大深度物探(GDP32Ⅱ)方法原理简介

大深度物探（GDP32仪器）方法原理简介

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GDP32Ⅱ多功能电法探测系统

ZMG-30D发电机 GGT-30发射机 GDP32Ⅱ接收机

VR—1B

NT--20

XMT—32S

SC--8

一、USA ZONG公司生产的GDP-32Ⅱ型多功能电法探测系统的主要组成。

1、供电电源ZMG–30D型风冷柴油发电机组。德国Germany生产，发电频率f=400HZ，输出功率P=30Kw。 2、励磁控制VR–1B。USA ZONG公司生产。 3、发射机GGT–30。USA ZONG公司生产。

4、高频发射机控制器XMT–32S。USA ZONG公司生产。 5、快速关断发射机NT—20。USA ZONG公司生产。

6、ANT探头ANT/6NF响应频率：0.1—10000HZ，灵敏度250mv/nT。 7、ANT/4探头，MT探头。 8、TEM/3 TEM探头。

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9、8通道AMT/MT信号处理器SC-8。 10、多功能电法接收机GDP—32Ⅱ

11、数据处理软件,电阻率、激电二维反演 Sm—Ts2DIP，二维正演SW—2DIP。 CSAMT/AMT二维反演 Sm—SCS2D，二维正演 SW—EM2D。

二、主要探测功能

该探测系统是宽频带、多通道、多功能的数字式接收。它几乎具备了目前世界上所有常用的电源和磁源电测的功能。主要功能及测试参数包括： 1、Res(常规电阻率法) 2、TDIP（直流激发极化法） 3、FDIP（交流激发极化法） 4、CR（复电阻率法）

5、CSAMT（可控源音频大地电磁法，含矢量、标量、张量测量） 6、AMT（天然场音频大地电磁法，含矢量、标量、张量测量） 7、MT(大地电磁法，含矢量、标量、张量测量) 8、EM(频率域电磁法) 9、TEM（时间域瞬变电磁法）

10、NanoTEM(浅层和超浅层瞬变电磁法) 11、MMR（磁电阻率法） 12、MIP（磁激化率法） 13、井中电法。

三、主要技术指标

工作频率：常规0.015625—8192HZ，MT法0.0007--8192HZ。供电频率由1Hz按2n指数标准及32级算术内插频率逐步递增到8192Hz。

接收机通道数：1―16。现有8个通道，其中1个NanoTEM通道，7个常规通道，测量电极采用7个(Cu--CuSO4)不极化电极和一个ANT/6磁场分量探头，6个通道同时测量。

工作温度：－40℃－＋50℃

工作湿度：5％－100％可在雨天工作，内置温度和湿度传感器

时钟：恒温控制石英钟，老化率＜5×10－10秒/24小时。适于现代卫星定位系统。 输入阻抗：10MΩ/DC（直流）

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动态范围：190db（分贝） 可检测最小电信号：0.03μV微伏

相位精度：＋ 0.1 mrad（毫弧度）（0.006度） 二进制步长自动增益范围：1/8—65536

滤波器选择：四极点贝塞尔去假滤波器（软件控制）四倍限频，用户指定的工频滤波器如：50、150、250、450HZ；50、150、60、180 HZ；60、180、300、540 HZ；等）大地电流数字滤波器。

模－数转换：（标准通道）17μs（微秒），每道一个快速A/D和精确的相位延迟。 微处理器：Microprocessor；66Mh 586(133MHZ Optional)

内存：16Mb Dram，主存储器（程序与数据存储）256Mb快速RAM（可扩展至200M），4.1Gb硬盘驱动器，Windows95操作系统。

串口：标准2RS—232C，（16650） 并口：ISPP和EPP兼容打印机口。

GGT—30中功率发射机：工作频率DC—8KHZ。具极高的稳流精度＋0.2%。采用高准确度5×10－10秒/24小时的石英钟同步，确保观测振幅和相位数据的精确。GGT—30（Imax= 45A），GGT-3(Imax=10A),GGT—10 (Imax=20/30A),提供输入过压、输出过压、过流、过热、和开路保护。具有输入输出电压显示、输出电流显示、关断时间显示、仪器内部温度显示。

可用于：Res、TDIP、FDIP、CR、CSAMT、TEM等探测方法。可用于电偶源、磁偶源大功率发射。 300×300m的发射回线，关断时间125μs。

NT—20快速关断发射机：可用于小功率的Res、TDIP、FDIP、TEM、NanoTEM。Imax=3.5A，工作电压12－36V。NanoTEM的关断时间1μs。发射机具有，输入、输出电压显示，输出电流显示，关断时间、仪器内部温度显示。

