電磁陣列斷面勘測方法

專利名稱:電磁陣列斷面勘測方法
本發明涉及利用測量自然產生或人工感生的地磁場和感生地電(大地)場(總稱大地電磁場)的地球物理勘探。
流過地殼的大地電流流量取決于特定點處的地殼構造的導電率或電阻率。如果能測量并繪制這種導電率或電阻率，就能夠獲得關于該構造的信息，特別是關于碳氫化合物、礦物或地熱資源的信息。這在能夠采用地球物理勘測的地震方法的地區是特別有用的，例如在沉積巖為厚火山巖層所覆蓋的地區。
大地電流的大小、方向和極性是不斷變化的，并構成具有各種頻率的分量的復雜頻譜。
第一種實用的電磁勘測方法是由卡格馬亞德(Cagnird)在美國專利第2，677，801號中描述的。它包括測量并記錄大地場的一個水平分量在一段時間中的變化，并同時測量并記錄地磁場的正交分量的變化。隨后用付立葉分析法把這些測量結果變換成頻率分量。電場頻率分量與磁場頻率分量的比值是一種波阻抗，它是頻率的函數。因為電磁波透入大地的透入深度與該波的頻率和該地的導電電率成反比，故可用該波阻抗來估算沿通過地面的垂直方向的導電率分布。卡格尼亞德用一種數學模型來做這種估算，在他的這種模型中，導電率僅隨深度變化，即所謂一維(1-D)模型。
這種方法隨后受到了另一些人的發展，他們采用了導電率隨水平坐標和深度變化的模型，即二維(2-D)模型。在此模型中，導電率沿其不變的坐標被稱作“走向”(strike)。在這種模型中，根據大地電磁場的極性，有兩種要考慮的情況。在這兩種情況中，電場分別平行和垂直于走向發生極化。理論研究表明，可結合為一維而發展的技術，用E平行阻抗函數來相當準確地估算該函數計算地點正下方的導電率。然而，E垂直阻抗函數有非常困難的特性，并且不能直接對其進行變換，以給出足夠準確的導電率估算。解決該問題普通的方法是利用在一個以上地點得到的曲線，并且迭代法修正該模型中的導電率分布，直到獲得與觀察結果符合得最好的理論E垂直曲線為止。該方法有許多缺點，特別是它需要大量的計算，并且無法保證所得解的正確性。
當勘測區導電率確實僅沿一或兩個方向變化時，這些方法是有效的。然而不幸的是，這種兩維的變化是少見的。當對具有三維導電率分布的構造進行大地電磁測量時，就會碰到下列問題。首先，盡管存在若干確實一套坐標軸的特定方法，但要象在二維情況下那樣去確定一套原則坐標軸一般是不可能的。第二，不論用什么坐標系，要想把電場分成兩種具有不同性質的不同情況(象二維情況下那種E平行和E垂直)是不可能的。所希望的E平行情況的性質首先消失了。而兩種情況都有與E垂直相類似的性質。雖然為解決這個問題而發展了許多特定的方法，但它們的成功是有效的。第三個問題是顯著增加的復雜性使確保對所得數據的正確理解的難度大大增大了。
減少第三個問題的一種方法是進行更多的測量。在經典的大地電磁方法中，磁場測量通常比電場測量更困難，使得大量測量既費時又費錢。然而，一個觀測到的事實是磁水平分量隨距離的變化通常比電場水平分量的要慢得多。這導致了大地電磁一大地方法，它包括在勘測區域上分布的有限個地點測量磁場的兩個正交分量和在更多的地點測量電場的兩個正交分量。隨后，用與大地電磁模型中所描述的相類似的技術。對這些數據進行處理。然而，當導電率是三維分布時，其結果仍是不十分可靠的。在美國專利第4，286，218中，描述了這種技術的一種類型，它采用了與地震勘探的“滾動”(roll-along)方法相似的方法。沿勘測線的電場重迭測量改善了信噪比，而在該線的兩端測量磁場，而用插入法導出電場測量點的中間磁場。
