中南大学汤井田老师电磁法勘探-3-1层状介质上偶极子的谐变电磁场与可控源音频大地电磁法市公开课一等

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——层状介质上偶极子谐变电磁场与可控源音频大地电磁法

中南大学地球科学与信息物理学院年5月1/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1均匀大地上水平电偶极子

3.9CSAMT特点、仪器、野外方法及应用介绍3.3均匀大地上垂直磁偶极子3.4层状大地上垂直磁偶极子3.2层状大地上水平电偶极子3.8可控源音频大地电磁法解释3.7场源效应3.6可控源音频大地电磁法3.5电性源与磁性源异同

2/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1均匀大地上水平电偶极子3/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题图1：水平电偶极子4/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题5/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题6/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题7/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题介质1介质28/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题9/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题10/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题11/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.1电磁模型及边值问题12/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.2电磁场分布特征

ExEyHyHxρρyxxy13/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.2电磁场分布特征

右图：均匀大地与层状大地上电磁场

在同一点上，电磁场随频率降低，从远区改变到近区，场强逐步增强。近区电场约为远区2倍（随方位角改变）14/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.3电距离与远区、近区15/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.3电距离与远区、近区近区、远区与过渡区示意图16/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.3电距离与远区、近区17/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.4远区及近区场特征近区电磁场（p<<

1）忽略高次感应项后，场与稳定电流场相同；电场与电导率成反比，与频率无关，能够几何测深，不能频率测深；磁场既与电导率无关，也与频率无关，即磁场是均匀电场随收发距立方衰减，快于磁场平方衰减波阻抗与频率无关，无频率测深意义18/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.4远区及近区场特征远区电磁场（p>>1

）以弛豫频率为极限（极化速度远小于场改变频率），电场与频率无关，但与电导率成反比，由动态平衡“静电荷”决定；磁场与电导率和频率平方根反比，对电阻率没有电场灵敏，即磁场相对均匀，是感应场；垂直磁场对电导率更灵敏，但衰减也更加快；水平电场与磁场随收发距改变规律相同；波阻抗与电阻率和频率平方根正比，与场源参数无关，与平面电磁波阻抗完全相同。其它场源有类似结论。即任意人工场源在远区电磁场都类似于非均匀平面电磁波，波阻抗表示式与平面电磁波阻抗完全相同，可与MT一样，定义卡尼亚电阻率。19/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.4远区及近区场特征过渡带电磁场（p≈1

）电磁场没有简单初等函数表示式；电场与电导率、频率相关，受“静态”积累电荷和改变感应磁场影响；磁场与电导率和频率相关，是感应场，受改变电场影响；电场与磁场随收发距改变规律不一样，由近区特点向远区过渡，常形成“低谷”或“凹陷”波阻抗与场源参数相关。20/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.5各种视电阻率定义及特点

卡尼亚电阻率：依据波阻抗能够定义视电阻率：E以mv/km为单位，H单位为卡尼亚电阻率对远区，也就是说在满足平面波条件下是有效，而且是在MT法和满足远区条件CSAMT法中惯用视电阻率。21/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1.5各种视电阻率定义及特点

波区视电阻率：除卡尼亚电阻率外，利用远区电磁场近似表示式，还能够定义以下波区视电阻率。在远区，波区视电阻率能够客观地反应电性改变规律，过分带和近区则有不一样畸变；一级近似上，近区不具备频率测深意义，对畸变更正只有修饰价值。但若能提取出高次感应项，近区场也能够利用；过渡带电磁场是电导率、频率复杂函数，含有利用价值，对畸变正确修正有意义；比值视电阻率不能提供更多信息，但能够压制同向干扰或消除场源影响，提升精度；波阻抗实部定义视电阻率能充分靠近各层真电阻率，范围较窄，假极值最小；波阻抗虚部定义视电阻率效果最差，范围最宽且出现显著假极值。其它视电阻率介于二者之间。22/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.1均匀大地上水平电偶极子

3.9CSAMT特点、仪器、野外方法及应用介绍3.3均匀大地上垂直磁偶极子3.4层状大地上垂直磁偶极子3.8可控源音频大地电磁法解释3.7场源效应3.6可控源音频大地电磁法3.5电性源与磁性源异同

3.2层状大地上水平电偶极子23/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题水平层状介质上水平电偶极子24/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题25/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题26/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题

在电（磁）测深中，各种方法对地电断面反应均取决于空间频率特征函数。直流电测深、大地电磁测深和人工源电磁测深根本异同主要表达在各自空间频率特征函数上，源只是外在表现形式。27/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题28/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题29/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.1电磁模型及边值问题30/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.2层状介质上电磁场分布特征注意与均匀大地电磁场分布特征异同！31/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU3.2.3层状介质上几个视电阻率比较

利用上一节所定义几个视电阻率和前面讨论层状介质上电磁场分量计算公式，能够计算出经典层状介质上几个视电阻率曲线，并进行对比。32/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU1.在过渡带和近区各种波区视电阻率均产生了畸变；其中卡尼亚视电阻率曲线随频率减小而快速上升。2.

视电阻率曲线在反应下伏电阻率改变之前,往往有一个小振荡干扰.两层断面中各种波区视电阻率比较3.2.3层状介质上几个视电阻率比较33/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU三层断面中各种波区视电阻率比较各种波区视电阻率中，能够更加快靠近各层真电阻率值，且假极值较小，但其近区畸变也最快速。3.2.3层状介质上几个视电阻率比较34/362024/5/1Copyrights©JingtianTang,CSU