消除靜態(tài)效應(yīng)。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

東北某礦區(qū)CSAMT收發(fā)距為6Km，測(cè)點(diǎn)距為50m，測(cè)量電極距50m，測(cè)深頻率為12～4096Hz，如圖2(a)可以看出，存在靜態(tài)效應(yīng)，造成存在陡立斷層或巖脈的假象。利用靜態(tài)校正方法對(duì)靜態(tài)效應(yīng)進(jìn)行校正，校正結(jié)果如圖2(b)～2(d)。

從圖2可知，通過(guò)濾波處理后，不存在陡立面假象異常，靜態(tài)效應(yīng)得到了壓制和削弱，層狀構(gòu)造突顯出來(lái)，低阻異常也得到了明顯的突出。

4 結(jié)語(yǔ)

可控源音頻大地電磁法在勘探過(guò)程產(chǎn)生的靜態(tài)效應(yīng)會(huì)給后期的資料處理解釋帶來(lái)嚴(yán)重的影響，為提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，從空間濾波法、中值濾波法和EMAP濾波法的原理出發(fā)，通過(guò)模型和實(shí)際資料驗(yàn)證，分析靜態(tài)效應(yīng)校正方法的適用性和有效性，結(jié)果表明通過(guò)合理選擇濾波方法可以消除靜態(tài)效應(yīng)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

[1]閻述,陳明生.頻率域電磁測(cè)深的靜態(tài)偏移及校正方法[J].石油地球物理勘探,1996,31(2):238-247.

[2]強(qiáng)建科,阮百堯,熊彬.淺部不均勻體對(duì)目標(biāo)體電阻率異常影響的研究[J].地球物理學(xué)報(bào),2004,47(3):542-548.

[3]李金銘.地電場(chǎng)與電法勘探[M].北京:地質(zhì)出版社.