4.5 装置形式
4.5.1 旁侧Ex/Hy装置:接收排列分布在发射偶极中垂线两侧各一定张角的扇形区域内(见图3a)。
4.5.2 轴向Ex/Hy装置:接收排列分布在发射偶极轴向线两侧各一定张角的扇形区域内(见图3a)。
4.5.3 斜向Ey/Hx装置:接收排列分布在发射偶极轴向(或垂向)线两侧对称且相等扇形区域内(见图3b)。 4.6 测量模式
4.6.1 根据发射偶极AB、接收偶极MN和测线布设方向相对于地质构造走向的关系,CSAMT有TM(Transverse Magnetic)和TE(Transverse Electric)两种测量模式。 4.6.2 TM模式
发射偶极AB、接收偶极MN及测线方向垂直于地质构造走向布设。TM模式横向分辨能力较强,观测的电场受静态影响、地形影响较严重。 4.6.3 TE模式
发射偶极AB、接收偶极MN及测线方向平行于地质构造走向布设。TE模式垂向分辨能力较高,观测的电场受静态影响、地形影响较小。 4.7 测量范围
4.7.1 依据电偶源电磁场分量分布特征和信噪比要求,标量Ex/Hy、标量Ey/Hx及矢量的测量范围各不相同。
4.7.2 标量Ex/Hy的测量范围
旁侧装置:测量范围一般在发射偶极中垂线两侧各30°张角、且r?4?的两个扇形区域(见图3a)。低频测量时张角适当减小。
轴向装置:测量范围一般在发射偶极轴向线两侧各15°张角、且r?5?的两个扇形区域(见图3a)。低频测量时张角适当减小。 4.7.3 标量Ey/Hx的测量范围
测量范围一般为r?3?的四个扇形区域(见图3b)。低频测量时张角适当减小。
a. 标量Ex/Hy的测量范围 b. 标量Ey/Hx的测量范围
图3 电性CSAMT法远区标量测量范围
(图中竖线方向为地质构造走向)
3
在同样条件下,旁侧装置测量信号相比轴向、斜向装置测量信号强度大,生产效率高,通常选用旁侧装置测量。
4.7.4 矢量Ex、Ey、Hx、Hy测量的范围,应为标量Ex/Hy和Ey/Hx测量范围的重叠区域(见图4a和图4b)。
a. 矢量测量范围(TM模式) b. 矢量测量范围(TE模式)
图4 电性CSAMT法远区矢量测量范围
(图中竖线方向为地质构造走向)
5 技术设计 5.1 资料收集
5.1.1 编写设计前,应根据工作任务要求,收集相关的地质、地球物理、地球化学、钻探及测绘等资料。
5.1.2 收集测区主要岩矿石电性参数资料。
5.1.3 实地踏勘测区地形、地貌、植被、交通、气象和居民点等条件,调查测区电磁干扰源并对电磁干扰情况进行估计(参见附录C)。核对已收集的地质、物化探及测绘等资料。
5.1.4在上述工作的基础上,对资料进行综合分析和方法有效性评估,确定测量方式、装置形式和工作参数、测网密度、压制电磁干扰的措施和工作总精度等,编写工作设计书。 5.2 装置形式选择
综合考虑地质任务、测区地质构造特征、地形地貌、噪声水平、仪器设备性能等条件,选择合适的装置形式。 5.3 工作参数设计 5.3.1 工作频段
测量使用的工作频率范围依据勘查任务目标拟探测的最大深度和测区大地平均电阻率初步确定(参见附录D.3)。实际测量时,所使用的最低频率应比计算的频率再低1~3个频点,并通过试验最终确定。 5.3.2 收―发距
4
依据探测深度、测区大地电阻率、信噪比等因素确定(参见附录D.1)。在保证一定的信噪比前提下,收―发距r应尽可能满足远区测量条件。r通常按目标体最大埋深Hmax的4倍以上设计。 5.3.3 发射极距
