黃高元，張國(guó)鴻，陳海波

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院 ， 安徽合肥 230022）

CSAMT法數(shù)據(jù)處理中靜態(tài)效應(yīng)校正應(yīng)用研究

黃高元，張國(guó)鴻，陳海波

（安徽省地球物理地球化學(xué)勘查技術(shù)院 ， 安徽合肥 230022）

可控源音頻大地電磁（CSAMT）法在數(shù)據(jù)處理工作環(huán)節(jié)中，靜態(tài)效應(yīng)校正是一項(xiàng)十分重要的工作內(nèi)容。校正工作的效果好壞直接影響著資料的定性、定量解釋。本文利用已知礦區(qū)的觀測(cè)資料及理論計(jì)算，給出了校正工作的應(yīng)用結(jié)果，說明了校正工作的重要性。

CSAMT；數(shù)據(jù)處理；靜態(tài)效應(yīng)；應(yīng)用研究

0 引言

在CSAMT法勘探工作中，由于近地表的電性橫向存在不均勻性或地形起伏存在，觀測(cè)結(jié)果（特別是電阻率曲線）常發(fā)生畸變，通常表現(xiàn)為不同位置測(cè)點(diǎn)的頻率測(cè)深曲線沿視電阻率軸發(fā)生上、下平移。當(dāng)近地表不均體為低阻（或山脊）時(shí)，測(cè)深曲線向下位移；當(dāng)為高阻體（或山谷）時(shí)，測(cè)深曲線向上位移。這種現(xiàn)象稱為“靜態(tài)效應(yīng)”。這種效應(yīng)使視電阻率斷面等值線圖中，往往表現(xiàn)為直立密集的等值線分布，在做定性解釋時(shí)，誤將靜態(tài)效應(yīng)推斷為陡立的深大斷裂或垂向大延深的異常體。因此，靜態(tài)效應(yīng)校正是CSAMT資料處理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是不可缺少的工作內(nèi)容。

1 靜態(tài)效應(yīng)校正方法

目前有多種靜態(tài)效應(yīng)校正的方法，但基于利用CSAMT法自身測(cè)量的野外數(shù)據(jù)，而不增加輔助的野外工作來說，一般采用的方法有“曲線平移法”、“空間濾波法”、“相位積分法”等。

1.1 曲線平移法

該方法簡(jiǎn)單易行，就是將受到靜態(tài)效應(yīng)測(cè)點(diǎn)的視電阻率曲線與測(cè)區(qū)內(nèi)正常測(cè)點(diǎn)的視電阻率曲線進(jìn)行對(duì)比，以正常測(cè)點(diǎn)的高頻段背景電阻率為基準(zhǔn)，將受到靜態(tài)效應(yīng)測(cè)點(diǎn)的視電阻率曲線向上或向下平移。即：將受到靜態(tài)效應(yīng)測(cè)點(diǎn)的視電阻率值加上一個(gè)常數(shù)或減去一個(gè)常數(shù)。

這種做法的關(guān)鍵是要準(zhǔn)確地判定測(cè)點(diǎn)是否受到靜態(tài)效應(yīng)影響，若判別出錯(cuò)，會(huì)造成校正工作不完善或淹沒異常信息。

1.2 中值空間濾波法［1］

空間濾波法做靜態(tài)效應(yīng)校正的基本出發(fā)點(diǎn)，是認(rèn)為地下電性異常體或地質(zhì)構(gòu)造引起的視電阻率沿測(cè)線方向的變化是平緩漸變的，而地表局部電性不均勻體或局部地形起伏沿測(cè)線方向引起的視電阻率會(huì)發(fā)生急劇變化。中值空間濾波法進(jìn)行靜態(tài)效應(yīng)校正的具體做法如下：

根據(jù)勘查區(qū)的地電條件，首先選擇一個(gè)在工作區(qū)內(nèi)厚度、深度和電阻率都比較穩(wěn)定的電性層，并大致估計(jì)其頻率測(cè)深曲線上對(duì)應(yīng)的頻段，然后計(jì)算測(cè)深點(diǎn)在該頻段（如∶fm-fn）范圍內(nèi)實(shí)測(cè)視電阻率的幾何平均值：

然后將濾波窗口值內(nèi)（D=2L+1）各測(cè)點(diǎn)的ρa(bǔ)（i+k）（k=-L，-L+1，……，0，1，……，L）按大小排序，選其“中位數(shù)”作為平均視電阻率的濾波值ρLi，再以各測(cè)點(diǎn)的平均視電阻率ρa(bǔ)i去除濾波值ρLi，得到靜態(tài)校正系數(shù)：

以校正系數(shù)乘相應(yīng)測(cè)深點(diǎn)各頻點(diǎn)的視電阻率實(shí)測(cè)值ρsi（ f ），便得到經(jīng)過靜態(tài)效應(yīng)校正后的視電阻率

1.3 相位積分法［1］

按定義，卡尼亞電阻率為：

或?qū)懗桑?/p>

將（7）式代入（4）式得

式（8）表明，阻抗相位φ（f）只與視電阻率ρs（ f ）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中頻率測(cè)深曲線的斜率有關(guān)，所以，靜態(tài)效應(yīng)對(duì)阻抗相位φ（f）無影響。可見，通過對(duì)相位的頻測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行積分，計(jì)算由相位導(dǎo)出的視電阻率ρs（f），以獲得無靜態(tài)效應(yīng)的視電阻率資料。計(jì)算的基本原理如下。

