普通物探_第3-3节_电法勘探之电磁测深法.ppt

* * * * * * * * * 魏文博, 等.西藏高原中北部断裂构造特征INDEPTHⅢ_MT观测提供的依据[J]. 地球科学-中国地质大学学报. 2006, 31. * * * * * * * * * * 电磁系数的定义不直观，电磁波程度与电磁系数不时正对应。应该考虑用位移电流密度比上总的电流密度，将其称为电磁率/度。 * 金红石是就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳中储量较少。 它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。 * 电磁场失量在xoy平面内，z方向分量为零 * 待查 * * * * * * * * 考夫曼和凯勒，时间域和频率域测深 * * * 该两公式符号待落实 * * * * * * * * 北京小汤山温泉探测 * * * * * * * * 瞬变电磁测深法 瞬变场是指在阶跃变化电流源作用下，在地中产生的过渡过程的感应电磁场。因为这一过渡过程的场具有瞬时变化的特点，故名瞬变场。 瞬变电磁场状态的基本参数是时间，这一时间依赖于岩石的导电性和收-发距。在近区高阻岩石中，瞬变场的建立和消失很快（几十到几百毫秒）；而在良导地层中，这一过程变得缓慢。在远区这一过程可持续到几秒到几十秒，而在较厚的导电地质体中可延续到一分钟或更长。 瞬变电磁测深法 理论上讲，电磁测深既可以在频率域、也可以在时间域实现，根据付立叶变换理论，两种域包含完全等价的信息。然而频率测深是在一系列离散的频率上工作，时间域的一个脉冲往往包含了极其丰富的频率成分，因此两者之间仍存在一些细微的差别。 瞬变电磁法的观测是在脉冲间隙中进行的，不存在一次场源的干扰，这称为时间上的可分性；脉冲是多频率的合成，不同延时观测的主要频率成分不同，相应时间的场在地层介质中的传播距离（即探测深度）也不同，这称为空间上的可分性。瞬变电磁法主要基于这两个可分性质。 瞬变场的结构特点 瞬变电磁法的场源也分为接地电极和不接地线圈两种，称为发射装置。当发射装置中的电流发生瞬间阶跃时，在其周围产生急剧变化的电磁场，在地下介质中激发涡流。电磁能量以两种方式传入地下：一种是在场源处直接传入地下，另一种是在远区形成垂直向下传播的不均匀平面波。 电磁场的建立和恢复过程 半空间中等效感应电流图 瞬变场的结构特点 在阶跃电流（通电或断电）的强大变化磁场作用下，良导体内产生涡旋的交变电磁场，其结构和频谱在时间和空间上均连续地变化。 在瞬变过程早期，高频成分占优势，涡旋电流分布在地表附近，电磁场主要反映浅层地质信息； 随时间推移，高频成分衰减，低频成分相对明显，穿透深度增加，如遇良导地层，涡旋电流强，持续时间长； 在瞬变过程晚期，局部涡流衰减殆尽，各层涡流相互作用平均，电磁场反映总的纵向电导。 1. 瞬变电磁测深的理论基础 根据线性系统理论，系统的输出 与输入 和单位脉冲响应 之间满足褶积关系，即： 在频率域内满足关系式： 在均匀半空间和层状介质情况下，脉冲响应的频谱 可以是电场 、磁场 或电磁测深的其他响应，它们的表达式是已知的。因此，欲计算输出信号的谱 ，需先求出输入信号的频谱。 瞬变电磁测深的理论基础 以阶跃函数为例： 做为电偶源或磁偶源的激发脉冲，可以导出瞬变电磁场的一般解。 设 和 分别为频率域电磁响应函数，根据付立叶变换的微分性质： 瞬变电磁测深的理论基础 阶跃函数的频谱响应为 和 ，其瞬变电磁场为： 瞬变电磁测深曲线的特点 首尾支渐近线 瞬变电磁测深曲线的特点 等值性 研究表明，瞬变电磁测深曲线也存在等值性，等值规律不仅取决于地电断面类型，而且与激发脉冲的频谱成分有关。 等值性只在一定频率范围内才成立，因此要建立起对激发脉冲中所有频率成分都成立的严格的等值条件是很困难的。等值条件的经验关系是： 对H、A型曲线 对K、Q型曲线 瞬变电磁测深的分辨能力 决定瞬变电磁测深法分辨力的因素有：激发脉冲的形式、接收装置的类型、收-发距的大小等。 计算结果表明：收-发距越大，越是早期测量，分辨能力就越高；激发脉冲的频谱成分，特别是决定薄层特性的频谱成分越丰富，分辨能力越高。 在理想条件下，用早期测量有可能分辨出顶层厚度1/50 的中间良导层和 1/2 的中间高阻层。 2. 瞬变电磁法的方法技术 瞬变电磁法的场源装置既可以用接地的水平电偶极子，也可用不接地的垂直磁偶极子发射瞬变电磁脉冲