[发明专利]一种用于地质勘探的大功率极低频及超低频人工源电磁法

说明书

所属技术领域

本发明是利用极低频或超低频无线电发射技术与地球物理相结合产生的一种用于地质勘探的大功率人工源电磁法，属于电法勘探中的一种交流电法。

背景技术

在地球物理学科中地质勘探有多种方法，例如声法勘探(人工地震法)、磁法勘探、重力勘探、电法勘探等，其中，电法勘探具有效率高、成本低、适用性广等优点，被国内外普遍使用。最早提出的电法是在20世纪50年代初，由A.H.Tikhonov于1950年和L.Cagniard于1953年分别提出的大地电磁测深法，简称MT法。MT法是利用自然界由雷电及太阳粒子辐射等在地球上产生的千分之几至数千赫兹频率的很低的电磁波作为天然电磁辐射源，由这种电磁波入射到大地穿透不同地层时会产生反射电磁波，再利用探测仪器接收入射和反射的电磁波可以分析不同地层的阻抗，根据大地导电率的不同，可以探测地下百公里以上的各层电性阻抗，从而反演出地层结构，包括地下资源，如金属矿、石油、天然气、地下水等。MT法以其探测范围广、探测深度大，成本低等优点在资源勘探和地质探测等领域得到了广泛的应用。但是，MT法本质是一种天然源法，天然源信号复杂、极不稳定、信号弱、易受干扰，随着资源勘探工作的发展，各种电器设备迅速增加，电磁干扰明显增多，MT法的抗干扰能力弱，探测精度低的问题更加突出，使应用遇到了很大的困难。

在20世纪50年代中期出现了人工源电磁法，例如，CSAMT法和TEM法等，利用人工发射的高信噪比信号代替天然场信号，由发射机产生从十分之几到数千赫兹的人工电磁波，常用的小型发射机为几十千瓦，最大的发射机可以到一、二百千瓦，利用2～4km的两端接地电缆作为辐射天线辐射电磁波，天线电流一般十几到几十安培，为移动布设，通常在测量点附近布设，有效探测距离10公里左右，大功率发射机可达二三十公里，探测深度1km左右，这种方法在有效探测范围内信号噪声比高，信号稳定，抗干扰能力强，探测精度高，克服了MT法存在的不足。人工可控音频大地电磁法(简称CSAMT法)和人工移动源时间域电磁法(简称TEM法)是目前常用的两种人工源电磁方法，但是，这些方法属于小功率人工移动源频率域电磁法和时间域电磁法，几千瓦的发射机和发电机设备笨重，接地困难，不适于交通不便的山区使用，且信号覆盖范围小，通常仅有十几公里。其中，CSAMT法受近场限制，其工作频率仅仅限于音频范围，探测深度浅，探测范围小；TEM法虽不受近场限制，但利用瞬变地电流衰减很快，探测距离很短等问题，也无法满足较深层资源和大面积勘探的需要。利用提高发射机的发射功率方法可以有效解决上述问题，但是，随着发射机功率的增大，其重量和体积更加笨重，运输困难，以致许多地方无法使用。上世纪80年代俄罗斯科学家提出并建设了磁流体发电机原理法(简称MHD法)，其信号覆盖范围可达100多公里，但是仪器太笨重，使用成本极高，很难推广。

在CSAMT法基础上发展起来的无线电磁法，其原理是在特定的地质条件下通过建立一个固定的发射源，进行大功率超低频发射的方法。俄罗斯曾经报道过一种特定的超低频的发射源技术，具体是在相距10km的两条60km两端接地的平行的110kv电力线，最大电流为330A，其方向性为天线方向呈8字形，这种无线电测法主要适合超低频工作，由于方向性限制，电波不能全向覆盖，从而影响测量的精度。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于地质勘探的大功率极低频及超低频人工源电磁法，主要包括以下步骤：

选择导电率极低的地区安装发射天线，该地区的合格视电阻率为5000～20000Ωm，高阻层厚度20～30km；

其中，发射天线为极低频或超低频发射天线，采用低架形式架设，发射天线的长度不小于60公里；

其中，发射天线采用电力接地标准，接地电阻为永久型，其电阻值不大于2Ω，馈电的发射机功率不低于500kw，频率稳定度优于1×10^-8，电流300～350A。

所述的发射天线采用两端接地的60～110kv电力线，通过馈线与发射机连接。

所述的发射天线垂直布设的两幅发射天线，呈十字形或L型，由两部发射机分别供电，独立工作。

所述的两幅垂直布设的发射天线为EW天线和NS天线，调整两幅天线的相位可以控制辐射方向，在任意方向都能获得最大场强覆盖。

所述的EW天线和NS天线通过发射机公用中接地点。所述的EW天线和NS天线通过发射机公用中接地点。