发射偶极距AB长度应保证足够的信噪比,尽量满足电偶极子的条件,通常按AB≈(1/8~1/3)r选择,一般1~3km。在探测较深的地质目标体时,AB可选择大些,在探测较浅的地质目标体时,AB可选择小一些。 5.3.4 接收极距
接收偶极距MN长度根据所勘查的地质目标体的规模和电信号的强弱确定。通常在20~500m之间选择,在探测较深较大的地质目标体时,MN可选择大些,在探测较浅较小的地质目标体时,MN可选择小一些。MN过大会降低分辨率,MN过小会降低观测质量。 5.4 测网设计
5.4.1 测网应根据地质任务和地形地貌合理选择。测线方向要尽可能垂直于所探测地质目标体的走向(TM测量模式时),点线距应能良好反映目标地质体。 5.4.2 测线尽量与已有的地质、物化探勘探线和钻孔等重合。
5.4.3 测线位置应尽量避开高压线等电力设施,以及大的村镇、厂矿区、山峰和狭窄的沟谷。 5.4.4 测点、测线号编排规则:采用相同比例尺,左端为小号、右端为大号,通常应以自西向东、自南向北增大的顺序编排。
5.4.5 测点的平面点位误差在工作比例尺成果图上应不大于2mm;高程误差应满足:当勘查对象的最小埋深超过50m时不得超过最小埋深的2%;当勘查对象的最小埋深不足50m时应小于1m。 5.5 工作总精度
5.5.1 工作总精度应根据勘查地质任务目标、测区噪声水平以及其他因素进行设计。
5.5.2 工作总精度根据全区卡尼亚电阻率和阻抗相位检查观测结果,按照7.7.5条中公式(6)计算的均方相对误差来衡量。
5.5.3 工作总精度分为2档,Ⅰ档为±7.0%、Ⅱ档为±15.0%。在电磁干扰很强的地区,可以分区设计总精度或适当放宽,并由设计书另行规定。 5.6 生产试验
在新区应用条件不明或测区地质条件比较复杂时,开工初期应选择有代表性的地段进行方法试验研究,在条件许可时,可在已知地质剖面上进行试验研究。试验目的:通过实测测区标志层或目标体的异常响应,了解地下介质或工作参数及场源对CSAMT测深曲线的影响及曲线分布特性(参见附录E),为施工方案设计提供依据或检验施工方案的正确性;通过实测测区电磁干扰信号,判断电磁干扰源的类型、强度、频率分布范围和干扰时段等特征,为如何避开、减少或压制电磁干扰场的影响提供方法依据(参见附录C);与此同时通过生产试验检验仪器设备的性能等。在生产试验基础上,依据试验结果对技术设计做进一步修改和补充。 5.7 设计书主要内容
设计书内容力求完整、重点突出,附图、附表齐全。主要包括:
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a)任务与目的;
b)测区概况,地质、地球物理特征; c)方法技术、技术指标、工作量及质量要求; d)安全生产、组织与管理; e)提交成果内容及时间; f)经费概算; g)有关附图及附表。 6 仪器设备 6.1 基本要求
6.1.1 仪器精度和主要性能指标应达到CSAMT方法技术的要求(参见附录F)或设计书的要求,不符合要求的仪器不得用于生产。
6.1.2 仪器及其附属设备等应有专人负责保管和维护,建立专门档案并制定相关的操作使用规程。 6.1.3 仪器及其附属设备存放场所应避开阳光直射,保持通风、干燥、清洁和无腐蚀气体;运送、使用中应注意防尘、防雨、防冻、防震、防曝晒。
6.1.4 仪器设备长时间存放应定期通电检查,有充电电池的仪器,要定期充、放电维护。
6.1.5 供电电极A、B要坚固耐用,导电性能良好,可选用铜板、铜丝网、铝箔或采用铁或钢制的金属棒电极,其规格和数量可根据工区接地条件及供电电流强度选定。金属棒电极一般长度为60cm~100cm,直径为1.6cm~2.2cm为宜。在接地电阻较大或需要较大供电电流工作的地区,宜用铜板等片状电极。水上施工时,常用铅电极。A、B供电导线的规格和数量应根据用途、电极距大小、供电电流强度和测区自然条件选择。一般供电线应选用内阻小、绝缘性能好、轻便、强度高的多芯全铜导线,其内阻小于8Ω/Km、绝缘电阻应大于2MΩ/500V 每公里。