所有這些傳統方法的主要缺點在于當地下構造的電和磁特性沿所有三個方向變化時，它們給出的結果非常不可靠，以前克服這種不可靠性的努力包括大量計算，而這就所得結果來說是難以證明的。
傳統大地電磁勘測方法的另一缺點是在每個勘測點都要測量兩個最好是正交方向的電場。這使該方法很難用于海上勘測。在美國專利第4，210，869號中描述了一種海上大地電磁勘測方法，但此方法依賴于測量海底上的電極的位置和取向的聲學方法。這些測量的準確性是有限的，從而使得對勘測結果的分析變得不可靠了。
傳統大地電磁方法的再一缺點是不論勘測區域多小，都要在勘測區域內的數個點進行測量。另外，為區分視在E平行和E垂直分量，必須在各個E測量點確定垂直分量。如上所述，如未進行這種區別，就很可能會對所得數據作出錯誤的分析。
先有技術的上述和其他缺點可通過提供一種電磁地球物理勘測方法而得到克服，在勘測點的大地構造的導電率具有三維變化時，該方法能用較簡單地計算方法給出可靠的結果。
根據本發明的一個方面，該電磁地球物理勘測方法包括在勘測區域中的至少一個地點測量地磁場沿至少兩個非平行方向的變化，并同時測量該磁場的變化;在沿勘測線的多個勘測點測量平行于該勘測線的地電場變化，隨后把測出的數據轉換成頻率分量。隨后的步驟是從兩個非平行方向的地磁場測量結果，計算出作為頻率的函數的、與各地點的測出電場方向相正交的地磁場水平分量;計算出各地點作為頻率的函數的阻抗，該阻抗為在各點測得的電場與垂直于該測得電場方向的地磁場水平分量之間的比值。隨后，對多個預定的頻率，以適當的方法計算出該阻抗的加權平均值，使計入各加權平均值的阻抗數目隨頻率的減小而增加，以使該數目與該頻率的電磁波透入大地的有效透入深度大致成正比。最后，由這些阻抗加權平均值，計算出作為頻率的函數的該勘測線下的大地導電率的分布。
在一個實施方案中，測量大地磁場的兩個方向是相互垂直的。
在另一個實施方案中，測量平行于勘測線的地電場變化的步驟包括測量與大地電接觸并沿勘測線以大致相等的間距設置的一或多對電極之間的電位差，并用該電極間的距離除所測得的該電位差。
在又一種實施方案中，所有電極間的電位差是同時測量的。
在一種供選用的實施方案中，同時測量一組相鄰電極的成員之間的電位差(該組電極由少于全部電極的電極組成)并順序地對各組進行測量。
在另一種可供選用的實施方案中，一組中的至少一個電極同時也是相鄰組中的成員。
在最佳實施方案中，阻抗的加權平均值是經過下列步驟計算出來的;利用零相位有限長權函數，對每一頻率，通過選擇一適當寬度確定該權函數的寬度;利用選出的函數獲得加權平均阻抗;利用如此得到的加權平均值計算近似透入深度;把計算出的透入深度同期望透入深度相比較，利用計算和期望深度之差選擇更合適的寬度，以迭代方法重復該過程，直至透入深度的計算達到預定的精確度。
根據本發明的另一個方面，該電磁地球物理勘測方法包括在勘測區域中的至少一個點測量在至少兩個非平行水平方向上的地磁場變化;在測量該地磁場變化的同時，測量與大地電接觸的相鄰電極之間的電位差，這些電極沿勘測線以大致相等的間隔設置，且同時進行該電位差測量，并將測得的電位差變化變換成頻率的函數。隨后，對于多個預定頻率，以適當方法計算測得電位差的加權平均值，以使計入各加權平均值的電位差的數目隨頻率的降低而增大，從而使該數目大致正比于該頻率的電磁波進入大地的有效透入深度。由沿兩個非平行方向的該磁場測量結果，計算出垂直于勘測線方向的地磁場水平分量，從電位差的加權平均值同該磁場水平垂直分量的比值計算出沿勘測線的加權阻抗，并從該加權阻抗計算出該勘測線下方作為深度的函數的大地導電率分布。
