分类号密级中国地质大学（北京）课程结课报告海洋电磁信息探测学生姓名马敏院（系）地球物理与信息技术专业电子与通信工程学号2110130005任课教师邓明职称教授二O一四年四月1引言海洋蕴含着丰富的资源，在人类生存与发展过程中发挥着重要的作用。70%的地球表面被海洋覆盖，石油、天然气以及稀有金属等各种矿产资源在海底具有极为丰富的储量，这些资源有待查明及开发利用。在科学技术和经济实力不断增强的今天，除了开发海底的矿产资源以外，在海底开展各种工程，如铺设海底电缆和管道、海底仓储、建立海上钻井平台、修建海底隧道以及跨海大桥等，对海洋探测的需求不断增加。我国是一个海洋大国，大量的石油、天然气及各种矿产资源蕴藏其中。并且，我国自然资源严重紧缺，尤其是油气等能源，每年需进口大量的原油和天然气。加紧研究与发展海洋可控源电磁探测技术对我国海域油气资源及天然气水合物等能源的调查与评价具有重要的意义。海洋电磁法是勘探海底资源的一种重要方法。它采用可以控制的人工场源作为激励源，测量海底电磁场场值，来弥补海洋环境中缺失的低频信号，通过计算视电阻率和相位，或者直接利用所观测的电场和磁场达到探测地下电性分布的目的。由于效率要求和施工条件限制，很难得到类似于地面的电磁频谱曲线。因此，在实际应用过程中，利用数值模拟的方法总结归纳海底可控源电磁响应规律，它不仅为海洋CSEM资料的后期处理与解释提供理论基础；同时也为研究海洋CSEM仪器制定仪器技术指针提供依据。在国内，中国地质大学（北京）在海洋863项目的支持下开展了海洋MT的研究和试验，研制出五分量海底大地电磁仪，在我国东海采集到海底MT资料，在国内尚属数次；并率先在国内相关领域注册专利。中南工业大学、吉林大学、同济大学、浙江石油勘探处等单位于90年代加入了海洋电磁研究的行列，包括TEM、MT等方法。在仪器系统研制方面，随着电子技术、材料科学、精细机械加工技术以及芯片封装技术的发展，使大功率开关器件模块技术、Δ-Σ高精度模数转换技术、超大规模集成电路、高性能低功耗处理器、GPS授时技术以及大规模可编程逻辑技术（FPGA）得到广泛应用。这些技术的发展为海洋可控源电磁法的实现提供了坚实的技术基础。海洋电磁探测法相关技术的发展会促进海洋可控源电磁法的发展，使海洋可控源电磁法仪器更加成熟，使测量结果与实际地质结构的吻合程度得到提升。2海洋电磁信息探测方法2.1海洋电磁信息探测原理在人工或天然场源激励下，电磁波受地下介质电磁性质的影响，在地球表面所形成的电磁场信号，电磁法对这一电磁场信号进行测量，获取地下构造信息。时间域可控源电磁法是根据楞次定律，采用载有交流电的发射天线产生变化的一次场，接收系统采集接收天线感应到的二次场来探测地下的矿产储量、位置以及地质构造。频率域可控源电磁法是利用人工场源对地下介质进行激励，确定不同深度介质特性的地球物理方法，探测范围一般从地下十米到地下几十甚至上百公里的范围。在第一和第二空间金属矿勘探中，电磁法一直被人们认为是地球物理方法中行之有效的方法之一。在探测火山岩、玄武岩以及盐丘等覆盖地区地质构造时，由于地震方法发射的弹性波被散射以及吸收，难以奏效，需要借助其他的物性差异来探测研究区域地下地质构造。在诸多的物性差异中，电导率是人们经常用的一种物性差异。这种差异在海底也很明显，如天然气水合物以及油气资源储层都是高阻体，然而海水或海底沉积物是低阻体，事实上天然气水合物以及油气资源储层的电导率比海水或海底沉积物的电导率小几十倍甚至上百倍，这为海底电磁探测提供了良好的物性前提。海洋电磁法正是利用了电导率这种物性差异来探测海底的地质构造以及油气资源。目前海底电磁法探测石油已经成为国际热点。海洋电磁法探测是利用海水中电磁场与海底电导率之间的相互关系来获取海底地层信息的，而海底电导率与海底地层及其结构特点有关，利用这一特性可用来研究分析海底地质结构、油气储层等。其工作原理是，首先在海底表面发射电磁场信号，信号在海水和海底传播，并感生二次场，二次场的大小与介质的电导率密切相关。所以根据这一特性，当获得海底某一点测量的总场的数据时，通过分析计算就能够获取该海底所含介质的电导率的信息。总场与介质的电导率的关系由探测设备的收发装置类型来决定。通过一定的方法，就可以利用获取的数据进行反演，从而推测出海底地层的信息。海洋探测的方法有很多种，目前采用的比较多的方法包括海洋大地电磁法（MT）和海洋可控源电磁法(CSEM)。海洋可控源电磁法（CSEM）是采用水平电偶极子激发的低频电磁波信号，信号频率范围为几赫兹到几十赫兹之间，传播路径为在海水中和海底地层。海洋可控源电磁法（CSEM）采用的方式是移动式水平导线源和海底电场接收排列。