[发明专利]一种大地电磁多尺度、多时段探测方法

说明书

本发明公开了一种大地电磁多尺度、多时段探测方法，该探测方法依据不同的测点间距采用不同的观测时长进行大地电磁野外数据采集；对于点间距小的测点，采用短的观测时间，对于点间距大的测点，采用长的观测时间，实现在总体观测时间较少的条件下取得与传统观测方式等同的探测结果。该方法在不损失探测深度和空间分辨率的前提下，大幅度节省观测时间，提高工作效率，节省探测成本。

技术领域

本发明涉及地质探测领域，尤其涉及一种大地电磁多尺度、多时段探测方法。

背景技术

大地电磁测深法（Magnetotelluric, MT）是以天然电磁场为场源来研究地球内部电性结构的一种重要的地球探测物理手段。其基本原理是：依据不同频率的电磁波在导电媒质中具有不同趋肤深度的原理，在地表测量由高频至低频的地球电磁响应序列，经过相关的资料处理来获得大地由浅至深的电性结构。它有不受高阻层屏蔽、对高导层分辨能力强，横向分辨能力较强等优点，也有纵向分辨能力随着深度增加而迅速减弱等缺点。其主要步骤是：数据采集、数据处理、反演解释。

数据采集中，在野外布设大地电磁观测仪器，通过正交的成对非极化电极来获取随时间变化的地下电场信息，通过正交的水平和垂直放置的磁棒来获取随时间变化的地下磁场信息，获得地下的电磁场时间序列，即完成了一个测点的数据采集。根据研究需求，对于多个测点的观测，可以设计为沿测线进行采集，也可以按测网进行数据采集，得到剖面和区域的地下电磁场信息。

数据处理中，将野外数据采集得到的电磁场时间序列，通过处理转换成频率域的功率谱(Spectra)，再基于功率谱，计算阻抗张量(Impedance，Z)、倾子矢量(Tipper，T)、视电阻率(Apparent resistivity, R)、相位(Phase, P)、二维特征量等各种MT参数，进行畸变分析和校正等。

反演解释中，基于测点构建反演模型，选用阻抗张量、倾子矢量、视电阻率、相位等数据，利用反演算法软件进行计算得到研究区域的地下电性结构，然后基于反演结果，结合现有的地质和其他地球物理资料，对研究区域进行地球物理和地质解释。

MT法具有体积效应。所谓体积效应，即测点采集得到的数据，不仅包含该测点正下方电性异常体的信息，也包含测点附近横向上电性异常体的信息。因此，对于某个频率而言，其纵向探测多深，横向影响就有多远（附图1）。当测点分布很密集时，如果某一频率的探测范围远大于相邻两测点的距离，这两个测点在该频率的探测范围就会存在冗余的信息。对数据集的低频数据按照一定测点间距抽稀，不会影响整个数据集的低频数据形态（附图2和附图3）。

现有技术存在下列问题是：

MT法随频率降低，探测深度变大，分辨率急速下降。在高频范围时，因为探测范围较小，分辨率较高，要获得有效的探测约束，需要较为密集的测点分布；在低频范围时，因为探测范围较大，分辨率急速下降，过于密集的测点对于探测约束没有意义。因为反演的模型假设与实际大地结构总会存在差异，过于密集的测点在低频部分数据可能是冗余的，在反演计算中有很大可能出现矛盾测点的情况，因为反演模型难以模拟出全部测点的响应。

大地电磁低频数据的采集需要更长时间的观测。周期越长，为了获得高质量的数据，所需数据采集时间成指数增长。过于密集的低频测点导致观测成本大大增加。对于一些已存在部分测点的观测区域进行加密探测，尤其需要考虑这一情况。常规的所有测点频率的整齐划一的观测方式会导致观测时间和经费的大量浪费。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种操作简单、提高效率的大地电磁多尺度、多时段探测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种大地电磁多尺度、多时段探测方法，该探测方法采用不同测点间距、不同观测时长进行大地电磁野外数据采集；对于点间距小的测点，采用观测的时间短，对于点间距大的测点，采用观测的时间长，实现用较少的观测时间取得与传统观测方式等同的探测结果。