根據本發明的再一個方面，該電磁地球物理勘測方法還包括在該勘測線的多個點測量地磁場的垂直分量，并利用這些測得垂直磁場分量連同計算出的勘測線下導電率分布來確定勘測線下的地球物理構造的步驟。
本發明的一個優點是提供了當勘測線下方的大地地下構造的導電率分布在三個方向上都發生變化時估算該導電率分布的一種新穎的改進方法。本發明的另一優點是在該勘測方法中電和磁場測量裝置的設置很簡便。再一個優點是本發明估算復雜導電率分布所需的計量比先有方法簡便。
通過下面結合附圖對最佳實施方案所作的詳細說明，本發明的上述和其它目的及優點將變得更為明顯。
在附圖中圖1是表示勘測場的示意圖。
在圖1中顯示了根據本發明的勘測場布置。在勘測區中選定用于磁場測量的適當地點，它最好遠離局部的非自然電磁干擾源，如發電機、高壓輸電線，無線電發射機及繁忙的道路。設置傳統形式的磁場檢測器10和12，以測量兩個非平行方向上的水平地磁場分量的變化。在最佳實施方案中，這些檢測器彼此成直角，其中一個檢測器平行于選定的勘測線，可用無線電遙測裝置(如圖1所示)或用直接電纜傳輸或通過電話線把來自檢測器10和12的讀數實時地傳送到處理站14。
在一種供選擇的替代方案中，該數據被記錄在諸如位于記錄場地的磁盤、電子計算機存貯器或磁帶的存貯介質中。可把該存貯數據延時傳送到處理站，也可將包含該數據的存貯介質本身運送到處理站。這樣能建立獨立的、自動運轉的記錄站。
雖然單一磁測量站在提供一致的基準信號方面是較為可取的，但如果情況需要，也可采用一個以上的磁場站配置。如果隨著勘測的進展，需要移動磁場站，可以在新的位置設置第二個磁場站，它具有與第一磁場站類似地對準的兩個檢測器，并且進行一適當時期的同時測量，以將用第二站得到的數據平移到與第一站所獲得的數據相同的基準系中，這是內行人所熟知的步驟。
隨后確定勘測線16。該線最好是直的，但該方法也可用于彎曲的勘測線。沿該勘測線設置與大地接觸的電極18，它們最好彼此相距同樣的距離。用導線把相鄰的電極連到電位差檢測器20。用無線電、電纜線電話把電位差檢測器20的續數傳送到處理站14，也可在記錄場地將其記錄在大容量存貯介質上，以便隨后送到處理站，就象磁場讀數那樣。
E(電)場分量是通過用電極間距L除測得的兩電極間電位差而得到的。這種E場測量結果實際上是沿連接兩個電極的導線的E場分量的加權平均值。因此，該設置起波數空間中的空間低通濾波器的作用，它具有矩形或矩形波串函數的因有加權因子。檢測器在波數空間中的響應正比于正弦(Six/x)函數，并有稍小于L的倒數的截止波數。因此，內行人可通過選擇適當的L值來提供所需的勘測分辨率。
沿勘測線16進行一系列的E場分量測量。如圖1所示，這些檢測器是頭尾相接地設置的。這種設置沿勘測路徑對連續的E場分量進行空間低通濾波，并隨后以固定的空間間隔L對這種經過濾波的分量進行取樣。這種取樣是與眾所周知的取樣定理為防止取樣數據的混淆所作的要求相符合的。在要取得導電率數據的點兩側的測量跨距應大致等于所要勘測的最大深度。E場測量可在整個勘測線上同時進行，也可一次只對一組相鄰電極進行，然后再對另一組進行，直到順序地覆蓋了整條勘測線，當勘測較深的深度因而所需的測量跨距很長，因而難以同時在整條勘測線上同時進行測量時，后一種方法是較好的。當進行順序測量時，可在相鄰組的成員間造成小的重迭，以提供有助于減小噪聲的冗余，但這樣做會降低勘測速度，所以最好只在噪聲成為嚴重問題的情況下采用此方法。
