正確認識CSAMT勘測深度與收發距的關系

吳飛 喻亞飛

摘 要：可控源音頻大地電磁測深（簡稱：CSAMT）是目前應用較多的一種電法勘探方法，本文主要通過理論公式、成果和野外試驗，介紹勘探深度與收發距相關關系，幫助正確運用可控源音頻大地電磁測深。

關鍵詞：CSAMT；勘探深度；收發距

CSAMT是一種有源的電磁測深方法，從而可以大大壓制干擾和提高對地下介質結構的分辨能力[ 1 ]，因此被廣泛應用于礦產[ 2，3 ]、水資源調查[ 4-6 ]、煤田陷落柱[ 7 ]等問題中。在野外設計測量過程中，根據前人的實踐總結出CSAMT收發距應為5-9倍的探測深度，所以很多人誤以為CSAMT測量中收發距與勘測深度存在正比關系。正確認識理解勘探深度與收發距相關的因素關系，以便在實際生產中更好的利用CSAMT。

1 CSAMT電磁信號在理想介質中的傳播情況

CSAMT采用人工場源，其發射源電（磁）偶極子激發的電磁波通過兩種途徑達到地下某一點：由場源直接傳入地下的波，簡稱體波。另一種是在空氣和地表的接觸面傳播的波，簡稱面波，由于空氣的波阻抗遠大于地下介質的波阻抗，因此，面波幾乎總是垂直地表面向下傳播，并幾乎垂直反射回地面，這種面波是CSAMT測量過程中所要采集的電磁波信號。從圖中可以清楚看出，面波由近向遠方傳播過程中，每到一處都會產生幾乎垂直地表面向下的面波。

2 勘測深度與收發距相關因素與野外試驗

2.1 勘測深度的相關因素

趨膚深度公式：

通過趨膚深度公式知道，勘探深度只與電磁波的最低頻率有關，與收發距的大小無關。

2.2 收發距的相關因素與野外試驗

根據前人的實踐總結出CSAMT收發距R的經驗公式為：

公式（2）收發距與預計勘測深度關系，對于CSAMT探測過程中，收發距的設計、工作應用有這很重要的指導意義。導致很多人誤以為收發距與預計勘測深度存在正比關系。之所以造成這樣的認識原因是沒有理解公式（1）的來源和目的。

為了理解預計勘測深度與收發距的關系，收發距不同情況下的數據特征情況。在已知的某礦區，進行野外試驗。預計探測深度為H=1千米，根據經驗公式（1）知道Rmin=（5-9）千米。發射端分別置于A1B1、A2B2、A3B3位置發射信號，A1B1= A2B2=A3B3=2千米如圖2，在接受端位置不變情況下，進行野外采集數據進行分析。

通過野外視電阻率采集數據曲線對比，野外視電阻率采集數據曲線特征如圖3，得出以下三點：

1）高頻率區段，發射端在A1B1位置與A2B2位置的野外采集數據視電阻率曲線滿足遠場測量。而發射端在A3B3位置的野外采集的視電阻率曲線明顯是近場數據。

2）頻率減小到一定頻率區段，發射端在A1B1位置的野外采集視電阻率數據繼續滿足遠場測量要求。發射端在A2B2位置的野外采集視電阻率數據曲線呈明顯俯視下沖，是典型的進入過渡場數據，而發射端在A3B3位置的野外采集的視電阻率曲線依舊明顯是近場數據。

3）頻率減小到更小區段，發射端在A1B1位置的野外采集視電阻率數據任然滿足遠場測量要求。而發射端在A2B2、A3B3位置的野外采集的視電阻率數據曲線依舊明顯是近場數據。

3 結論

通過趨膚效應公式，野外試驗與前人的經驗的以上分析，總結出：1）勘探深度與收發距大小無關，只與最低發射頻率有關；2）頻率越小，野外采集的視電阻率數據越容易進入近場；3）收發距越小，野外采集的視電阻率數據越早進入近場；4）收發距的大小只是決定了近場、過渡場、遠場的分布情況。

參考文獻：

[1] 石昆法.可控源音頻大地電磁法理論與應用[M].北京：科學出版社，1999.

[2] 吳璐萍，石昆法.松山地下熱水勘探及成因模式探討[J].物探與化探，1995，20（4）：309～315.

[3] Christensen N. B. Difficulties in determining electrical anisotropy in subsurface investigations [J]. Geophys. Prosp， 2000，48：1～19.

[4] 可控源聲頻大地電磁法勘探技術規程（SY/T5772-2002）.國家經濟貿易委員會，2002，05.

[5] 物化探工程測量規范[S].（DZ/T0153-95）.

[6] 可控源聲頻大地電磁法勘探技術規程[S].（SY/T5772-2002）.

[7] 謝處方，饒克謹.電磁場與電磁波[M].第四版，2001.

作者簡介：

吳飛（1988-），男，本科，助理工程師，研究方向：地球物理（物探）；喻亞飛（1990-），男，湖北武穴人，本科，助理工程師，研究方向：勘查技術與工程。