Question

大地电磁测深数据采集

Answer 1

我们观测的是频率为10^-4～10⁴Hz的近似平面波的天然电磁场。一切无线电波、工业游散电流等都被视为干扰。在工业发达的地区干扰现象往往特别严重，加之大地电磁场非常微弱，所以严格操作方法，有效地避免或抑制干扰、提高原始数据质量对大地电磁测深尤为重要。

4.2.4.1 选点

从根本上说测点的选择是由地质任务所确定的，但在具体工作中应尽量考虑地形与环境因素。测区地形应开阔、平坦、一般地形高差不大于极距长度的10%。注意避免在小丘、河谷附近布置测点。测点要尽量远离电台、电站、高压输电线、铁道等工业设施。此外也应注意两个电极周围的地表条件，如温度、湿度、地表岩石的电阻率等应大致相同，避免极化电位差不同因素造成的影响。

近年来大地电磁测深中广泛使用了远参考站的方法。测量数据中属于平面电磁场的信号应该是互相关的，而局部干扰电磁场的信号是互不相关的。根据这一原理，将测点的测量数据与参考点的测量数据做相关分析，从而剔除互不相关的局部干扰电磁场的影响。

4.2.4.2 布极

电极一般布置成“十”型(图4.2.9)，x轴通常取磁北方向，y轴指向东。角度误差小于1°。不极化电极应与土壤紧密接触，注意清除周围植物根系。两对电极间距离相等，误差不超过极距的1%，并取等长的电线连接，避免传输线长短不一造成的干扰。测量电线用屏蔽电缆接入仪器车。在受地形限制不适于“十”形布极时，也可采用“L”形或“T”形。同样注意保持方向彼此垂直，中心点可设置在角顶。电极距长度的选择根据大地电场强度而定。水平磁场传感器一般离中心10 m左右，方向互相垂直，埋入地下30～40cm。垂直磁场传感器有两种类型：一种也是磁棒，和水平的传感器相同，垂直埋入地下；另一种采用边长为几米的空心回线，水平地置于地表。应注意避免与其他信号传输线交叉或相距太近。参考站的布极方式与基站相同，两站间可用屏蔽电缆连接，也可用其他方式，如同步钟或无线电传输来联络。目前大地电磁测深已向多站同时测量方向发展。一方面同时使用多台仪器在不同测站测量，使用GPS同步。另一方面一台仪器同时接多组电极，同时测量。

图4.2.9 “十”字形布极法

4.2.4.3 观测

要求观测资料必须包含有足够的频谱成分、足够的记录长度并满足一定的质量指标。由于大地电磁测深法的勘探深度和信号频率有关，一般要求测量电磁场的频率范围应使最高频率对应的穿透深度为所需探测的第一层厚度的几分之一，最低频率对应的穿透深度为最大勘探深度的数倍。测量电磁场信号的采样时间间隔应使截止频率高于所需的最高频率，采样时窗宽度应大于所需的最低频率对应的周期。此外，考虑到数据处理时截断效应的影响，记录长度至少要大于要分析的信号的最大周期的5～6倍。

由于计算阻抗张量元素至少要有两组非线性相关的电磁场的振幅谱，各频段信号不能只记录一次，要求同一频段要有7～8份不同时间的观测记录，以便用最小二乘法求取张量阻抗元素，提高求解的精度。

为了避免数据量太大，当需要测量的频带范围较宽时，一般分为几个频段采样，并分段作傅里叶变换。