當勘測線是曲線時，該方法必須進行修正。首先，對阻抗施行具有加權和形式的低通濾波，該阻抗描述了與一組相鄰路徑段中的各段相切的電場分量同與為該組路徑段確定的有效方向垂直的磁場分量之間的關系。簡單的余弦鐘形權函數也被用于彎曲勘測線。
位于路徑組中心點a的勘測線段的有效方向是通過確定該組的該有效方向同任意基準方向(如北)之間的夾角φ0(a)而確定的。該角的確定關系為
其中，Wi(a)是余弦鐘形權，N1(a)和N2(a)是要包括余弦鐘形函數長度區域內所有非零權的和的下和上界，而φi是勘測線段同基準方向間的夾角。
隨后用由余弦鐘形函數加權的線段阻抗和來計算近似透入深度。并且勘測點a附近的勘測線段，由下列確定關系計算有效長度LE(a)
其中，L是各路徑段的長度(假設所有路徑段的長度都是相等的)，而Wmax是包括在該和中的Ni權中的最大者。對彎曲勘測路徑的情況，要求有效長度LE(a)，而不是余弦鐘形函數的長度，為透入深度的一個給定倍數。
所要求的LE(a)值是用迭代法得到的。該方法開始于為余弦鐘形函數假設適當的長度。隨后計算出權Wi(a)并利用它得到角φ0(a)和有效長度LE(a)。從線段阻抗的加權和計算出近似透入深度。比較有效長度和透入深度，并利用計算出的和給定倍數之差來為余弦鐘形函數確定新的長度。以迭代方式重復該過程，直至達到適當的收斂程度。對勘測線16的每一待測位置和頻率，都采用該方法。
在最佳實施方案中，隨后計算出阻抗，它是E場測量結果的頻率分量與同時測得的沿E場正交方向的磁場分量的比值。這種表為Zxy的阻抗是水平電場同磁場空間分量間的二階阻抗張量關系的元素。Zxy由下列方程確定Ex＝ZxxHx+ZxyHy其中Hx是平行于E場測量結果的磁場測量結果的變換，而Hy是與E場垂直的磁場測量結果的變換。可由記錄數據和大地電磁先有技術領域：
的內行人所熟知任一種技術給出的限定方程來估算阻抗Zxy。
在本發明的一個供選擇的實施方案中，也可沿與勘測線成直角的方向進行電場測量。在此情況下，可由測得數據的頻率分量估算表為Zxy并由方程Ey＝ZyxHx+ZyyHy限定的另一阻抗張量元素。
作為本發明的一部分，發明人發現除在大波數值外，函數Zxy在三維解析中的表現同E平行阻抗函數在傳統兩維大地電磁分析中的表現相似。在本發明中，通過用相對波數空間而言的低通濾波器來衰減在大波數值處由Zxy反映的電場相關性，就可在三維大地導電率變化的情況下獲得E平行函數的所需特性。
另外，還發現低通濾波操作的關鍵因素在于截止波數的值。已經確定出，對于增大的波數值，在等于電磁波透入大地的透入深度的波長值處，Zxy同二維E平行函數開始有顯著的不同，因此該波長值的倒數就是一個合適的截止值，盡管在本發明的范圍內也可采用其他的值。
先有技術中眾所周知的是，在波數和空間域中，與低通濾波相對應的線性運算是與核權函數的卷積。該核函數的空間長度為截止波數的倒數，因此該核的長度隨波數的減小而增大。為在所有波數都能適當地進行加權運算，在要獲得導電率探測的各點就必須有足夠的E場測量跨距，以便能適應Exy阻抗的空間低通濾波所要求的最長核函數。在最佳實施方案中，可用簡單的余弦鐘形函數作加權核函數。
在最佳實施方案中在沿勘測線16的任一位置用于任一頻率的余弦鐘形函數的準確長度是用迭代法確定的。在每一要勘測的任置和頻率，對余弦鐘形函數的長度作出適當的初始假定。隨后用該函數對阻抗進行加權，并用該阻抗的和計算近似透入深度。該余弦函數的長度被要求為這個透入深度的指定倍數。該最佳實施方案采用等于一的乘數。對余弦鐘形函數的長度和透入深度進行比較，并用計算出的和指定的乘數間的差為余弦鐘形函數確定新的長度。重復這一過程，直至計算出的倍數相對指定的倍乘數達到適當的收斂程度。在實踐中發現，該方法是行之有效的，并且收斂很快。
