可控源音频大地电磁法规范

❶ 可控源音频大地电磁法是电法还是磁法

电法分好多分支方法，如最常用的激电一般是靠发射AB距大小来改变勘探深度，而可控源音频大地电磁法或者音频大地电磁法一般是用频率来控制勘探深度的

❷ 可控源音频大地电磁测深

依据前面的知识，基于低频成分大地电磁场的MT法主要用于研究地球深部构造。为了更好地研究人类当前采矿活动深度范围内(几十米至几千米)的地电构造，在MT法的基础上，形成了音频大地电磁法(AMT)。其工作方法、观测参数和MT法相同，不过，它观测音频(n×10^-1～n×10³)大地电磁场。因为它的工作频率较高，故其探测深度对资源勘查比较合适，而且生产效率也比MT法高。然而，天然场源并不总能提供足够强的信号，在0.1～10Hz段尤其如此，这给观测造成了困难。为了取得符合质量要求的观测数据，需要采用多次叠加技术，测量时间长，工作效率较低。为了克服AMT法的上述困难，20世纪70年代初，加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的学生M.A.Goldstein提出沿用AMT的测量方式，观测人工供电产生的音频电磁场。由于所观测电磁场的频率、场强和方向可由人工控制，而其观测方式又与AMT法相同，故称这种方法为可控源音频大地电磁法(CSAMT)。

CSAMT采用人工场源有磁性源和电性源两种，实际工作中多采用电性源。电性源CSAMT法的收发距可达到十几千米，因而探测深度较大。在寻找浅部隐伏金属矿，油气构造勘探，推覆体或火山岩下找煤，地热资源勘查和水文、工程地质勘察等方面，CSAMT均取得了良好的地质效果。

4.3.3.1 CSAMT 的分类

根据场源和测量方式的不同可将CSAMT分为以下几类(图4.3.4)：

图4.3.4 常用的CSAMT类型

a—标量CSAET；b—标量CSAMT；c—矢量CSAMT；d—部分张量CSAMT；e，f—张量CSAMT

(1)CSAET

CSAET是Controlled Source Audio-frequency Electrotellurics的简写，称为可控源音频大地电流法。用CSAET时，只布置一个场源，测量一个分量E_x或E_y，或测量一个与被测量电场垂直的水平磁场分量，以计算卡尼亚视电阻率。CSAET只能用于一维构造而且磁场相当均匀的地区的普查工作。

(2)标量CSAMT

标量CSAMT布置一个场源，而在测点同时测量互相垂直的水平电磁场分量(E_x、H_y或E_y、H_x)，并以此计算卡尼亚视电阻率。它具有效率高，成本低的特点，是目前大多数CSAMT工作者采用的测装置。标量CSAMT用于一维或已知构造主轴方向的二维地区，在构造复杂地区，标量CSAMT的成功与否取决于场源和测量方位的选择以及资料采集的密度。例如，一条直线延伸且倾角很陡的断层，如果场源偶极垂直于断层的走向(TM极化)，用标量法可以取得较好的探测效果；但如果场源偶极平行于断层布置(TE极化)，就很难识别断层及其位置。在构造复杂的地区，最好做网格状标量 CSAMT，或者采用矢量或张量CSAMT。

(3)矢量CSAMT

矢量CSAMT也只用一个场源，在测量点观测4个(E_x，E_y，H_x，H_y)或5个(再加一个H_z)电磁场分量。矢量CSAMT可用于研究二维或三维构造，但与张量测量相比，反演的非唯一性较严重。由于矢量测量比张量测量少50%的采集和处理工作，因此其耗费也较低。

(4)张量CSAMT

张量测量要求布置两个场源。因为与天然大地电磁场不同，单场源的电磁场的极化方向是固定的，不能用测量的结果计算张量阻抗要素。因此，必须使用2个极化方向的场源。两个场源既可互相正交布置(图4.3.4e)，也可分开布置(图4.3.4d，f)。用张量测量时，必须记录5个分量(E_x，E_y，H_x，H_y，H_z)。张量CSAMT可提供关于二维和三维地电特征的丰富信息，适用于详查研究复杂地电结构。不过，其生产效率低，所以生产中很少使用。

