专利名称：测量地下电阻率立体变化的三维人工源电磁勘探方法
技术领域：
本发明涉及一种勘查地球物理中测量地下视电阻率分布的人工源电磁勘探方法， 特别是一种能够一次性地同时获得地下空间沿X、y、Z三个方向视电阻率变化的电磁勘探方法。
背景技术：
地下是由不同的岩石、矿物组成的。不同的岩石、矿物具有不同的电阻率。测量地下电阻率的空间分布，能够查明地下不同岩石矿物的位置，达到发现地下矿产或勘查其它地下目标的目的。现有的人工源电磁勘探方法，不论是频率域的可控源音频大地电磁法，抑或是时间域的瞬变电磁法，都是在待勘查的区域逐条测线、逐个测点地顺次进行测量。现有的频率域电磁法一次只能发送一个频率的激励电流，测量一个频率(一个深度)的电磁响应，获得一个深度的视电阻率。时间域电磁法虽然是测量一个时间段内的电磁响应(或其导数)，但也不能一次同时获得多条测线、多个测点、多个深度的视电阻率。因此，现有的电磁勘探方法效率很低。每次测量只能获得一个位置、一个深度的视电阻率，无论是耗费的时间、获得的信息量，还是花费的成本，都很不合算，对地下目标的分辨率低，难以适应经济快速发展对资源勘查的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有人工源电磁勘探方法的不足，提供一种更好的、能够一次性地同时获得地下电阻率沿纵向、横向以及沿垂向的三维立体变化情况的人工源电磁勘探方法。在某个待勘查的全部范围的所有测线、所有测点上，一次性地同时布置与测点数目相同的多个接收电极或磁探头以及多台接收机，根据需要在适当的位置同时布置多台(套)发送机，各发送机分别发送不同频率组的激励电流，多台发送机同时发送，实现一次性地发送所有全部工作频率的激励电流。同时打开每一测线每一测点的所有接收机，一次性地同时接收所有频率的电磁响应，一次性地同时获得整个待勘查面积的每一测点、每一设计深度的视电阻率，显著提高电磁勘探方法的效率和分辨能力，大大加快勘查工作的速度，降低成本，节约能源，更好地满足经济快速发展对资源勘查的需要。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是测量地下电阻率立体变化的三维人工源电磁勘探方法为1)在待勘查的区域内，布置一个或多个发送电流源；2)在待勘查的区域内，同时布置若干条测量线，每一条测线上布置若干个测点；3)在布设好的每一条测线的每一个测点上，分别布设与测点对应的接收电极或磁探头，则接收电极或磁探头数目与测点数目相等；4)用导线把每一个接收电极或磁探头都和电磁信号接收机连接起来；5)从发送电源向该区域的地下发送一系列频率从高到低，或从低到高的不同频率的激励电流；6)每个接收机都同时测量地下物质对每一频率激励电流的电或磁响应信号，并从中提取出地下的视电阻率信息。三维人工源电磁勘探方法的电流源发送机，能够一次同时发送含有多个主频率成分的电流，在待勘查区域可以布置多个不同的、能够一次同时发送含有多个主频率成分的电流的激励电源。人工源电磁勘探方法的接收机，能够一次同时接收来自地下的、含有多个主频率成分的电磁响应信号，分别提取出每一频率成分的电磁响应信号的振幅、相位、实分量、虚分量。自动解算每一频率(每一深度)的视电阻率，可以在所勘查区域的全部测线、测点上， 布置好与测点数目相等的接收电极、磁探头和接收机，同时测量全部测点上的电磁响应。本发明能够快速地、一次性地同时获得所勘查区域内大块面积甚至整个区域上视电阻率的三维分布图像，探测到视电阻率沿纵向χ，横向y以及垂向ζ的变化情况。大大提高人工源频率域电磁法勘探的工作效率和分辨能力，显著加快勘查进度，缩短勘探周期，获得好的地质效果，降低成本，适应经济快速发展对资源勘查的需要。
