EH-4数据处理若干建议

对于EH4的数据，我发现利用EMAGE-2D软件将的张量模式的数据经过快速松弛二维反演后得到的成果图与原本的标量模式数据直接surfer成图得到的结果相比，前者等值线线条更为流畅平滑，凸显的地质体更为客观准确利于地质解释，与已知地质信息更为契合。 ### EH-4数据处理若干建议 #### 一、引言 在福泉铝土矿整装勘查项目中，通过对高频大地电磁测深和高密度电法地电断面的成果图进行观察，发现利用EMAGE-2D软件处理EH4数据，特别是采用张量模式数据并进行快速松弛二维反演后得到的成果图与传统的标量模式数据处理方法相比，具有明显的优势。张量模式数据处理得到的成果图等值线更加流畅平滑，能够更加客观准确地突出地质体特征，有利于地质解释工作，且与已知地质信息更加吻合。 #### 二、EH4张量数据RRI反演 ##### 2.1 张量模式与标量模式对比 张量模式和标量模式在处理EH4数据时的区别主要在于计算功率谱及阻抗的方式。在野外作业中，虽然测量了两个方向对的数据，但在标量模式下，实际上只使用了一个电道和一个磁道的数据（即一个方向对），如采用EX、HY来计算X方向的电阻率。而在张量模式下，则是利用张量公式同时使用EX、EY、HY、HX四个量来共同计算某一方向的电阻率。 对于不均匀大地，阻抗是一个空间坐标函数，可以用一个包含四个元素的张量来完整描述，每个元素都与场的正交分量相关。为了确定这四个阻抗元素，需要多个极化不同的磁场。通常使用四个场分量的自功率谱或互功率谱来计算阻抗。例如，可以通过以下公式计算： \[ Z_{xy} = \frac{\left< H_x^* E_y \right>}{\left< E_x^* E_y \right>} \] 其中，“*”表示场量傅立叶变换后的复共轭，“<>”表示在频带内求平均。同理，可以得到其他阻抗元素的表达式。 通过计算，可以将阻抗张量旋转到任意方向的坐标轴上。如果地质剖面是真正的二维结构，可以通过旋转达到某个角度，使得Zxx和Zyy变为零，Zxy和Zyx成为主阻抗元素。接着，根据这些主阻抗元素计算得到的视电阻率和相位可以用来绘制曲线，进而确定地质构造的走向。 在探究二维构造的项目中，如雷山排则铅锌矿项目和黔东天柱县金矿项目等，理论上张量模式相较于标量模式更优。然而，在铝土矿项目的层状构造研究中，尽管可以假设地层在水平维度上为各向同性的，但对于岩溶地区复杂多变的地下环境来说，张量模式可能是更合适的选择。 ##### 2.2 TM数据的二维快速松弛反演 使用EMAGE-2D软件处理张量模式数据进行二维快速松弛反演（RRI）时，该方法的特点在于利用前一次迭代模型的横向梯度代替迭代后模型场景的横向梯度，从而实现快速稳定的反演过程。反演迭代的基本步骤包括：设定初始模型，正演计算模型响应和所需场值；计算每个测点的Fréchet偏导数矩阵并进行单点反演得到每个测点下的局部模型；内插形成新的模型；再次正演得到新模型的响应和场值；如果模型响应已经拟合实际数据至满意的精度，则停止迭代；否则继续迭代。 **2.2.1 节点网格设计** 在进行二维快速松弛反演时，节点网格的设计至关重要。EMAGE-2D软件允许用户通过节点来描述地下电性断面，每个节点可以有不同的电阻率值。网格设计应遵循以下原则： 1. **水平节点间距**：不必完全与测点位置重合，但相等的间距可以获得最佳效果。较稀疏的水平节点有助于获得更好的反演结果。 2. **垂直节点设计**：第一层的厚度通常等于最小趋肤深度的1/5（基于最高频率和模型中的最低电阻率计算得出）。之后，按照1.1的增长因子延伸至大约两倍的最大趋肤深度（基于最低频率和模型中的最高电阻率计算得出）。 3. **加密节点**：如果反演结果显示某些局部区域电阻率非常低，以至于信号的趋肤深度与该区域节点间距相近，应该适当加密这些区域的节点。 **2.2.2 RRI迭代参数设置** 在EMAGE-2D软件中设置反演参数时，以具体实例（如岩门口模型剖面）为例，可以设置标准迭代次数为20次，Huber迭代次数为8次，下降迭代次数为2次。平滑迭代次数为上述次数之和，总计30次。混合因子设为0.6，以提高迭代速度和成功率。起始Z值设为25，以避免模型浅部粗糙度测度过程中的奇异性问题。 利用EMAGE-2D软件处理EH4数据，尤其是采用张量模式并结合快速松弛二维反演的方法，能够在地质解释中提供更加准确、细致的信息，有助于更好地理解复杂地质结构。