4.3.3.2 标量CSAMT 测量方式

实际工作中常采用标量CSAMT观测方式。图4.3.5示出了最简单的电性源CSAMT法标量测量的布置平面图。CSAMT的供电偶极距一般为1～3km，通过沿一定方向(设为x方向)布置接地导线AB并向地下供入某一音频的谐变电流。在其一侧或两侧60°张角的扇形区域内，沿x方向布置测线，逐个测点观测沿x方向相应频率的电场分量E_x和与之正交的磁场分量H_y，进而计算视电阻率。由式(4.3.4)的第一式和第四式可得

电法勘探

此式即卡尼亚电阻率表达式。和常规MT一样，如电场的单位取为mV/km，磁场单位取为nT，则式(4.3.14)为

电法勘探

视阻抗相位为观测点上电场和磁场之间的相位差，即

φ_ω=φ_Ex-φ_Hy (4.3.16)

与ρ_ω一样，也可以通过φ_ω的变化规律来研究地下地质情况。事实上，对于满足线性、时不变条件的大地，阻抗Z(ω)和相位φ(ω)可通过希尔伯特变换联系起来。宗吉(K.L.Zonge，1972)曾导出了其间的近似关系式

电法勘探

由式(4.3.17)可以看出，视相位是视电阻率随频率的变化率。因此，利用视相位这一参数可克服CSAMT法中近地表电性不均引起的静位移。

实际测量中，通常用多道仪器同时观测沿测线布置的6～7对相邻测量电极(简称“排列”)间的E_x和位于该排列中部一个磁探头的H_y(图4.3.5)。由于磁场沿测线的空间变化一般不大，故可用H_y近似代表整个排列各测点的正交磁场分量。这样，一次测量便能完成整个排列6～7个测点的观测。

图4.3.5 CSAMT在垂向区测量布置图

❸ 可控源音频大地电磁法应用实例

（一）山西沁水盆地的应用效果

CSAMT法在该盆地的任务是探测奥陶系高阻灰岩顶面的起伏，研究其与上覆地层构造的继承关系，以查明该区的局部构造和断裂分布。野外观测采用AB＝2km的双极源，供电电流为n A～20 A，测量电极距MN＝200m，收发距r＝6km～10km，大于探测目标奥陶系灰岩顶面深度（1km～2km）的三倍。测深点距一般为500m，测深频段为2^－1Hz～2¹²Hz。

图4-8-3示出了一条剖面的工作成果。其中（a）图为经过近场校正（近场校正是指在近区计算的视电阻率发生畸变，需要把它校正到接近大地真电阻率）的视电阻率ρ_S拟断面图。可以看出，由于静态效应（静态效应是指当近地表存在局部导电性不均匀体时，电流流过不均匀体表面而在其上形成“积累电荷”，由此产生一个附加电场，使实测的视电阻率绘制在双对数坐标系会发生上下平移），图上出现了四个陡立等值线异常（49-9，47-18，43-22和41-24点）。它们造成存在陡立断层或岩脉的假象，也使整个断面上的局部构造形态难以辨认。为此，采用空间滤波法作了静校正。对该区实测资料的分析发现，较高频段（2⁶Hz～2⁹Hz）视电阻率变化平缓，标志表层覆盖层下有一厚度、深度和导电性都较稳定的电性层（这与已知的地质和物探资料相吻合）。故作静校正时，选取各测深点f＝2⁶Hz，2⁷Hz，2⁸Hz和2⁹Hz四个频点的实测视电阻率值计算平均视电阻率ρ_S，滤波窗口宽度选为D＝5。图4-8-3（b）是经过空间滤波处理后的

拟断面图，其上已不再存在前述陡立等值线异常带假象，下部反映奥陶系基岩起伏的高阻等值线变得十分圆滑和轮廓清晰。对静校正后的数据做了一维定量解释，结果示于图4-8-3（d）。由图可见，CSAMT推断的石炭-二叠系（C-P）和奥陶系（O）地层界线以及划分出的断层位置，与同一剖面地震勘探的结果吻合非常好。

