正确认识CSAMT勘测深度与收发距的关系

吴飞 喻亚飞

摘 要：可控源音频大地电磁测深（简称：CSAMT）是目前应用较多的一种电法勘探方法，本文主要通过理论公式、成果和野外试验，介绍勘探深度与收发距相关关系，帮助正确运用可控源音频大地电磁测深。

关键词：CSAMT；勘探深度；收发距

CSAMT是一种有源的电磁测深方法，从而可以大大压制干扰和提高对地下介质结构的分辨能力[ 1 ]，因此被广泛应用于矿产[ 2，3 ]、水资源调查[ 4-6 ]、煤田陷落柱[ 7 ]等问题中。在野外設计测量过程中，根据前人的实践总结出CSAMT收发距应为5-9倍的探测深度，所以很多人误以为CSAMT测量中收发距与勘测深度存在正比关系。正确认识理解勘探深度与收发距相关的因素关系，以便在实际生产中更好的利用CSAMT。

1 CSAMT电磁信号在理想介质中的传播情况

CSAMT采用人工场源，其发射源电（磁）偶极子激发的电磁波通过两种途径达到地下某一点：由场源直接传入地下的波，简称体波。另一种是在空气和地表的接触面传播的波，简称面波，由于空气的波阻抗远大于地下介质的波阻抗，因此，面波几乎总是垂直地表面向下传播，并几乎垂直反射回地面，这种面波是CSAMT测量过程中所要采集的电磁波信号。从图中可以清楚看出，面波由近向远方传播过程中，每到一处都会产生几乎垂直地表面向下的面波。

2 勘测深度与收发距相关因素与野外试验

2.1 勘测深度的相关因素

趋肤深度公式：

通过趋肤深度公式知道，勘探深度只与电磁波的最低频率有关，与收发距的大小无关。

2.2 收发距的相关因素与野外试验

根据前人的实践总结出CSAMT收发距R的经验公式为：

公式（2）收发距与预计勘测深度关系，对于CSAMT探测过程中，收发距的设计、工作应用有这很重要的指导意义。导致很多人误以为收发距与预计勘测深度存在正比关系。之所以造成这样的认识原因是没有理解公式（1）的来源和目的。

为了理解预计勘测深度与收发距的关系，收发距不同情况下的数据特征情况。在已知的某矿区，进行野外试验。预计探测深度为H=1千米，根据经验公式（1）知道Rmin=（5-9）千米。发射端分别置于A1B1、A2B2、A3B3位置发射信号，A1B1= A2B2=A3B3=2千米如图2，在接受端位置不变情况下，进行野外采集数据进行分析。

通过野外视电阻率采集数据曲线对比，野外视电阻率采集数据曲线特征如图3，得出以下三点：

1）高频率区段，发射端在A1B1位置与A2B2位置的野外采集数据视电阻率曲线满足远场测量。而发射端在A3B3位置的野外采集的视电阻率曲线明显是近场数据。

2）频率减小到一定频率区段，发射端在A1B1位置的野外采集视电阻率数据继续满足远场测量要求。发射端在A2B2位置的野外采集视电阻率数据曲线呈明显俯视下冲，是典型的进入过渡场数据，而发射端在A3B3位置的野外采集的视电阻率曲线依旧明显是近场数据。

3）频率减小到更小区段，发射端在A1B1位置的野外采集视电阻率数据任然满足远场测量要求。而发射端在A2B2、A3B3位置的野外采集的视电阻率数据曲线依旧明显是近场数据。

3 结论

通过趋肤效应公式，野外试验与前人的经验的以上分析，总结出：1）勘探深度与收发距大小无关，只与最低发射频率有关；2）频率越小，野外采集的视电阻率数据越容易进入近场；3）收发距越小，野外采集的视电阻率数据越早进入近场；4）收发距的大小只是决定了近场、过渡场、远场的分布情况。

参考文献：

[1] 石昆法.可控源音频大地电磁法理论与应用[M].北京：科学出版社，1999.

[2] 吴璐萍，石昆法.松山地下热水勘探及成因模式探讨[J].物探与化探，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] 可控源声频大地电磁法勘探技术规程（SY/T5772-2002）.国家经济贸易委员会，2002，05.

[5] 物化探工程测量规范[S].（DZ/T0153-95）.

[6] 可控源声频大地电磁法勘探技术规程[S].（SY/T5772-2002）.

[7] 谢处方，饶克谨.电磁场与电磁波[M].第四版，2001.

作者简介：

吴飞（1988-），男，本科，助理工程师，研究方向：地球物理（物探）；喻亚飞（1990-），男，湖北武穴人，本科，助理工程师，研究方向：勘查技术与工程。