當在整個勘測路徑上同時進行所有的E場測量時，可采用一種供選擇的方法來得到加權阻抗。該加權方法仍采用具有適當長度的余弦鐘形函數，并對轉換到頻域的E場測量結果進行，并隨后把這些加權測量結果用于阻抗張量中，以獲得加權Zxy值。
一旦該阻抗在所有感興趣的頻率都得到了空間加權，就對該函數進行反演，以獲得導電率沿勘測線隨深度的變化。該實施方案中所用的這種反演方法就是在那些在先有技術的一維分析中所用的方法。如果采用更復雜的方法所獲得的精確度增加足以抵擋它們所要求的計算量增加時，也可采用這種復雜方法。
進行各種計算的方法并非本發明的組成部分，但對內行人明顯的是借助程序數字電子計算機可以方便地進行這種計算。進行付立葉變換，余弦鐘形加權函數和一維反演過程的程序都是容易得到的。
在根據本發明方法進行的勘測中，在任何點的估算導電率是勘測線正下方及其橫向的地下導電率加權平均值。當大體積的導電部位于勘測線側方但在該截面中仍顯而易見時，就稱該截面受到了“側擊”(Side-swiped)。根據已公開的數學研究結果，可用勘測點磁場的垂直分量來判斷側擊。因此，在本發明一個供選擇的實施方案中，在沿勘測路徑的點處測量該磁場的垂直分量，并根據已公開的分析方法，用這些測量結果確定用上述方法確定的截面是否含有側擊。
當碰到或預見到磁場的非常不均勻性時，或在有不尋常噪聲的環境下，或是要求高精確度的情況下，可進行沿兩個非平行水平方向的附加磁場測量。這些測量可沿勘測線進行，但最好是在遍布勘測區的各點進行。這兩個方向最好是正交的，其中一個方向最好平行于該勘測線。
如果在N個獨立點同時或不同時測量磁場的x和y分量，則假設對電場陣列的每一間距要估算的阻抗Zax和Zay(該間距就是兩相鄰電極間的距離)滿足下列關系Ea＝Zax(Σi=1N]]>UiHxi)+Zay(Σi=1N]]>ViHyi)其中Ui和Vi是適當的加權因子，它們所用內行人所熟知的各種方法確定。
把基準地點的x和y場分量表為Rx和Ry，這些場是電場、磁場或它的組合，則其與第i地點的x和y磁場分量Hxi和Hyi的關系由下列式給出Hxi＝TxxiRx+TxyiRyHyi＝TyxiRx+TyyiRy轉換系數Txxi、Txyi、Tyxi和Tyyi可用大地電磁勘測中的任何已知傳統基準技術來確定。
將這些方程式代入關于Ea的表達式，得出Ea＝ZaxΣi=1N]]>(ViTxxi+ViTyxi)Rx+Zay(ViTxyi+ViTyyi)Ry
從這個式子，可以用傳統裝置測得的Ea、Rx和Ry值得到Zax和Zay。隨后用同上述與核權函數的卷積相等價的方法，對如此為電場陣列的各個間距確定的阻抗進行濾波。雖然附加磁測量會使測量費用更高，但以此方式計算出的導電率分布的精確度應高于那些僅包含單個地點磁測量的導電率分布。
本發明的上述實施方案涉及到利用自然或人工感生的交變電流的勘測方法。本發明還可用于采用直流、受控激勵源的電勘測。在這種勘測中，信號進入大地的透入深度同源與電場測量點之間的距離有關。用直流受控源在大地中激發出電場(與此有關的技術對內行人是熟知的)。沿與該源相距一段距離的勘測線，利用上述技術，即測量陣列中各對相鄰電極間的電位差并將該測得電位差除以電極間距離，測量該激發電場。隨后，用傳統處理技術，把測得電場數據轉換成視在電阻，它是測得電場同受控源輸出的電流的比值。對多個相距源的預定距離用適當方法獲得該視在電阻的加權平均值，該方法等價于沿勘測線對電場采用利用核權函數的低通濾波技術，如上所述。在此情況下，該核函數的空間長度同截止波數成倒數，該截止波數同源和電場測量陣列間的距離成反比。