图4-8-3 山西沁水盆地CSAMT和地震勘探综合剖面图

（a）做了近场校正，但未作静校正的ρ_S拟断面图（单位Ω·m）；（b）做静校正后的

拟断面图（单位Ω·m）；

（c）CSAMT视相位φ_S拟断面图（单位mrad）；（d）地震（实线）和CSAMT（虚线）确定的地层断面

对比图4-8-3（a）、（b）、（c）、（d）可以看出，静校正后的

拟断面图也大体上能反映地下构造形态（c）图，而且没有（a）图那样复杂的陡立等值线异常带。另一方面，图4-8-3（c）的下部φ_S等值线十分平缓，对地下构造反映不很清楚。这说明单纯利用相位资料作解释或作静校正，有可能遗漏或模糊地下实际存在的横向电性变化。

（二）新疆阿舍勒铜矿的应用效果

图4-8-4 新疆阿舍勒铜矿2875线CSAMT法视电阻率拟断面图

（a）作了静校正，但未作静校正的ρ_S/（Ω·m）拟断面图；

（b）作了静校正和静校正的

（Ω·m）拟断面图

新疆阿舍勒铜矿是与潜火山作用有特殊密切关系的潜火山热液黄铁矿型铜矿床。矿石富含黄铁矿，为良导电体，是CSAMT法有利的找矿目标。图4-8-4是根据该矿2875线CSAMT法观测结果，整理出的视电阻率拟断面图（收发距r＝6.1km，测量电极距MN＝测点距Δx＝50m）。其中，（a）图经过近场校正，但未做静校正，在零乱和总趋势呈陡立的ρ_S等值线背景上，可划分处四个局部低阻异常和若干个高阻圈闭，很难作推断解释。为校正明显存在的静态效应，对（a）图所示资料用空间滤波法作了静校正。考虑到该区最高频（f＝2¹²Hz）的观测质量较差，选用f＝2¹¹Hz，2¹⁰Hz和2⁹Hz三个频点的实测ρ_S值计算各测深点的平均视电阻率ρ_S，并以D＝5的窗口做空间滤波。（b）图是经过校正后的

拟断面图，图中没有贯穿整个频段的陡立等值线，清晰地呈现出两个局部低阻异常（20号点下的50Ω·m低阻闭合圈是静校正不完全留下的静态效应“痕迹”，不将其作为有意义的异常）。其中，1号测点下的低阻闭合圈，与钻探控制的已知富矿相对应；13号点下的低阻是新发现的异常。结合其他地质、物化探资料，推断此低阻异常是地下存在良导电含铜黄铁矿体的反映。用Bostick法对13号点经过近场和静位移校正后的视电阻率测深曲线作半定量解释，得良导体上顶埋深约为200m。据此，向主管部门提交了异常验证申请报告。钻探在180m～206m打到了约20m的黄铁黄铜矿体。这个例子进一步展现了CSAMT法寻找深部隐伏矿的前景。

近年来由美国EMI和Geometrics公司推出的主动源与被动源相结合的EH-4电导率成像系统已在国内使用，并在干旱、半干旱及沙漠地区找水取得了明显经济效益和社会效益。

该法是将人工可控电磁场源与天然电磁场源联合应用的一种频率测深法。前者的频率范围10kHz～100kHz，后者的频率范围0.1Hz～1000Hz。即用可控源（高频）探测浅部，用天然源（低频）探测深部。人们将这种CSAMT法与MT法相结合的方法称为“混场源法”。这里不对其作详细讨论。

❹ 可控源音频大地电磁测深法( CSAMT)

使用美国Zong公司生产的GDP－32Ⅱ多功能电法仪，可以同时采集7个电场信号和一个磁场信号，本次工作便使用了这种标量测量的工作方式，测量频率从1～8192Hz，满足本次探测对深度的要求。

发射场源位于测区西南侧，为了防止阴影效应的影响，我们避开了当地较大规模的水系，场源位置选择在测区西北部的山坳中，如图7－4所示，供电电极AB的方向359°，与测线基本平行，供电偶极子长度为850m，AB的坐标分别为:A(22513，68195)，B(22711，67420)，测区中心与发射场源的距离为4km，整个测区均位于场源中轴线±15°范围内。完全满足CSAMT法对场源的要求。

图7－4 可控源音频大地电磁测深工作布置示意图(详见图7－8)

为了消除静态效应的影响，本次测量采用电磁排列剖面法(EMAP)标量测量，同时采集6个电场，1个磁场。主要工作参数如下:

1) 接地偶极距(AB):850m;

2) 最大收发距:4160m;最小收发距:3960m;

3) 最大发射电流:12A，高频最小电流3A;

4) 工作频率范围:1～8192Hz;

5) 接收偶极子(MN):20m;

图7－5是铜山13线140号、120号和190号测点场区分布图，远区数据在5.64～8192Hz;过渡带低谷数据在1.41～5.64Hz之间，近区数据仅仅是1Hz，可见8Hz以上的数据都满足平面波的要求，说明场源布置科学合理。

1.前山南测区13线CSAMT资料分析

图7－6中，从电阻率断面图中可以看出，剖面电阻率从上到下大致分成三个层位，在剖面上部靠近大号点一侧电阻率较高，电阻率值大约在300～2000Ω·m之间，推测为灰岩的反应;在剖面中部有一个低阻区间，呈条带状向下延展，电阻率较低，约在50～200Ω·m之间，推测为矽卡岩化大理岩的反应，该低阻异常标高在－400～－600m之间，倾向南东，视倾角约为40°，矽卡岩化大理岩边界和花岗岩边界共同构成了有利的成矿空间，在这个成矿空间内，电阻率相对更低的部位推测为富矿体产出区;在剖面下部电阻率表现为中阻，电阻率值大约在300～500Ω·m之间，推测为下伏岩体的反应。

图7－5 铜山CSAMT场区分布

图7－6 铜山铜矿前山南13线CSAMT可控源音频大地电磁测深二维反演剖面图

该断面图分层较清晰，物探推测接触带岩体一侧边界与工程控制的岩体边界相互交错，向下延展，在大号点附近，推测边界有向上抬升的趋势，与实际边界差别较大，推测与该处矿体逐渐尖灭，矿化作用逐渐变弱有关;物探推测接触带围岩一侧的边界与地质推测矽卡岩化大理岩的边界也存在相互交错现象，且在大号点附近推测边界较实际边界高，这也与矿化作用变弱有关。

2.前山南测区19线CSAMT资料分析

该剖面从居民区内穿过，从电阻率断面图(图7－7)中可以看出，剖面电阻率从上到下大致分成四个层位，第一个层位位于标高50～－200m之间，电阻率值较低，约在50～100Ω·m之间，推测为近地表覆盖层或断裂破碎带的反应，也不排除是人文干扰的影响;在剖面中上部靠近大号点一侧电阻率较高，电阻率值大约在200～2000Ω·m之间，推测为灰岩的反应;在剖面中部有一个低阻区间，呈条带状向下延展，电阻率较低，约在50～100Ω·m之间，推测为矽卡岩化大理岩的反应，该低阻异常标高在－400～－900m之间，倾向南东，视倾角约为45°;矽卡岩化大理岩边界和花岗岩边界共同构成了有利的成矿空间，在这个成矿空间内，电阻率相对更低的部位推测为富矿体产出区;在剖面下部电阻率表现为中阻，电阻率值大约在200～800Ω·m之间，推测为下伏岩体的反应。

图7－7 铜山铜矿前山南19线CSAMT可控源音频大地电磁测深二维反演剖面图

该断面图分层较清晰，物探推测接触带岩体一侧的边界与工程控制的岩体边界在小号点附近基本重合，在大号点附近，推测边界要比实际边界低;物探推测接触带围岩一侧的边界与地质推测矽卡岩化大理岩边界在小号点较吻合，大号点方向推测界面比实际界面略低，推测与该处矿化较弱造成的电阻率较高有关。

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❻ 直流电法仪和可控源音频大地电磁法的最大区别

最简单的说法，都是对大地电磁测量法处理时的只是一个是用的交流一个是用的直流的电源吧。

❼ 音频可控源大地电磁测深探矿

（一）找矿方法的有效性

由于火山岩地区本身Cu、Zn等热液成矿元素丰度值较高，地球化学测量难以浓缩找矿靶区，特别是分散流测量由于分散流本身的位移，难以提供进行勘查工作的准确选区。作为与海相火山作用有关的热液金属硫化物脉状或层状矿体，其显著的导电性和磁性特点，提供了通过磁、电物探技术手段确定其深部存在与否和空间位置的前提。因此，块状硫化物矿床的面积性勘查工作，磁、电方法是极为有效的手段选择，面上确定含矿异常后，利用高精度电、磁方法（音频可控源大地电磁测，CSAMT）确定矿体延伸，提高评价效率和效果。

