近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)CSAMT一維反演的影響分析

■盧　蕾　劉　登　董志泉　徐揚(yáng)威（內(nèi)蒙古自治區(qū)第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)CSAMT一維反演的影響分析

■盧蕾劉登董志泉徐揚(yáng)威
（內(nèi)蒙古自治區(qū)第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000）

CSAMT是由MT發(fā)展而來，但MT的很多成熟理論CSAMT還不能完全應(yīng)用，其主要原因在于人工控制源帶來的一系類效應(yīng)，CSAMT的幾種效應(yīng)主要有：靜態(tài)效應(yīng)；近場(chǎng)效應(yīng)；場(chǎng)源效應(yīng)；陰影效應(yīng)及地形效應(yīng)，其中近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)可控源測(cè)深效果的好壞起著非常重要的作用，所謂近場(chǎng)效應(yīng)是因?yàn)镃SAMT的場(chǎng)源距離是有限的，當(dāng)發(fā)射的頻率降低到一定程度時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)的一次場(chǎng)已不是平面波，而是平面波和地層波兩種波的疊加，這種非平面波效應(yīng)稱為近場(chǎng)效應(yīng)，在用觀測(cè)到的數(shù)據(jù)做一維反演時(shí)必須對(duì)近場(chǎng)效應(yīng)作近場(chǎng)校正，這樣反演的結(jié)果才能真實(shí)的反映地下的地電特征。

CSAMT近場(chǎng)效應(yīng)平面波反演近場(chǎng)校正

CSAMT法是采用可以控制的人工場(chǎng)源的一種方法，常用的場(chǎng)源有兩種：一種叫水平電偶極子，是指用一定長度的導(dǎo)線直接連接供電電極；另外一種稱為垂直磁偶極子，是指將交變電流直接供入一個(gè)不接地的水平線圈作為場(chǎng)源。在實(shí)際應(yīng)用中我們常用的是水平電偶極子場(chǎng)源。在介質(zhì)中的電磁波為橫波場(chǎng)，在實(shí)際測(cè)量中需要測(cè)量的參數(shù)是兩個(gè)正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，當(dāng)以水平電偶極子作為場(chǎng)源時(shí)，則在導(dǎo)線上產(chǎn)生的電磁波向各個(gè)方向傳播，其傳播的途徑主要途徑為地面波和地層波兩種，而我們需要研究的是近乎垂直入射的地面波又稱水平極化平面波，根據(jù)地層波的作用程度，可劃分出波區(qū)和S區(qū)（測(cè)深曲線呈S形態(tài)已無法分辨地層的地電特征），當(dāng)收發(fā)距r》λ1/2Π時(shí)，定義為波區(qū)，這時(shí)地面波對(duì)觀測(cè)值起主導(dǎo)作用，地層波不起作用；當(dāng)收發(fā)距r≤λ1/2Π時(shí)，定義為S區(qū)，地層波對(duì)觀測(cè)值起主導(dǎo)作用。考慮到最大勘探深度與收發(fā)距r的關(guān)系，我們定義r》6H時(shí)認(rèn)為地層波的影響已經(jīng)消失，但當(dāng)發(fā)射頻率f大大降低后，地層波的影響又會(huì)加大，這樣導(dǎo)致電磁波對(duì)地層的垂向分辨率降低，所以我們規(guī)定收發(fā)距r同時(shí)滿足r》6H且r》λ1/2Π時(shí)，CSAMT測(cè)得的測(cè)深曲線為完全波曲線，這時(shí)的場(chǎng)區(qū)我們稱為遠(yuǎn)場(chǎng)；當(dāng)r》6H但r≤λ1/2Π時(shí)，這時(shí)的場(chǎng)區(qū)為過渡區(qū)；地層波和地面波同時(shí)起作用，電磁波垂向分辨低，當(dāng)r《H時(shí)，場(chǎng)區(qū)為近區(qū)，在近區(qū)測(cè)量時(shí)，其測(cè)深曲線已經(jīng)無法完成地質(zhì)探測(cè)任務(wù)，在實(shí)際工作中所測(cè)數(shù)據(jù)不可用。

當(dāng)場(chǎng)源發(fā)射頻率降低到一定程度時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)接收到的一次場(chǎng)已經(jīng)不是平面波，這種非平面波效應(yīng)稱為近場(chǎng)效應(yīng)。因地下電磁波衰減和距離有關(guān)，在一定的距離外，地下電磁波衰減為0，變?yōu)槠矫娌ǎ业叵码姶挪ㄋp和頻率有關(guān)，高頻時(shí)地下電磁波衰減為0，觀測(cè)到的是平面波即地面波，低頻時(shí)，地下電磁波衰減不為0，觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到的電磁波是地層波與地面波的疊加，為球面波，這樣降低了電磁波的垂向分辨能力。均勻大地低阻基底時(shí)CSAMT標(biāo)準(zhǔn)曲線為：遠(yuǎn)區(qū)視電阻率由第一層的電阻率向低阻變化，相位由45度上升，近區(qū)視電阻率接近45度漸進(jìn)線，相位趨于0，過渡區(qū)介于遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)之間；均勻大地高阻基底時(shí)CSAMT標(biāo)準(zhǔn)曲線為：遠(yuǎn)區(qū)視電阻率等于第一層的電阻率，相位為45左右，近區(qū)視電阻率接近45度漸近線，相位趨于0，過渡區(qū)視電阻率曲線有個(gè)“負(fù)尖峰”急上急下，在做一維反演時(shí)容易把這個(gè)“負(fù)尖峰”反演成低阻層而對(duì)解釋造成誤解，在實(shí)際測(cè)量中我們常遇到的情況都是基地高阻，因?yàn)榻鼒?chǎng)效應(yīng)，均勻半空間的卡尼亞電阻率不等于真電阻率；因?yàn)榻鼒?chǎng)效應(yīng)，均勻大地高阻基地時(shí)，視電阻率曲線會(huì)出現(xiàn)負(fù)尖峰和低頻45度變化的現(xiàn)象，這樣在做一維反演時(shí)，反演出的視電阻率容易出現(xiàn)高低高的現(xiàn)象，讓人誤以為中間一層為低阻層，實(shí)際上時(shí)因?yàn)闆]做進(jìn)場(chǎng)校正而反演出的負(fù)尖峰現(xiàn)象。而在均勻大地低阻基地時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)場(chǎng)效應(yīng)的作用，遠(yuǎn)區(qū)的長度會(huì)被延長，這樣在解釋數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)很多假異常，增加了解釋的難度。所以近場(chǎng)校正對(duì)CSAMT一維反演有非常重要的意義。

近場(chǎng)校正的目的是把非平面波的響應(yīng)校正成平面波的響應(yīng)，以便用成熟的大地電磁理論來反演解釋理論不是很成熟的CSAMT數(shù)據(jù)，但理論上講，實(shí)現(xiàn)的可能性近乎為零，目前我們所謂的進(jìn)場(chǎng)校正，是計(jì)算嚴(yán)格意義下的CSAMT視電阻率。

采集原始數(shù)據(jù)的精度決定了反演的精度，提高了原始數(shù)據(jù)的精度等于提高了反演的精度。在CSAMT的實(shí)際應(yīng)用過程中，近場(chǎng)效應(yīng)不可避免，怎樣在有近場(chǎng)效應(yīng)的前提下，提高數(shù)據(jù)的采集精度是我們值得考慮的問題，首先合理的收發(fā)距是關(guān)鍵因素之一，收發(fā)距越大，曲線進(jìn)入過渡區(qū)晚，數(shù)據(jù)的有效性越強(qiáng)，所以在保證高信噪比的情況下，收發(fā)距是越大越好的；其次，選擇合適的頻率分布密度和頻率間隔寬度也很重要，頻率間隔太大，深度分辨率會(huì)降低，間隔太小，單一頻點(diǎn)疊加次數(shù)變少，信噪比低，數(shù)據(jù)質(zhì)量不好；最后，要保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的真實(shí)可靠性，在合理的收發(fā)距和合適的頻點(diǎn)基礎(chǔ)下，盡量采用一個(gè)電道對(duì)應(yīng)一個(gè)磁道的觀測(cè)方法，而擯棄以前的一磁道多電道的傳統(tǒng)做法。

[1]可控源音頻大地電磁法理論與應(yīng)用/石昆法著.-北京：科學(xué)出版社，1999.10.

[2]可控源音頻大地電磁數(shù)據(jù)正反演及方法應(yīng)用/底青云，王若等著.-北京：科學(xué)出版社，2008.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-199-1