本發明的一個優點在于它可用結構比先有大地電磁勘測方法中的更簡單的電場檢測器。這在海上勘測及非常復雜地形的勘測中是特別有益的。在同樣環境下可獲得好處的另一優點是能以更簡單的方式測量磁場，只需要一個磁場檢測器地點，在進行靠近海岸線的海上勘測時，可將該地點選在了海岸上;或將該點取在海上平臺附近，另外，與傳統大地電磁方法不同，該勘測不需要進行磁場垂直分量的測量，雖然為了增加與勘測線側方的構造有關的信息，最好進行這種測量。
本發明的另一優點是它易于適用在較寬范圍的勘測應用中。在不以任何方式限制此處公開并提出權利要求
的本發明范圍的情況下，可將其用于礦物和碳氫化合物勘探、地下和公共管道的位置探測、放射性或毒性物質從存貯地的泄漏的檢測，地下水源探測、考古研究、以及體內組織、骨骼和器官導電率的檢測。
對于內行人來說，其他優點和修正都是顯而易見的。因而就其廣義方面而言本發明并不限于所顯示和描述的說明例子、代表裝置或特定細節。相應地，在不背離所公布的一般發明概念的情況下，是可以在細節上有所不同的。
權利要求
1.一種電磁地球物理勘測方法，包括在勘測區內的至少一個點測量沿至少兩個水平非平行方向的大地變化；在測量該磁場變化的同時，在多個適當分布的點測量平行于勘測區中的勘測線的大地電場變化，以對沿該勘測線的電場空間變化進行充分取樣。
2.如權利要求
1的電磁地球物理勘測方法，其中測量大地磁場的兩個方向是彼此垂直的。
3.如權利要求
1的電磁地球物理勘測方法，其中測量大地磁場變化的一個方向大致與勘測線平行。
4.如權利要求
1的電磁地球物理勘測方法，其中測量平行于勘測線的大地電場變化的步驟包括測量與大地電接觸的一或多對相鄰電極間的電位差變化并用測得的各對相鄰電極間電位差除以該對電極間的距離。
5.如權利要求
4的電磁地球物理勘測方法，其中電極沿勘測線以大致相等的間距設置。
6.權利要求
1或4的電磁地球物理勘測方法，其中勘測線大致是直的。
7.如權利要求
4的電磁地球物理勘測方法，其中各對相鄰電極間的電位差是同時測量的。
8.如權利要求
4的電磁地球物理勘測方法，其中同時測量由少于所有電極的電極構成的一組相鄰電極中的各對相鄰電極間的電位差，并順序地對各組進行測量。
9.如權利要求
8的電磁地球物理勘測方法，其中一個組中的至少一個電極對也是相鄰組的成員。
10.一種電磁地球物理勘測方法，包括在勘測區中的至少一點測量沿至少兩個水平非平行方向的大地磁場變化;在測量磁場變化的同時，在適當分布的多個點測量平行和垂直于勘測區中的勘測線的大地電場變化，以對沿該勘測線的被測電場分量的空間變化進行充分取樣。
11.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中測量大地磁場的兩個方向是彼此垂直的。
12.權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中測量大地磁場變化的一個方向大致同勘測線平行。
13.如權利要求
10的磁場地球物理勘測方法，其中進行大地測量的點是沿勘測線以大致相同間距分布的。
14.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中勘測線大致是直的。
15.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中大地電場大在沿勘測線的多點的變化是同時測量的。