6.1.6 接收电极M、N宜采用铜、高炭钢或不极化电极,其电化学性能稳定,极差变化小。MN导线的绝缘电阻应大于5MΩ/500V 每公里。 6.2 检测与标定
6.2.1 每个测区工作前和工作期间应视工期长短定期对接收机、发射机及附属设备进行调节检测。接收机具有自检功能的,应定期进行自动校准检测。磁探头应定期进行标定(标定方法可依据各个仪器自带的说明书)。仪器设备各项指标合格后方可进行工作。
6.2.2 同一型号两台及两台以上接收机在同一测区野外工作前,应进行多台仪器一致性对比试验。 6.2.2.1 仪器一致性应在野外条件下,选择电磁干扰小的地段进行单点全频段测定。
6.2.2.2 仪器一致性对比结果由某测点m台仪器观测的总均方相对误差?一致性来衡量,计算公式为:
nmij??V?一致性??i?1j?1L?n…………………………………………………………………………(1)
6
式中:Vij——某仪器j在某频点i上之观测值与m台仪器在第i频点上的观测值的平均值的相对误差,Vij?aij?aiai;
aij——第j台仪器在第i频点的观测值;
mai——m台仪器在第i频点上的观测值的平均值,ai??aj?1ij/m;
m——参加一致性观测的仪器台数; n——参与一致性试验的观测频点数;
L——相对误差Vij的总个数L?m?n。
一致性试验的?一致性应不大于设计的工作总精度,否则应从参加试验的m台仪器中找出偏离大的某仪器不予使用,或经调节该仪器性能后达到一致性要求时方可使用。 6.2.2.3 从参加一致性试验的m台仪器中找出偏离均方误差?j偏大的仪器可采用以下公式:
??a?j偏nij?ai?2??i?1n?1…………………………………………………………………(2)
式中:aij——第j台仪器在第i频点的观测值;
mai——m台仪器在第i频点上的观测值的平均值,ai??aj?1ij/m;
m——参加一致性观测的仪器台数; n——参与一致性试验的观测频点数。
6.3 使用与维护
6.3.1 接收机、发射机、发电机组应配有专职操作员,野外工作期间严格按仪器使用说明书和操作规程进行使用与维护。
6.3.2 每天工作前必须对发电机组、发射机进行预热除潮处理,特别是在潮湿、寒冷天气或发电机组、发射机长期未使用情况下务必进行预热除潮处理。发射机预热除潮要在发电机组运行约10分钟后再打开电源,一般低速运行预热除潮时间夏天约20分钟,冬天至少要30分钟。发射机的预热应在低电压、小电流下进行,确保可在大电流或高压条件能正常工作后才能开始大功率供电工作。 6.3.3 发射机工作时最大工作电压和电流一般不应超过额定值的80%。
6.3.4 发电机组要定期更换滤清器及机油,轴承部位要及时加注润滑油,工作期间应保持通风系统畅通。发电机组的冷却系统工作不正常必须停止使用并进行检修,直至正常后再继续使用。
6.3.5 发射机供电结束后,发电机组、发射机冷却系统应继续运行足够的时间散热至冷却,以防损毁发射机。
6.3.6 仪器及附属设备应定期保养检查。发生故障时应及时检修,检修合格后方可继续使用。 6.3.7 仪器设备检修须由熟悉仪器设备性能的专业人员进行,应填写完整检修记录并存档。
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