V5 System 2000系列软件在MT资料处理中的应用

肖 希 蒋晓斌 朱 园

(长江大学地球物理与石油资源学院， 武汉 430100)

大地电磁测深法(简称MT方法)是在地面上观测具有区域性乃至全球性分布特征的天然交变电磁场频率域来研究地下岩层的电学性质及其分布特征的一种勘探方法[1]。在野外开展MT方法时需要采集大量的数据信息，尤其是在施工地理环境复杂、人文噪声难以避免的情况下，对数据质量的“预判”和“深加工”显得尤为重要。目前在电法勘探领域中凤凰公司的V系列产品被国内各大高校以及地勘单位广泛应用，因此本文以MT原始资料在V5 System 2000系列软件(WinHost、WinTabEd、SSMT 2000和MTEditor)中的处理过程为主轴介绍软件的使用步骤及机理。

1 MT资料处理的目的

MT法主要记录的是电磁波反射在地表上的相互正交的磁场和电场分量，需要经过适当的数字处理才能取得可靠的张量阻抗要素、相位、视电阻率以及其他相关的大地电磁相应函数，供资料正、反演使用。在20世纪60年代以前MT法主要是基于法国学者Cagniard(1953)和苏联学者Tikhonov(1950)水平层状标量理论来处理和解释大地电磁资料，但由于实际地质复杂、数据一致性差使得解释结果与真实地质构造不一致。之后MT法在经过近50 a的发展，引入了张量阻抗理论、静态校正方法以及远参考技术才从理论上得以突破，进而逐步接近实际的介质模型[2]。

2 MT资料的野外采集

MT法需要采集大量的地电信息，因而对仪器进行最优配置以获取优质的数据是勘探工作的重要内容。本文所使用的电法系统是加拿大凤凰公司研制的V5-2000系统，表1为此示例需要使用的MT法勘探仪器设备清单。

表1 MT法勘探仪器设备清单

2.1 仪器的标定

在野外，勘探仪器传感器所记录的大地电磁信号经过放大器和模数转换后按一定的格式记录在CF存储卡中，若将记录数据换算成真实的电磁场强度，需要知道仪器各道的格值和相位移特性。为此需要对仪器进行标定处理，即给仪器输入一定频率的已知信号并记录，求出所记录到正弦波的振幅和初相位。

标定方法(以标定磁探头为例)[3]：(1)将GPS、GND、电源、数据、磁探头线正确连接到盒子MTU-5 3066上(通常编号小的连接Hx，编号大的连接Hy；即Hx — 1306，Hy — 1307 )；(2)埋设好磁探头，最好在防风、避光及机动车少的地方；(3)锁定卫星后，在负责监控的计算机中操作并运行Phoenix GeopHysics MTU Host Software->WinHost-Online软件；(4)在WinHost主窗口左上方的System Request组合框内选择Setup模式；(5)在WinHost的右下角的每个Coil Serial#(针对MTU)输入8个字符的标定文件名，Hx Coil Serial#COIL1306，Hy Coil Serial#COIL1307，Hz Coil Serial#COIL0000，在反演时用二维反演技术将Hz置空；(6)为保证数据质量，可设置Coil Cal.Multiplier倍增标定时间，一般设置为2(如果标定区域存在电磁干扰，比如高压线等，可以将这个参数设置得更高)；(7)在Sensor Type列表里选择探头的类型为MTC-50；(8)在System Request组合框里，选择Coil Calibration开始标定磁探头。

资料处理人员可以在“SSMT 2000->View Calibrations”中查看盒子(.CLB)和磁探头(.CLC)标定结果，标定是否合格以在半对数坐标上绘出圆滑的标定曲线为准。图1为磁探头COIL1306.CLC的标定曲线。

