[发明专利]可控源电磁法过渡区和近区电阻率的计算方法

说明书

本发明公开了一种可控源电磁法过渡区和近区电阻率的计算方法，包括记录观测装置的参数；测量x轴方向的场分量；给定一个猜测电阻率并计算大地中电磁场的波数；计算二次场；采用迭代算法计算过渡区和近区的电阻率。本发明提供的这种可控源电磁法过渡区和近区电阻率的计算方法，可以在近区、过渡区和远区正确地计算电阻率；而且可以在过渡区和近区观测，可利用较小的收发距，从而增强观测信号的强度，提高了抗干扰的能力；同时本发明方法只需要观测一个场分量，因此便于实施，效率较高；最后，本发明方法可靠性高、实用性好且精确度高。

技术领域

本发明属于地球物理领域，具体涉及一种可控源电磁法过渡区和近区电阻率的计算方法。

背景技术

在20世纪50年代，地球物理学家吉洪诺夫和法国地球物理学家卡尼亚同时发明了大地电磁法(Magnetotelluric，MT)——一种利用观测的地表天然水平电场及与之正交的水平磁场来探测大地介质电性结构的地球物理方法。并定义了电阻率表达式，称之为“卡尼亚(Carniard)电阻率”，奠定了大地电磁法的理论基础。由于大地电磁法探测深度大，在大地构造、地震研究、资源探测等领域得到广泛应用。

由于天然大地电磁场的固有特点：信号弱、随机性大，1971年Myron Goldtein对大地电磁法的场源进行改进，以人工源代替天然场源，在波区观测接近平面波的电磁波，取任意一组正交水平电磁分量之比，从而得到卡尼亚(Carniard)电阻率，形成了一种新电磁法方法，称之为可控源音频大地电磁法(Control Source Audio Magnetitullurics，CSAMT)。由于CSAMT观测频点常处于过渡区或近区，利用的场源是非均匀平面波，得到的卡尼亚电阻率需要进行校正才能使用。对非平面波效应，Zonge(1981)采用归一化方法，对相同频率下不同测点的数据做简单的归一化；加拿大凤凰公司提出过渡三角形法进行近场校正，目前这一方法为大多数仪器设备及各国学者采用；1969年法国地质调查局的J.DurouX提出了“磁偶源频率测深法(MELOS)”，以磁偶极子作为场源，在中、远区观测。罗延钟(1992)等利用迭代法和数值逼近法校正近场，取得了较好的效果。上世纪90年代后，对全区视电阻率的研究逐渐成为主流，殷长春和朴化荣(1991)提出了视电阻率定义和全区视电阻率定义的基本原则，以解决卡尼亚视电阻率带来的非平面波效应问题；汤井田、何继善等(1993、1994、1994)系统地提出了不同场源条件下全区视电阻率的定义方式；国内外其它学者如曹昌祺、Spies、黄皓平、苏发、栾晓东等对非平面波效应进行了研究。2010年何继善提出了利用电磁场水平单分量或双分量定义的全区视电阻率和广域电磁法，把CSAMT的观测区域拓展到了过度区和近区。

从以上可以看出，在过渡区和近区的处理中，无论是三角形法近场校正，还是数值逼近法校正近场以及全区视电阻率方法，均是以观测到的总场(一次场和二次场)为基础的。但应看到的是，在地表场源发射，地表电磁场观测的电磁法探测系统中，地表观测的电磁场主要包括两种途径传播得到的：一种是由发射点经地表传播到观测点的电磁场，这部分电磁场主要包括地表的电性信息，不含有深部的电性信息，如果地表介质是均匀的，这部分电磁场一般称为一次场；另一种是电磁场向下传播过程中与大地介质感应耦合产生的电磁场经向上传播到达观测点的电磁场，这部分电磁场主要包含的是地下介质的电性结构信息，是二次场。电磁法探测中主要分析的是后一种电磁场，也就是感应场或二次场。可控源电磁法中，由于近区和过渡区离场源近，一次场强而二次场弱，观测到的电磁场其主要成份是一次场，所以难以反映地下深部的信息。而在远区，由于离场源远，一次场衰减大或近似为零，这时地下深部产生的感应场远大于一次场，所以观测场主要为含有深部信息的二次场。因此传统的近场与过渡区改正中，是以一次场占主导的总场来进行，改正过程仅为对数据的拟合而已，并没有去掉不含深部信息的一次场，因而其改正结果精确性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种仅需观测一个电场分量即可正确地计算过渡区和近区的电阻率，且可靠性高、实用性好、精确度高的可控源电磁法过渡区和近区电阻率的计算方法。