Question

频率测深工作中的几个技术问题

Answer 1

4.3.6.1 装置类型及尺寸的选择

在频率测深中正确地选择装置及其尺寸是非常重要的，直接关系到频率测深的效果。如果频率测深应用于地质构造横向变化相对缓慢的、地层平缓起伏的情况，如石油、煤田勘探中，其主要目的是确定地层厚度的横向变化，则应该选择赤道偶极装置。在使用赤道偶极装置时，记录点为发射电极和接收电极中心连线的中点；改变测点时，发射电极和接收电极均同步移动。这种对于记录点位置的规定源于互换原理，即把发射电极和接收电极互换，得到的测深曲线不变。实际上，测深曲线是发射电极附近、接收电极附近以及它们之间广大区域介质电性的综合反映，因此，将记录点定为AB和MN中点连线的中点是比较合适的。在地质构造横向变化相对缓慢的、地层缓起伏的地区，使用赤道偶极装置做频率测深容易取得较好的效果。

但面对地质构造横向变化相对剧烈的情况(如金属矿区)，做电磁测深的主要目的是确定地质构造的横向变化，还无法对定量地确定构造深度过分关注，则应该选择“CSAMT”装置。因为使用这种装置做剖面工作时，发射电极固定不动，这样，当测量电极在测线上移动测量时，就在测量一个固定分布的电磁场沿测线的横向变化。虽然某个测点电磁场随频率的变化是发射电极附近、接收电极附近以及它们之间广大区域介质电性的综合反映，但同一频率电磁场沿测线的横向变化却能较好地反映测线下方地质构造的横向变化。

正确地选择装置的尺寸也是非常重要的。首先就是要正确地选择收-发距，其原因在于：首先，随着收-发距的减小，能迅速提高信噪比，因为接收点的电磁场强度与收-发距的3～4次方成反比，电磁场强度随收-发距的变化急剧变化，当收-发距很大时电磁场值变得很小，故对其测量精度下降；其次，随着收-发距的减小可缩小体积效应范围，从而增加研究地电断面的详细程度，提高横向分辨率。然而当收-发距减小到某一界限(例如，小于2.5～3倍研究深度)时，频率测深曲线的一些重要特征，如极值点、曲线的上升或下降角度等均变得不明显了，给解释带来困难。而随着收-发距的增加，这些特征变得明显起来。而对所有地层都满足∣k₁h₁∣≫1的波区条件时，视电阻率曲线有着最简单的统一形式。综合考虑以上因素，一般认为最佳收-发距为研究深度的5倍左右，最小也不能小于3倍研究深度。

r=(3～5)H(4.3.26)

而且必须指出，选择最佳收-发距的问题很复杂，应根据断面的具体情况。如断面类型、装置的分辨能力、等值原理作用范围等来选择。例如，低阻覆盖地区对电磁波的吸收较强烈，故穿透深度浅，应选用更大的收-发距，在高阻覆盖区则相反。

选定了最佳r之后，应令AB满足AB≤r/4这一条件，此时在观测点看AB，可将它看成电偶极子，其误差不超过2%。实际上，有些情况下发射电极AB的长度可大一些，由此产生的装置系数误差对同一测点所有频率的数据造成的影响是相同的，对资料解释并没有太大的影响。而因此带来的信噪比大大提高的好处则非常明显。

测量MN电极的长度则不宜太大，因为随着MN电极距的增大，横向分辨率降低，而接收到的噪声也增大，信噪比并无提高，陡然增加了施工难度。但也不能太小，否则信号太弱。

4.3.6.2 频率范围的选择

通过理论曲线的分析可以算出记录完整频率测深曲线所需要的频率范围。所有理论曲线表明，当λ₁/h₁≤2时出现左支渐近线。因为λ₁=

，故式中的频率对应于得到左支渐近线所必需的高频应使λ₁/h₁≤2，解得

电法勘探

此时趋肤深度大约相当于第一层厚度的1/3。式(4.3.27)表明，第一层厚度越薄，则为得到该层电阻率所需要的频率变越高。

为了确定视电阻率曲线的右支渐近线，应使趋肤深度大于4～6倍最大勘探深度，用这个原理可以确定最低频率。因为收-发距一般为3～5倍最大勘探深度，因此只要使趋肤深度为1.3～1.5倍收-发距即可。

对在野外实际遇到的所有地电断面而言，频率范围相当宽，从10^-1～10⁶Hz。因此，在制作仪器时必须考虑这种情况。但在一台仪器中很难包括这样宽的频带。故一般分段制作仪器，如高频仪或低频仪等。

4.3.6.3 供电电流强度的选择

可根据所用装置及观测信号达到最低可靠信号水平计算出所需的最小供电电流强度。例如，对于赤道偶极装置，从(4.3.5)第一式可得

电法勘探

式中：I为所需的最小供电电流强度；ρ_ωmin为测区预计最小视电阻率；ΔU_ωmin为最低可靠电位差读数(在大多数无强烈电磁干扰的地区，这个数值大约在50μV左右)。

4.3.6.4 横电场(TE)方式和横磁场(TM)方式的选择

在电法勘探中，一般垂直地质构造方向布置测线，习惯定义测线方向为x方向，那么构造走向在y方向上。所谓横电场方式是指电场方向垂直于测线走向，此时电场方向顺着构造走向(TE极化)，磁场方向垂直于构造走向。横磁场方式是指磁场方向垂直于测线，此时电场方向垂直于构造走向，磁场方向顺着构造走向(TM极化)。由于切向电场的连续性，横电场方式对构造的分辨率较差，但由于受横向影响较小，对深度的确定更准确。横磁场方式则与横电场方式相反，它的横向分辨率较好，但对深度的确定更不准确。因此，在构造复杂地区，标量CSAMT观测方式存在一定的局限性。