16.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中在由少于沿勘測線的所有點的構成的一組相鄰點同時測量大地電場變化，并順序地對各組進行測量。
17.如權利要求
1的電磁地球物理勘測方法，其中一組中的至少一點也是相鄰組中的成員。
18.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中測量平行于勘測線的大地電場變化的步驟包括測量與大地電接觸的一或多對相鄰電極間的電位差變化并用各對相鄰電極間的該測得電位差除以該對電極間的距離。
19.如權利要求
10的電磁地球物理勘測方法，其中測量垂直于勘測線的大地電場的步驟包括測量位于垂直于勘測線的直線上并與大地電接觸的電極對間的電位差變化，并用該測得電位差除以該電極間的距離。
20.如權利要求
1或10的電磁地球物理勘測方法，進一步包括在沿勘測線的各個點同時測量大地磁場在垂直方向的變化的步驟。
21.在包括在勘測區中的第一基準點測量沿至少兩個水平非平行方向的大地磁場變化并同時在適當分布的多個點測量至少沿第一方向-該第一方向平行于該勘測區中的勘測線-的大地電場變化以沿該勘測線對被測電場分量的空間變化進行充分取樣的電磁地球物理勘測方法中，為測量大地磁場變化確定第二基準點的方法，包括在該第二基準點測量沿至少兩個水平方向的大地磁場變化，該水平方向大致平行于在第一基準點進行大地磁場測量的方向;在足以使由第二基準點獲得的數據同由第一基準點獲得的數據相關的時間間隔內，同時繼續在第一基準點測量大地磁場的變化。
22.在一種電磁地球物理勘測方法-其中在勘測區中的至少一個參考點測量沿至少兩個水平方向的大地電磁場變化，并在測量該磁場變化的同時在適當分布的多個勘測點測量平行于勘測區中的勘測線的大地電場變化以沿勘測線對該電場進行充分取樣-中，得到該勘測線下的大地導電率的方法，包括把測得的電場和磁場變化變換成頻率分量;從沿兩個非平行方向的磁場測量結果計算與在各勘測點測得的電場方向相垂直的、作為頻率的函數的大地磁場水平分量;計算作為頻率函數的各勘測點阻抗，該阻抗是在該點測得的電場同與該測得電場方向相垂直的該大地磁場水分量的比值;對多個預定的頻率用等價于以適當截止波數對該電場進行波數空間中的低通濾波的加權方法，計算該阻抗的加權平均值，該截止波長大致反比于該頻率的電磁波進入大地的透入深度而變化，從而使計入該加權平均值的阻抗數目隨波長的減小而增加;從該阻抗加權平均值計算該勘測線下的、作為深度的函數的等電率分布。
23.如權利要求
22的大地導電率獲得方法，其中阻抗加權平均值是用等價于用零相位有限長度加權函數對電場進行卷積的方法計算出來的，各頻率的加權函數的寬度是通過下列步驟確定的選定適當的寬度;用選定的函數得到阻抗加權平均值;用如此得到的加權平均值計算近似透入深度;將該計算出的透入深度同期望透入深度相比較;利用計算和期望深度之差選擇更適當的寬度;用迭代法重復該過程直到該透入深度計算達到了預定的精度。
24.在一種電磁地球物理勘測方法-其中在勘測區中的至少一個基準點測量沿至少兩個水平方向的大地磁場變化，并在測量磁場變化的同時，在適當分布的多個勘測點同時測量平行于勘測線的大地磁場變化，以沿該勘測線對該電場的空間變化進行充分取樣-中，獲得該勘測線下的大地導電率的方法，包括將測得的電位差變化變換成頻率的函數;就預定的多個頻率用等價于以零相位有限長度權函數沿勘測線對電場進行卷積的加權方法，計算出測得電位差的加權平均值，該權函數的寬度大致正比于該頻率的電磁波進入大地的透入深度，從而使計入各加權平均值的電位差數目隨頻率的減小而增加;從兩個非平行方向的磁場測量結果，計算出垂直于該勘測線方向的大地磁場的水平分量;由該電位差加權平均值與該磁場水平垂直分量的比值計算出沿勘測線的加權阻抗;從該加權阻抗計算出作為深度的函數的勘測線下大地導電率分布。
