大地电磁测深法环境噪声抑制研究及其应用

【摘要】：大地电磁测深(MT)的目的在于探测地下不同深度上介质的导电性结构，它的全过程包括数据采集、资料处理和反演解释。数据质量是基础，是关键，大地电磁测深的应用成功与否在很大程度上取决于数据的质量。 如何有效地抑制各种电磁噪声，提高信噪比，消除静态效应，保证大地电磁测深数据质量，这始终是大地电磁资料采集与处理的核心问题。 本文以大量的实测资料为基础，理论与实践相结合，在研究了大地电磁场信号特征和环境噪声(电磁干扰和静态、地形影响)对MT资料的影响规律后，提出并研究了多种抑制环境噪声，提高数据质量的方法技术，最后通过应用实例，证实了这些方法的有效性和实用性。 论文通过研究不同地区近万个实测大地电磁测深点资料，获得了MT方法中所利用的天然电磁场的特征，并与全球电磁场平均振幅进行了对比研究。对MT资料中的噪声提出了多种分析方法，从不同的角度系统地研究了大地电磁测深中噪声来源、频谱特征和对MT资料质量的影响规律。引入CSAMT的理论，对MT勘探中电干扰和磁干扰进行了研究，从理论上证实了磁场的信噪比要优于电场的，指出人类活动所产生的电磁信号并不全部是干扰，其中一部分构成了有用信号。通过误差理论分析，得到了视电阻率误差与相位误差的数学关系，该结论对合理制定大地电磁测深规范以及正确建立MT反演解释的目标函数具有重要意义。用感度分析的方法，研究了地质噪声对MT资料的影响规律。 论文研究了实测资料中的误差对反演解释结果的影响，明确了误差传递规律，以及静态效应对反演解释结果的影响规律，论文探讨了MT观测频率分布间隔的合理性问题。 对目前几乎所有的静态校正方法进行了理论分析，并结合实例作了客观评述，指出了它们的应用条件和存在的问题。研究分析了静态效应对视电阻率曲线、阻抗相位曲线、电性主轴、二维偏离度等参数的影响规律。论文从静态效应的机理出发，提出并研究了一种对实测电场进行静校正的方法一阻抗张量校正法，该方法对阻抗 张量进行了校正，所以由张量各要素计算出的所有MT参数(视电 阻率，阻抗相位，二维偏离度，椭率等)均得到了校正。使这些参 数能客观真实地反映地质信息，克服了目前仅对视电阻率实施静态 校正存在的问题。 从信号相关分析的角度，论文对远参考方法原理进行了系统的 研究。纠正了目前对该方法的一些错误认识，通过具体的试验工作 (如不同参考信号道试验，不同参考距试验)和相应的理论分析， 获得了较系统的技术参数，首次提出参考距应为设计最大勘探深度 的14倍。提出了电场道也可以做远参考道并与参考点的地质特征无 关。论文从4个方面肯定了远参考方法在抑压制噪声中的作用，同 时指出了远参考方法难以改善低频资料质量的事实。采用远参考处 理时资料的误差棒会增大，文中对这一现象进行了理论分析。 论文通过理论研究、针对性的试验和各种参考方式结果的比较 分析，得出了阻抗相位资料比视电阻率资料受噪声干扰小的结论。 基于这一结论，首次提出并研究了利用阻抗相位抑制视电阻率资料 中的噪声干扰的方法与原理。 通过分析目前资料圆滑方法无法消除飞点的现实，提出并研究 了利用层状目标函数拟合实测资料，剔除MT资料中飞点的方法。 该方法避免了常规圆滑方法对资料造成二次污染的问题，并通过数 值试验，证明了该方法的优越性。 文中提出的抑制噪声方法己逐步应用到作者所承担的大地电磁 测深资料处理项目中，目前完成了30多个MT(CEMP)资料处理项 目，累计产值达数千万元。论文最后介绍了其中的一个应用实例， MT资料处理结果与已知地震剖面具有很好的一致性，与钻井资料 相吻合，证实了各种去噪方法的有效性和实用性。