采集矿区中岩、矿石标本进行电阻率（ρ）和极化率（η）等物性参数测定（表5-8），发现含铜黄铁矿、铜矿石具有较高的极化率，其均值大于40%，块状铜矿石电阻率＜10Ω·m，是引起视极化率和电阻率异常的主要因素，为本区开展电法工作提供了物理前提。区内除炭质板岩，千枚岩外其他围岩极化率均较低，在激电工作中表现为背景场。虽然个别炭质板岩和千枚岩有较高的极化率，但其平均极化率较低。另一方面，由于炭质岩其含炭量通常不是很高，且含炭岩层常具板状分布，其电阻率一般大于块状矿石的电阻率。因此，在地质解释中可根据异常形态和异常相对大小区分炭质岩层。

表5-8 肃南县石居里Ⅵ号沟岩、矿石物性参数统计表

（二）石居里Ⅵ号沟CSAMT异常分析

首先由视极化率平面图上可以看出，该区出现3个明显的视极化率异常（分别编号为M1、M2、M3）。M1异常位于ZK1孔西侧，以97/3为中心，异常长130m，宽50m，近南北走向，异常最大值28.4%；M2异常位于ZK1孔东侧，以109/3为中心，异常长180m，宽60m，走向约210°，异常最大值26.6%。由附图5-2可以看出该异常由两部分组成，即在视极化率剖面图上是双峰；M3异常：位于测区南西侧，异常处在高背景区之上，以141/1为中心，异常长200m，宽120m，走向约160°，异常最大值42.4%。

由可控源音频大地电磁测深反演电阻率平面图（-100～-200m）上可以看出（图5-12），在M1～M2异常区段出现3个电阻率异常，异常编号分别为R1、R2和R3。R1异常，长120m，宽40m，近南北走向，两端未封闭，与M1异常基本重合；R2异常，长160m，宽60m，走向约210°，两端未封闭，异常部分与M2异常重合；R3异常，长约80m，宽40m，近南北走向，异常与M2异常以东较弱且范围较小的极化率异常对应。

图5-12 石居里Ⅵ号沟物探平面图

对比已知地质资料发现，R1、R2和R3异常均与断层、矿化和蚀变有关。另一方面，三个异常的电阻率均低于围岩电阻率，可以推断R1、R2和R3异常均由矿体或矿化体引起的矿致异常，三个异常向下延伸均超过300m（图5-13）。通过物探工作，已经清楚地查明已知矿体的范围和向下延伸情况，发现两个未知矿体（R2和R3异常），并对其实施了空间定位。值得注意的R2异常东侧111/3为中心的高极化率，相对低阻异常，与其他异常相比，由于电阻率相对较高，且是板状，不能排除为炭质岩层引起的异常，应在进一步工作中予以验证。新发现的M3异常是值得注意的异常，需进一步评价和验证。

❽ 可控源音频大地电磁法（CSAMT）的方法原理及特点

CSAMT方法工作时通过人工可控制的激励场源，向大地发送不同频率的交变电磁场，观测位置处于距场源较远地段，一般大于勘探深度的3倍到5倍（依据目标勘探深度和采用的观测装置而定），通过观测不同频率的正交电、磁场分量及其阻抗相位差，计算出不同频率的视电阻率。由于不同频率的电磁场具有不同的趋肤深度，频率越高趋肤深度越浅，反之则越深。趋肤深度与地下地质体的导电性有很大关系，导电性越好趋肤深度越浅，反之则越深。因而不同频率的视电阻率、相位就反映了不同深度的地电信息。经过数据预处理、反演计算，最终得到勘察地段的地电模型，通过研究电性空间分布特征做出地质上的分析，进而为工程设计提供深部地质资料。

CSAMT方法具有如下特点：

1）勘探深度范围大。一般勘探深度可达2～3km，根据不同的勘探目的及当地的地电条件，合理选择收-发距离及观测频率范围，可以达到勘探的目的。

2）分辨力较强。CSAMT方法横向分辨能力受接收电极间距离（MN）影响，且与地质体的规模及电性特征有关，一般横向分辨率为接收偶极距的1/2；纵向分辨率（电性层或目标体的厚度与埋深之比）可达到10%，但受地形及地质情况不同影响，实际纵向可识别能力可能较低。