25.一種大地表面電阻率測定方法，包括設置對大地表面進行激勵的直流受控源;在多個適當分布的多個點同時測量由直流受控源在大地表面激發出的電場，以沿與該受控源相距一段距離的勘測線對電場變化進行充分取樣;由測得電場與該源的電源比值計算出沿勘測線的各點的視在電阻;就多個與源的預定距離，用等價于對電場以適當截止波數在波數空間中進行低通濾波的加權方法，計算出該視在電阻加權平均值，該截止波數的變化大致反比于該距離下直流電透入大地的有效透入深度，從而使計入各加權平均值的視在電阻數目隨距離的增加而增加;由該加權視在電阻計算出作為深度函數的勘測線下大地電阻分布。
26.一種電學地球物理勘測方法，包括設置對大地表面進行電激勵的直流受控源;在多個點同時測量該直流受控源在大地表面中激勵出的電場，這些點相距足夠地近，以沿勘測線對電場的所有變化進行充分取樣。
27.如權利要求
26的電學地球物理勘測方法，其中沿勘測線測量受激勵電場的步驟包括測量與大地電接觸的一或多對相鄰電極間的電位差變化并用各對相鄰電極間的測得電位差除以該對電極間的距離。
28.如權利要求
27的電學地球物理勘測方法，其中電極沿勘測線以大致相等的間距設置。
29.如權利要求
26的電學地球物理勘測方法，其中的勘測線大致是直的。
30.如權利要求
27的電學地球物理勘測方法，其中各對相鄰電極間的電位差變化是同時測量的。
31.如權利要求
27的電學地球物理勘測方法，其中同時測量由少于所有電極的電極構成的一組相鄰電極中的各對相鄰電極間電位差，并順序地對各組進行測量。
32.如權利要求
31的電學地球物理勘測方法，其中一組電極中的至少一對電極同時也是另一相鄰組中的成員。
33.在一種電學地球物理勘測方法-其中在適當分布的多個點對由直流受控源在大地表面中激勵出的電場進行測量，以沿與該受控源相距一段距離的勘測線對電場進行充分取樣-中，獲得該勘測線下的大地電阻率分布的一種方法，包括以測得電場與該源電流的比值計算出沿勘測線的各點的視在電阻;就多個距離源的預定距離用等價于以適當截止波數在波數空間中對該電場進行低通濾波的加權方法計算出該視在電阻的加權平均值，該截止波數大致反比于所處距離下直流電進入大地的透入深度而變化，從而使計入各加權平均值的視在電阻數目距離增大而增大;由該加權視在電阻計算出作為深度的函數的該勘測線下大地電阻率分布。
專利摘要
用于地球物理勘探的電磁勘測方法，其中在勘測區中的一點測量沿兩個非平行方向的地磁場變化。同時在沿勘測線的若干點測量平行、于勘測線的大地電場變化。把這些測得的變化變換到頻域。并隨后計算出垂直于測得的電場方向的磁場水平分量。計算出勘測線上各測量點的作為頻率的函數的阻抗，并利用就多個預定頻率的阻抗加權平均值，計算出地下導電率分布。該阻抗加權值是利用對應于對電場進行低通濾波的零相位有限長度權函數計算出來的。
文檔編號G01V3/08GK86103551SQ86103551
公開日1987年11月4日 申請日期1986年5月26日
發明者弗朗西斯·X·伯斯蒂克 申請人:得克薩斯系統大學董事會導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan