[發明專利]一種大地電磁多尺度、多時段探測方法

在審

• 申請號: 202110646352.4
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113406707A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 陳小斌;劉鐘尹;蔡軍濤;張赟昀;王培杰
• 申請（專利權）人: 應急管理部國家自然災害防治研究院;中國地震局地質研究所
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08;G01V3/38
• 代理公司: 鄭州知一智業專利代理事務所(普通合伙) 41172
• 代理人: 郜廷偉

本發明公開了一種大地電磁多尺度、多時段探測方法，該探測方法依據不同的測點間距采用不同的觀測時長進行大地電磁野外數據采集；對于點間距小的測點，采用短的觀測時間，對于點間距大的測點，采用長的觀測時間，實現在總體觀測時間較少的條件下取得與傳統觀測方式等同的探測結果。該方法在不損失探測深度和空間分辨率的前提下，大幅度節省觀測時間，提高工作效率，節省探測成本。

技術領域

本發明涉及地質探測領域，尤其涉及一種大地電磁多尺度、多時段探測方法。

背景技術

大地電磁測深法（Magnetotelluric, MT）是以天然電磁場為場源來研究地球內部電性結構的一種重要的地球探測物理手段。其基本原理是：依據不同頻率的電磁波在導電媒質中具有不同趨膚深度的原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關的資料處理來獲得大地由淺至深的電性結構。它有不受高阻層屏蔽、對高導層分辨能力強，橫向分辨能力較強等優點，也有縱向分辨能力隨著深度增加而迅速減弱等缺點。其主要步驟是：數據采集、數據處理、反演解釋。

數據采集中，在野外布設大地電磁觀測儀器，通過正交的成對非極化電極來獲取隨時間變化的地下電場信息，通過正交的水平和垂直放置的磁棒來獲取隨時間變化的地下磁場信息，獲得地下的電磁場時間序列，即完成了一個測點的數據采集。根據研究需求，對于多個測點的觀測，可以設計為沿測線進行采集，也可以按測網進行數據采集，得到剖面和區域的地下電磁場信息。

數據處理中，將野外數據采集得到的電磁場時間序列，通過處理轉換成頻率域的功率譜(Spectra)，再基于功率譜，計算阻抗張量(Impedance，Z)、傾子矢量(Tipper，T)、視電阻率(Apparent resistivity, R)、相位(Phase, P)、二維特征量等各種MT參數，進行畸變分析和校正等。

反演解釋中，基于測點構建反演模型，選用阻抗張量、傾子矢量、視電阻率、相位等數據，利用反演算法軟件進行計算得到研究區域的地下電性結構，然后基于反演結果，結合現有的地質和其他地球物理資料，對研究區域進行地球物理和地質解釋。

MT法具有體積效應。所謂體積效應，即測點采集得到的數據，不僅包含該測點正下方電性異常體的信息，也包含測點附近橫向上電性異常體的信息。因此，對于某個頻率而言，其縱向探測多深，橫向影響就有多遠（附圖1）。當測點分布很密集時，如果某一頻率的探測范圍遠大于相鄰兩測點的距離，這兩個測點在該頻率的探測范圍就會存在冗余的信息。對數據集的低頻數據按照一定測點間距抽稀，不會影響整個數據集的低頻數據形態（附圖2和附圖3）。

現有技術存在下列問題是：

MT法隨頻率降低，探測深度變大，分辨率急速下降。在高頻范圍時，因為探測范圍較小，分辨率較高，要獲得有效的探測約束，需要較為密集的測點分布；在低頻范圍時，因為探測范圍較大，分辨率急速下降，過于密集的測點對于探測約束沒有意義。因為反演的模型假設與實際大地結構總會存在差異，過于密集的測點在低頻部分數據可能是冗余的，在反演計算中有很大可能出現矛盾測點的情況，因為反演模型難以模擬出全部測點的響應。

大地電磁低頻數據的采集需要更長時間的觀測。周期越長，為了獲得高質量的數據，所需數據采集時間成指數增長。過于密集的低頻測點導致觀測成本大大增加。對于一些已存在部分測點的觀測區域進行加密探測，尤其需要考慮這一情況。常規的所有測點頻率的整齊劃一的觀測方式會導致觀測時間和經費的大量浪費。

發明內容

本發明目的是針對上述問題，提供一種操作簡單、提高效率的大地電磁多尺度、多時段探測方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種大地電磁多尺度、多時段探測方法，該探測方法采用不同測點間距、不同觀測時長進行大地電磁野外數據采集；對于點間距小的測點，采用觀測的時間短，對于點間距大的測點，采用觀測的時間長，實現用較少的觀測時間取得與傳統觀測方式等同的探測結果。