电磁场理论08

1、举例举例:海洋瞬变电磁法海洋瞬变电磁法 瞬变电磁法是一种人工源方法。瞬变电磁法是一种人工源方法。 与天然源电磁法相比，在海洋研究环境与天然源电磁法相比，在海洋研究环境中，它更加适用于确定浅层洋壳的电性中，它更加适用于确定浅层洋壳的电性结构及资源勘查。结构及资源勘查。 这是因为由于海水的屏蔽作用，天然电这是因为由于海水的屏蔽作用，天然电磁场会被海水严重衰减。磁场会被海水严重衰减。 瞬变电磁法是一种时间域的电磁方法，瞬变电磁法是一种时间域的电磁方法，它以阶跃波或其它形式的脉冲电流作为它以阶跃波或其它形式的脉冲电流作为场源向海底发射一次场，在一次场的间场源向海底发射一次场，在一次场的间歇期间测量由海

2、水和海底介质产生的感歇期间测量由海水和海底介质产生的感应电磁场变化，从而推测海底下的不均应电磁场变化，从而推测海底下的不均匀体的位置、导电性及规模。匀体的位置、导电性及规模。 由于瞬变电磁法测的是脉冲间隙的纯二由于瞬变电磁法测的是脉冲间隙的纯二次感应场，不受一次场的干扰，精度较次感应场，不受一次场的干扰，精度较高。高。 海底电偶极源和陆地同种装置相比，海底电偶极源和陆地同种装置相比， 不同之处在于其上方被厚厚的海水层覆不同之处在于其上方被厚厚的海水层覆盖，而海水的电导率一般比海底的电导盖，而海水的电导率一般比海底的电导率大。率大。 在陆地上是上方的空气层电导率很小，在陆地上是上方的空气层电导率

3、很小，就象是镜像对称，由此可以认为其瞬变就象是镜像对称，由此可以认为其瞬变电磁场与陆地上没有本质的区别。电磁场与陆地上没有本质的区别。 海底一维水平层状介质磁偶极源电磁场海底一维水平层状介质磁偶极源电磁场 为导出海底电磁测深的基本理论，将从为导出海底电磁测深的基本理论，将从简单的介质模型开始。简单的介质模型开始。 这种模型由两个均匀半空间所组成，如这种模型由两个均匀半空间所组成，如图图1.1所示。所示。 强度强度 为为的磁偶极子位于笛氏坐标系的原点，的磁偶极子位于笛氏坐标系的原点，并指向方向。并指向方向。 这就是化简后的时间域磁场响应，利用它可以直接编这就是化简后的时间域磁场响应，利用它可以直

4、接编制程序计算出解析解。制程序计算出解析解。 计算结果分析：计算结果分析： 在海底在海底半半空间中，正常情况下海水的电空间中，正常情况下海水的电导率为导率为3.2s/m， 一般海水的电导率要比一般海水的电导率要比地下介质的电导率大，因此在理论计算地下介质的电导率大，因此在理论计算时，分别计算了当两者比值为时，分别计算了当两者比值为1:10，1:30，1:100，1:300, 1:1000时的瞬变响应曲线，时的瞬变响应曲线，为了归一化，将瞬变场除以一个稳定场，为了归一化，将瞬变场除以一个稳定场，而归一化时间即为实际时间除以时间常而归一化时间即为实际时间除以时间常数数t0或者或者t1，并用对数坐标

5、来表示。并用对数坐标来表示。 从第一个阶跃响应曲线来看，从开始到从第一个阶跃响应曲线来看，从开始到1/4坐标处，磁场的阶跃响应是单调增加坐标处，磁场的阶跃响应是单调增加的。的。 由电磁波传播速度与介质电导率的反比由电磁波传播速度与介质电导率的反比关系可知，这一部分是海底相对低阻的关系可知，这一部分是海底相对低阻的介质中传播的介质中传播的 电场引起的。电场引起的。 上层海水的信号随后到达，出现了第二上层海水的信号随后到达，出现了第二个峰值，在两个峰值之间出现了极小值，个峰值，在两个峰值之间出现了极小值，提，因此两个信号的分别是比较明显的，提，因此两个信号的分别是比较明显的，而且比值越大，区别就越

6、大。而且比值越大，区别就越大。 这是由于在瞬变过程的早期阶段，在频这是由于在瞬变过程的早期阶段，在频谱中高频谐波占主导地位，由于高频的谱中高频谐波占主导地位，由于高频的趋肤效应，涡旋电流主要集中在导电介趋肤效应，涡旋电流主要集中在导电介质的地表附近且阻碍电磁场向深处传播，质的地表附近且阻碍电磁场向深处传播， 所以早期阶段主要反映地电断面上部的所以早期阶段主要反映地电断面上部的地质信息。地质信息。 而在瞬变过程的晚期，局部地质体中的而在瞬变过程的晚期，局部地质体中的涡流实际上全部消失，因而晚期场实际涡流实际上全部消失，因而晚期场实际相当于静电场产生的。相当于静电场产生的。 这样就可以将海底和海水的信号区别开这样就可以将海底和海水的信号区别开来。来。 当电导率越大时，信号在海水中的衰减当电导率越大时，信号在海水中的衰减就越严重，就越严重， 从两个不同的收发距来看，在收发距为从两个