由（8）式有：

或?qū)懗桑?/p>

將（10）式在頻率區(qū)間［fL，fH］作積分可得：

或改寫成：

由（12）式可看出，對(duì)實(shí)測(cè)的阻抗相位數(shù)據(jù)φ（f）的積分，可計(jì)算出卡尼亞電阻率數(shù)據(jù)ρs（f）。若將全測(cè)區(qū)或整條剖面上各測(cè)點(diǎn)的ρs（fH）取為同一值ρn，則由相位φ（f）換算出的視電阻率ρφ（f），就相當(dāng)于表層電性均與條件下的視電阻率，即無靜態(tài)效應(yīng)的視電阻率值。

或?qū)懗桑?/p>

2 應(yīng)用實(shí)例

圖1是安徽省泥河鐵礦區(qū)的一條地質(zhì)勘探剖面。圖2是CSAMT測(cè)量結(jié)果的校正前后的視電阻率等值線斷面圖。

從圖2（a）可看出，校正前的視電阻率斷面在134、138、142、158、166號(hào)點(diǎn)處均存在直立的高阻垂向異常帶，一般情況下會(huì)給人們認(rèn)為是巖脈侵入體；而在154號(hào)點(diǎn)處為垂向陡立的低阻異常帶，往往會(huì)推斷成深大斷裂帶。這種靜態(tài)效應(yīng)引起的高低阻直立異常帶與實(shí)際地質(zhì)情況完全不符，并掩蓋了礦體異常。

圖2（b）視電阻率斷面異常具有兩層電性結(jié)構(gòu)特征，中高頻部分（102～104Hz）基本反映了火山巖盆地蓋層中火山碎屑巖的分布，低中頻部分（101～102Hz）反映了火山巖基底的閃長(zhǎng)巖類巖石層的分布，礦體位于閃長(zhǎng)巖體頂部或巖體中。

圖2（c）是泥河礦區(qū)5線經(jīng)過七點(diǎn)中值濾波校正后的視電阻率等值線斷面圖。與校正前圖2（a）相比，除剖面兩端外（因?yàn)槭瞧唿c(diǎn)濾波），淺部（高頻部分）直立狀的異常帶基本消失，在150～164號(hào)點(diǎn)間，低中頻段（101～102Hz）表現(xiàn)為中低阻異常區(qū)，基本與磁鐵礦體分布范圍（圖1）一致。

圖2（d）是用公式（14）對(duì)泥河鐵礦區(qū)5線上實(shí)測(cè)的阻抗相位數(shù)據(jù)進(jìn)行的靜態(tài)效應(yīng)校正計(jì)算的相位視電阻率ρφ（f）斷面等值線圖。此外，圖2（d）與圖2（c）的高低阻異常的位置、形態(tài)基本吻合，只是高頻部分（≥104Hz），圖2（d）中視電阻率等值線走勢(shì)顯得更為舒展平緩，這是由于用相位計(jì)算視電阻率時(shí)，整條剖面所有測(cè)點(diǎn)的高頻電阻率ρn用了同一數(shù)值（30Ωm）的原因。由此可見，用相位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行靜態(tài)效應(yīng)校正，其校正結(jié)果與地質(zhì)剖面（圖1）對(duì)比，地質(zhì)效果良好。

圖1 泥河鐵礦區(qū)5號(hào)地質(zhì)勘探線剖面圖Fig. 1 Geological prospecting line 5 profile across the Nihe iron ore district

圖2 泥河鐵礦區(qū)5線校正前后的視電阻率ρs（ f ）等值線斷面圖Fig. 2 Apparent resistivity ρs（f） isoline sections before and after correction on line 5 profile across the Nihe iron ore district

3 結(jié)束語(yǔ)

CSAMT法在數(shù)據(jù)處理工作中，在進(jìn)行反演工作之前必須進(jìn)行靜態(tài)效應(yīng)校正。三種方法的靜態(tài)效應(yīng)校正工作結(jié)果表明，校正后的視電阻率斷面圖均取得了良好的地質(zhì)效果。由于中值空間濾波法會(huì)縮減勘查剖面長(zhǎng)度，造成剖面兩端信息丟失。所以在技術(shù)人員具有良好有素的技術(shù)技能時(shí)，建議采用曲線平移法和相位積分法進(jìn)行靜態(tài)效應(yīng)校正。

［1］ 羅延鐘，萬(wàn)樂，等.CSAMT法的靜態(tài)效應(yīng)校正方法［C］//.勘查地球物理地球化學(xué)文集（20）.北京：地質(zhì)出版社，1996.

［2］ Zonge K.L.，et al， Comparison of time， frequency and phase measurement in IP. Geophysical Prospecting，1972，（20）∶626～648.

［3］ 黃高元，張國(guó)鴻.CSAMT法張量與標(biāo)量測(cè)量在已知鐵礦區(qū)上的對(duì)比試驗(yàn)［J］.物探與化探，2014，38（6）：1207～1211.

［4］ 汪英宏，張國(guó)鴻，等.電性可控源音頻大地電磁法二維反演方法技術(shù)研究［J］.安徽地質(zhì)，2010，20（3）∶204～205.

STATIC EFFECT CORRECTION APPLIED IN CSAMT DATA PROCESSING

HUANG Gao-yuan， ZHANG Guo-hong， CHEN Hai-bo
（Institute of Geophysical and Geochemical Survey Technology of Anhui Province， Hefei， Anhui 230022， China）

∶ Static effect correction is very important in CSAMT data processing， and the correction result directly affects qualitative and quantitative interpretation of the data. This paper， based on observational data on known mineral district and theoretical calculation， gave correction application result and explained importance of correction.

∶ CSAMT； data processing； static effect； application study

P631.2

A

2015-12-30

黃高元（1962-），男，安徽懷寧人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地球物理勘探工作。

1005-6157（2016）02-0114-3