探测方法之一：大地电磁测深法（MT）

是以天然交变电磁场为场源的电磁勘查方法。这类天然电磁场源具有很大的能量，可以穿透巨厚地层。大地电磁场可近似地看做是垂直入射大地的平面电磁波，当电磁波以波的形式在地下介质中传播时，由于电磁感应作用，地面电磁场的观测值将包含地下介质电阻率分布的信息；又因为电磁场的趋肤效应，不同频率的电磁场信号具有不同的穿透深度，所以可以获得地下不同深度介质电阻率分布的信息。

1、方法的基本原理

假设场源是自上而下垂直入射地面的均匀平面电磁波，并假定大地是多层水平状模型，每层内介质的电性是均匀各同性的。通过解麦克斯韦方程组，求得地面上相互正

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交的水平电、磁场分量，然后计算出视电阻率数据，再对资料进行推断解释。

??0.2TExHy2 或 ??15f?ExHy22(??m)

式中：Ｅ的单位为mv/km；Ｈ为伽玛；ρ为欧姆·米；T供电周期单位为秒。

2、野外工作方法

MT测量是在地表记录彼此正交的交变电场和磁场分量，经过数据处理得出反映地下电性结构的视电阻率曲线，数位曲线及其它有关资料。

磁场信号的周期一般从10秒到10秒（频率为10Hz –10Hz），为了保证数据处理的精度，特别是低频信号的精度，而要取得足够长的记录，以便尽减小截断效应的影响，因此在一个测点上往往要连续观测５–６小时，甚至更长。

通常采用一对不极化电极作为电场接收器；磁传感器用得最多的是感应式磁传感器。在单极站测量时电极一般布置成十字形，水平磁场传感一般离中心10m左右成正交地埋入地下30–40cm深处。记录长度至少要大于要分析信号的最大周期的5–6倍，为克服输电网的干扰，使测量装置与高压电线之间成45°夹角。

3、MT方法的优点

省去了供电设备；有丰富的频谱；勘探深度大，不受高阻层屏蔽，对低阻层有较高的分辨能力；场源为垂直入射的水平极化平面电磁波，理论研究计算简化。

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探测方法之二：可控源音频大地电磁法（CSAMT）

1、发展过程 可控源音频大地电磁测深法“Controlled Source Audio－frequency Magnetotellurics”(简称CSAMT法)最早是加拿大多伦多大学的D.W.Strangway教授和他的研究生Myron Goldtein于1971年提出的。针对大地电磁法场源的随机性和信号微弱，以致观测十分困难这一状况，他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源，故称可控源。又因使用的是音频段频率，所以把它称作可控源音频大地电磁法。他们的论文于1975年公开发表，从理论和实验两方面奠定了可控源音频大地电磁法的基础。自70年代中期起，CSAMT法得到实际应用，一些公司相继生产用于CSAMT测量的仪器和解释应用软件。特别是自80年代以来，方法理论和仪器都得到了很大发展，应用领域也扩展到普查、勘探石油、天然气、地热、金属矿产、水文、环境等各个方面，从

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而成为受人重视的一种地球物理方法。

用下图来说明最常用的一种标量CSAMT法的测量过程：

Source 1

标量CSAMT测量

Source 1个发射源

Ex1、EX2、EX3?多个E方向的电场偶极对 Hy1 个正交Y方向的磁场

2、场源 用发送机通过接地电极A、B向地下供交变电流，在地下造成交变电磁场。电流的频率可在一定范围内按需要改变，例如从2Hz－2Hz按2进制递变。在接地十分困难的地方可以用不接地的回线作垂直磁偶极子来发送电磁场。

3、测量 在距离AB相当远的地方进行测量。所谓“相当远”指的是在这些地方的电磁场已经接近平面波，从而可以使用卡尼亚提出：近区（A） (近场, 感应场微弱)靠近供电偶极，电场水平分量正比于地下电阻率，且与频率无关。近区视电阻率是接-发距r的

函数。近区电场E按1/3衰减，磁场H按1/2衰减。近区测量结果与直流电阻率测深相类似。过渡区(B) 场的性质非常复杂，波阻抗既与收发距r和大地电阻率ρ有关，又与频率f和方位角Φ有关。远区 (C)与大地电磁法一样，场是电阻率和频率的函数。的计算视电阻率的公式。如果选用直角坐标系，X轴平行AB，Z轴垂直向下，那末，测量电场的x分量Ex和磁场的y分量Hy便可按下式计算卡尼亚电阻率ρ和探测深度h：当我

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