3）低阻敏感。由于CSAMT方法使用的是交变电磁场，可以穿过高阻盖层，对高阻背景中的深部低阻反映效果较好。

4）抗干扰能力强。与其他频率域电磁法相比，由于CSAMT方法采用了人工可控发射源，发射功率达到30kW，能获得较强的信号，对压制干扰有较好效果。

5）效率高。在实际工作中，一般采用几个电道对应一个共用磁道的方式，因此工作起来更显快捷、灵活。

❾ 可控源音频大地电磁法（CSAMT）的应用

（一）CSAMT的仪器设备和野外工作方法

1.仪器设备

CSAMT仪器的主机：目前主要有美国ZONGE公司生产的GDP-32和加拿大凤凰公司生产的V8多功能电法仪。

CSAMT的仪器应该具有实时处理的数字化仪,频率范围要求从0.1～2000Hz。为了使用更为有效,仪器应为多道的。最高采样率要求达到0.25ms,每道都要用去假频滤波器和抑制电源干扰的滤波器,同时整机的特性必须噪声低、输入阻抗高、道间干扰小。CSAMT的电源应该能提供频率范围很宽的、高稳定度的标准波形的电源,其输出电流为20～100A,电压高达1000V。为了获得高质量的相位资料,供电设备和测量装置之间必须有同步设备。

2.野外工作方法与技术

（1）工作布置

标量测量的野外工作布置如图3-25所示。CSAMT的供电偶极距一般为1～3km长,测点距供电偶极的距离（收—发距）5～10km。一般用不极化电极接收电场,其电极距10～300m不等。接收的磁场信号经绝缘线输送到接收器中与电场同时记录。

（2）最佳测量分量和位置的选择

实际工作中,如供电偶极布在x方向,一般选E_x/H_y作为标量CSAMT的测量值,称供电偶极的赤道区为“垂向区”,轴向区为“共轴区”的话,则在垂向区r＞4δ为远区,在共轴区r＞5δ为远区。用E_x、H_y装置在垂向区工作时,图中测区部分为测量E_x、H_y,计算标量ρ_xy的最佳区域。用E_x、H_y装置在垂向区工作时（图3-25）,不但场的信号强,而且野外工作也方便。不仅测站移动时不需要重新定向,就是布极和布线也都很方便,因此,在垂向区测量E_x、H_y分量,是标量CSAMT最常应用的装置。

（3）影响观测质量的几个因素

地形和表层电性不均匀的影响：所有需要测量电场分量的电法勘探方法都受到地形和表层电性不均匀的影响,CSAMT也不例外。理论和实际都证明,山谷和表层低阻区具有高电流密度,相反在山峰和表层高阻区具有低电流密度。前者导致视电阻率升高,后者则引起视电阻率降低。因此,在工作设计和测点布置时必须认真考虑地形和地表层不均匀的影响,或者在测量时设法避开,或者在测量之后进行校正。如果采用后者,在校正之前就必须区分哪些是地形,哪些是表层不均匀给测量结果带来的影响。

场源对CSAMT测量结果的影响：场源对CSAMT测量结果的影响是十分明显的,尤其是近场区和过渡区测量的影响。在保证信号有一定强度的情况下,应尽量在远区测量。实际工作时如果出现了在过渡区测量的情况（特别是高阻区、低频段时）,解释过程中也必须进行校正。场源的影响,本质上就是非平面波的影响,因为近区和过渡区,由人工场源产生的波都不是平面波。除此而外,场源下面或场源和测点下面复杂的地质构造,也会导致近区、过渡区甚至远区电磁场的畸变,这种畸变也表现为非平面波。

（二）资料处理及解释

现在的CSAMT仪器都是数字式仪器,采集的所有数据都存贮在磁带（盘）上以备进一步处理。实际记录的数据有：电场振幅和相位,磁场振幅和相位。目前用于生产的大多数CSAMT仪器都具有实时或现场处理软件,可将所采集的电磁场数据整理为CSAMT所需的物理量,如视电阻率ρ_ω及相位φ等,这些是CSAMT资料解释的基础和依据。由于在远区CSAMT和MT不仅原理相同,而且资料的处理和解释也有许多共同之处,因此,这里我们只讨论近场源影响及其校正问题。