图1 磁探头COIL1306.CLC的标定曲线

2.2 开机参数文件Startup.TBL的制作

建立开机参数文件目的在于使仪器开机后自动进入已经根据地形情况设定好相关参数的记录(或标定)状态，建议将System Request设置为Record模式。

制作方法：(1)运行Phoenix GeopHysics MTU Host Software->WinTabEd软件，此时不需要连接到盒子，在计算机上操作即可；(2)在System Request组合框选中Record模式；(3)设置增益(E Gain和H Gain)参数，正确的增益参数取决于测点周围的信号和噪声情况，一般情况下设置为Normal Gain。当噪音高时应该设为Weak，反之设为Strong，以提高数据质量，使用WinHost在线监控Saturated records数目，在采集早期若饱和点数目的比例大于2%时，可以考虑调低增益；(4)低通滤波器Low Pass Filter参数由接地电阻的大小作为选取标准，接地电阻越大，需要的滤波器越弱，一般而言将滤波器设置为Weak可有效减小噪音；(5)选择人为关机结束采集可灵活控制采集时间；(6)北参考选用磁北Magnetic，在野外时不需要作磁偏角校正计算，Declination置空即可；(7)我国供电频率为50 Hz，所以设置输电线滤波器为50 Hz以减弱同频信号的干扰；(8)MT法测量时电道和磁道的耦合参数都应该设置为DC；(9)因为MT施工期长，每个测点参数相同，所以采样日期通常设置为施工方案中计划工期的超集，比如计划工期为20130601 — 20130701，参数可设置为Start time:20130501 00:00:00，End time:20131001 00:00:00；(10)采样参数一般是标准配置“1-8-1”，即高频和中频段的单时间片为1 min和8 min，控制时间片为1 min。

Startup.TBL其他的测量参数均可置空，后期在SSMT 2000->Edit TBL根据实际测量补齐即可。

2.3 测点仪器布设

野外布站要充分考虑实际地形、地貌和地质特征，合理选取“十”字、T形或L形布极。由于大地电磁场的磁道信号在一个区域内比较稳定，出于采集成本因素的考虑可采用中间5道盒子，两边2道盒子的布设方式，即两边的盒子(电站：编号1176、1148)可以共用中间盒子(磁站：编号3066)的两道磁信号，且可提高布设效率，延长采集时间。

3 MT资料的室内编辑

3.1 单频叠加因子的计算

利用SSMT 2000资料处理软件对MT时间序列的电场和磁场资料进行处理[4]。处理的步骤为：首先，载入各个电道和磁道的采样值，包括时间序列文件和标定文件，测点参数；其次，以GPS时间数据为标准在不同的道中截取相同时间段的电、磁场值，计算自功率谱和互功率谱，生成傅立叶因子；最后，对参考点数据用Robust程序进行再处理，计算80个频率点上的视电阻率和相位(频率范围是360～0.000 4 Hz)，导出含有多项电磁参数的单频叠加因子(Crosspower)。

SSMT 2000软件使用方法[5]：(1)运行Phoenix GeopHysics->SSMT 2000软件；(2)在文件选择面板上选中点位信息Site Parameters(TBL)并标定文件(BoxSensor Calibration)，存放文件的路径文件夹不宜太深，使用英文命名以避免不可预知的错误；(3)选中测点文件(可多选)，点击工具栏上的Edit TBL 进行编辑，需要编辑的内容主要有测点名称(Site Name，比如MT002)、经纬度(LongitudeLatitude，保留三位有效数字，另外新系统的TBL有时格式不正确，需要改成标准样式，比如29:23.033,N或111:03.829,E)、电极距离(Ex、Ey，根据野外实测班报记录填写，单位为米)、磁道序列号(如果测点没有磁道需要置空此栏)，其他的信息默认即可，在Taggle Fields中也可以查阅此次采集的详细电磁参数；(4)点击View Time查看采集时间，通常采集时间越长，记录的电磁信号的迭代次数越多，测点曲线效果越好(尤其是低频)，在同时处理多个测点时同时间段的数据才能进行关联计算；(5)点击Make PFT可以编辑设置傅立叶变换参数文件(PFT)，此时可同时选择多个测点生成PFT文件，而且文件的命名有其特有的规则，MT法中通常选用MT55DN4D.PFT；对于一般的处理，其他参数可不变，但是处理时间(Processing times)最好设置为当前时间的子集，即“掐头去尾”，因为这段时间内施工人员在布线或收线时会产生噪声；(6)建立傅立叶变换因子，点击“TS to FT”对选中的所有测点进行运算；频带结果保存在和TBL文件同名的文件中，比如3066619A.fc3、3066619A.fc4、3066619A.fc5、3066619A.fc6；(7)利用Robust方式降低数据噪声，该方法是一种以记录数据误差大小来控制数据质量的加权最小二乘法。点击“Edit PRM”编辑Robust参数，参考道类型选为“Local H”，考虑到1148和1176盒子共用3066的磁道，在测点的TBL设置上应将1148.TBL和1176.TBL的“Hx and Hy”设置成3066.TBL，“Hz”置空，每设置一个测点都应该点击“Save Parameters file”保存到指定目录，其他参数通常不必设置；(8)同时选中“Processing Parameters”中所有的PRM文件，点击“Process”进行傅立叶变换生成Crosspower数据。

资料经过上述处理后，在导出的Crosspower中含有视电阻率、相位和其他的曲线信息，文件名即为MT002.MTL，MT002.MTH，同时为后续的MTEditor曲线编辑工作提供数据结构和格式基础。

3.2 测点曲线的编辑

MTEditor是以SSMT 2000数据处理产生的单频叠加因子作为输入参数的图形处理软件。通过它能够查看所有测点视电阻率、阻抗相位曲线、相干因子等信息，更重要是可以在其中编辑圆滑曲线使得实测资料更具科学性(原始资料的某些频点会因干扰而出现错误)。编辑时应关注曲线形态及其沿测线方向的连续变化情况，辅助参考相邻测点的曲线剔除“飞点”，使其不参加叠加计算。

在MTEditor软件中有很多的功能参数说明，但在实际应用时会在地球物理解释软件WinGLinkTM中精细完成平滑工作，而它只作为数据的预处理使用，以下介绍其操作方法：(1)打开(Open Site)Crosspower文件，同时选中“MT002.MTL，MT002.MTH”导入数据；(2)单击Processing工具栏中的“编辑”指令，显示出改点视电阻率曲线和每个频点的叠加因子；(3)先激活Editing Mode工具栏上的删除或撤销操作，然后通过Cursors工具栏上的按钮编辑选中频点的Crosspower，“Pointer”表示放大图片，“Hand”表示单点编辑、“Two Vertical Lines”表示组处理等。另外，编辑时应对每个频点的误差棒和部分偏离正常范围的Crosspower进行评估，采用手动编辑和自动编辑相结合方式圆滑曲线；(4)点击“File->ExportTo”导出通用标准的EDI文件，如MT002.edi，此文件可被多个地球物理正、反演软件所导入。图2、3为MT002点的Crosspower经过MTEditor编辑前、后的视电阻率曲线(误差太大部分可舍去)。

图 2 测点MT002视电阻率曲线编辑前

图3 测点MT002视电阻率曲线编辑后

4 结 语

MT法在确定目标区块主要电性层的埋深和形态方面，以及划定勘探“甜点区”都起到了至关重要的作用，主要原因在于其自身理论的不断完善以及资料处理、解释软件功能的日益强大。本文结合V5 System 2000系列软件在MT资料处理中的应用实例，梳理了凤凰公司WinHost、WinTabEd、SSMT 2000和MTEditor共4种软件的使用方法、常用参数配置以及数据传递流程，为地勘工作者在对MT资料的采集、预处理时提供参考。

[1] 陈乐寿,王光锷.大地电磁测深法[M].北京：地质出版社，1990：1.

[2] 柳建新，童孝忠，郭荣文，等.大地电磁测深法勘探：资料处理、反演与解释[M].北京：科学出版社，2012：82.

[3] 凤凰公司中国联络处.V5 System 2000 MTUMTU-A 用户手册[M].北京：加拿大凤凰地球物理有限公司中国联络处暨维修中心，2007：45-63.

[4] 陈清礼，胡文宝，苏朱刘，等.长距离远参考大地电磁测深试验研究[J].石油地质勘探，2002，37(2)：146.

[5] 凤凰公司中国联络处.数据处理用户手册[M].北京：加拿大凤凰地球物理有限公司中国联络处暨维修中心，2007：4-63.