可控源大地电磁仪

北京欧华联科技有限责任公司
新的地球物理勘探手段
——张量可控源大地电磁法
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主要内容
一、引言
二、标量可控源电磁法CSAMT
三、张量可控源大地电磁法TCSMT 及应用实例
四、张量可控源电磁法TCSMT 与声频大地电磁法AMT 观测结果对比
五、张量可控源电磁法TCSMT 和标量可控源电磁法CSAMT 观测结果
对比
六、张量可控源电磁法仪技术指标
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一、引言
1950 年和1953 年TNXOHOB,T.H 和Cagniaral,L.分别提出在水平层状均匀介质条件下的大
地电磁法理论和实施方案[1,2]，后经实践检验证明，观测结果往往与实际地质情况不符。1960
年Cantwell,T.提出介质张量电性阻抗概念，很快形成大地电磁场数据的张量阻抗计算和分析
的理论及方法[3]，使大地电磁法发生了本质性的变革。由于大地电磁法的场源是时刻变化的
太阳粒子活动和大气层雷电活动产生的不同频率的天然电磁波，在1‐10Hz 和1000‐3000Hz
左右天然电磁场活动水平很低，称为“死区”，为了弥补这一缺点，1975 年Goldstein,M.A 和
StrangWay,D.W.提出通过接地电极偶子向地下注射不同频率的电流产生的高强度人工电磁场
做为场源的可控源大地电磁法[4],，并在1978 年投入矿产资源勘探，地下水勘探和油气资源
勘探，命名为可控源声频大地电磁法（CASMT）[5]。
CSAMT 法是以水平层状均匀介质模型（标量电性阻抗）为前提，历经30 余年仍未改变，
主要原因是满足张量电性阻抗观测的可控源发射系统非常复杂、难于制造，另一方面在非常
简单的地质构造地区，例如平原区浅层以标量电性阻抗模型为前提的CSAMT 法尚能获得较
好的勘探效果。2010 年德国Metronix 公司研制成功了首台满足张量电性阻抗观测的可控源
大地电磁仪及其数据处理软件系统[6],并在地质构造复杂地区获得成功应用[7,8],我们称其为
“张量可控源电磁法（TCSMT），”传统的CSAMT 称其为“标量可控源电磁法”。
二、标量可控源电磁法CSAMT
当地下介质是均匀水平层状，没有构造（如断层、褶皱、隆起、坳陷）存在时，电阻率
只沿深度Z 变化，沿水平方向不变时，也即地下介质的电性是标量情况下，入射的平面波场
源H 在地下介质中感应出与其相垂直的电场E. 此时介质的电性阻抗为标量：
􀜼 􀵌
􀜧
􀜪
（1）
视电阻率值：
􀟩􀯔 􀵌 0.2􀜶|􀜼|􀬶 （2）
为实现这一原理，CSAMT 的野外工作装置如图1 所示：
图1 CSAMT 发射装置只有一组发射电偶极子，只适合探测一维电性结构
发射