如前所述,只有远区场才近似大地电磁场,计算视电阻率Cagniard公式才有效。一般,当发射偶极与接收点之间的距离r≥3δ时,CSAMT的场才具有平面电磁波的特性。但是,穿透深度δ不仅与电阻率有关,而且与电磁波的频率有关,实际工作时很难保证在一个测深点上所有频率都具有平面电磁波的特性。多数CSAMT测量得到中间区及开始进入近区的数据。因此,本方法关键问题是如何实现近区场和过渡场效应的改正问题,从而计算卡尼亚视电阻率。如果在不同区（近场区、过渡区和远场区）,我们都用Cagniard公式计算电阻率,结果会怎样呢?

图3-26是均匀介质表面CSAMT的Cagniard视电阻率曲线。在近区,它呈45°直线的渐近线。

图3-26 均匀半空间表面Cagniard视电阻率曲线（介质电阻率1000Ω·m）

同理,如不分近区和远区,都用

电法勘探技术

计算,则可得如图3-27所示的视电阻率曲线。

这里k（r）是收发距r的函数,收发距r越小,k（r）值越大。由图3-27可以看出,此时在远场区视电阻率曲线呈30°渐近线。

图3-26和图3-27清楚地表明,在远场区用Cagniard公式和在近场区用式（3-39）计算的视电阻率都是正确的,都等于均匀介质的真电阻率。然而在过渡区关系却比较复杂,呈如图3-28所示的过渡三角形形态。理论研究说明,均匀半空间的电阻率的高低与过渡三角形的形态和大小无关,但过渡三角形的形状和大小却是收发距的函数。收发距大则三角形小,反之三角形大,这是一个十分有益的结论。它表明,只要收发距r不变,就可利用同三角形对过渡场的影响进行校正。

电法勘探技术

基于上述讨论,近场区、过渡区CSAMT资料一阶校正法的步骤如下：

第一步,用式（3-39）和式（3-38）计算每个频率之近场区和Cagniard视电阻率；第二步,计算两条视电阻率曲线之过渡三角形,并对过渡区进行校正；

第三步,在过渡三角形低频一边用近场区视电阻率曲线,高频一边用Cagniard曲线,而过渡三角形区用上述方法校正过后的曲线构成一条新的CSAMT视电阻率曲线,即经非平面波校正后的视电阻率曲线。

CSAMT的资料解释也分定性和定量两大阶段,具体解释方法与常规MT相似,故不再重复。

图3-28 过渡三角形

（三）应用实例

野外工作使用美国ZONGE公司生产的GDP-32多功能电法仪,发射系统采用功率30kW,一般选择供电极距AB＝1000～1500m,收发距5～6km,测量极距MN＝20m。电阻率反演采用光滑模型反演方法,利用反演电阻率断面图进行地质解释。

在隧道勘察中,首先进行地质及物性资料的研究,结合CSAMT方法的特点及地质目的建立异常识别标志。断裂破碎带由于岩体破碎空隙度大,一般会充水或成为地下水的运移通道,电阻率一般呈低阻条带显示,受其影响周围裂隙一般较发育,影响带较宽；岩性分界线（两种岩性有较大差异时）一般会表现为两侧介质电性有明显差异,或数值可能接近但两侧曲线形态有明显不同；深部富水带一般会呈低阻层分布或较大规模的低阻圈闭异常。

龙井隧道地层主要是三叠系的石英砂岩、砂砾岩、粉砂岩、碳质粉砂岩、泥质粉砂岩以及二叠系的碳质粉砂岩、泥质粉砂岩及细砂岩,北东向、东西向断裂发育区根据电阻率异常进行了构造划分,发现多处低阻条带异常,电阻率小于300Ω·m或呈明显相对低阻显示,推断为断裂破碎带或裂隙发育带,结果与钻孔钻遇结果吻合非常好,如图3-29、图3-30所示。

图3-29 龙井隧道CSAMT反演电阻率及地质解释

图3-30 龙井隧道地质断面图（左线）