图1为三维电磁法工作布置图；图2为本发明获得的地下视电阻率变化的三维立体图像。其中①发送机；②发送电极；③测线；④测点；⑤接收电极；⑥接收机；⑦视电阻率曲线；⑧高阻背斜。
具体实施例方式下面结合附图2说明本发明的具体实施方式
。参见附图2。在一块选定的勘查区域的选定位置，布置本发明所述的发送电流源 (包括发送机①和发送电极②)，在与发送电流源相隔一定距离的区域，布置本发明所述的测线③和测点④。在每一测点上布置测量电极⑤以及接收机⑥。启动发送电源向地下送入本发明所述的含有多个主频率成分的电流，同步开启每一测线、每一测点上的接收机，同时接收来自地下的、携带有地下物质电学信息的含有多个主频率成分的地电响应信号。启动接收机内装的、储存有解算地下视电阻率的软件程序的计算机，对测量到的地电响应信号进行分析，自动解算出各频率的视电阻率，绘制成图中⑦所示的视电阻率 频率曲线。根据曲线的形态和分布规律，推断出图中⑧所示的地下地电构造(本图示例为高阻背斜)。解算视电阻率的过程简介如下(以测量电场强度Ex为例)。
AV接收机首先测量出两测量电极之间的电位差，根据^ =^^求出该测点的电场
MN
强度Ex。再根据理论公式
Ex = 1 契]I-3sin> + e-mr (1 + ikr)] χ 2πΓ3\ J式中I是发送电流源向地下发送的电流，dL是两发送电极之间的距离，r是观测
4点到发送电流源中心的距离，P是待求的地下物质的电阻率4是观测点相对于发送电流源
的方位角4 = 是电磁波的波数。ω是工作频率，μ是地下物质的导磁率，一般取μ
=Xl(TH/m。由于波数k中也含有未知的地下物质的电阻率，采用上述公式解算视电阻率需要借助计算机多次迭代，逐步修正逼近的算法。
权利要求
1.一种测量地下电阻率立体变化的三维人工源电磁勘探方法，其特征在于，该方法为1)在待勘查的区域内，布置一个发送电流源；2)在待勘查的区域内，同时布置若干条测量线，每一条测线上布置若干个测点；3)在布设好的每一条测线的每一个测点上，分别布设与测点对应的接收电极或磁探头；4)用导线把每一个接收电极或磁探头都和电磁信号接收机连接起来；5)从发送电源向该区域的地下发送一系列频率从高到低，或从低到高的不同频率的激励电流；6)每个接收机都同时测量地下物质对每一频率激励电流的电或磁响应信号，并从中提取出地下的视电阻率信息。
2.根据权利要求1所述的测量地下电阻率立体变化的三维人工源电磁勘探方法，其特征在于，在待勘查区域布置多个不同的、能够一次同时发送含有多个主频率成分的发送电流源。
3.根据权利要求1所述的测量地下电阻率立体变化的三维人工源电磁勘探方法，其特征在于，在所勘查区域的全部测线、测点上，布置好与测点数目相等的接收电极或磁探头， 以及与测点数目相等的电磁信号接收机，同时测量全部测点上的电磁响应。
全文摘要
本发明公开了一种测量地下电阻率的立体变化的三维人工源电磁勘探方法在待勘查的区域，布置一个或同时布置几个发送电流源；在待勘查区域同时布置若干条测量线，每一条测线上布置若干个测点；在布设好的每一条测线的每一个测点上，同时布设与测点数目相等的接收电极或磁探头；用导线把每一个测量接收电极或磁探头都和相应的电磁信号接收机连接起来；从发送电源向该区域的地下发送一系列频率从高到低或从低到高的不同频率的激励电流；每个接收机都同时接收地下物质对每一频率激励电流的电或磁响应信号，并从中提取出地下电阻率信息。本发明能显著提高电磁勘探的效率和分辨能力，大大加快勘查工作速度，降低成本，节约能源，适应经济快速发展对资源勘查的需要。
文档编号G01V3/08GK102305948SQ20111013691
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者何继善 申请人:湖南继善高科技有限公司