大地电磁场源究竟是在天上还是地下

大地电磁场源究竟是在天上还是地下？——质疑卡尼亚视电阻率大地电磁理论及应用技术郑州地象科技有限公司寇尼亚视电阻率大地电磁法理论假设之一：大地电磁的有效场源信号来自于天上电离层、太阳风、雷电和工业用电等，它们在天空中聚集并以平面电磁波形式垂直入射到地表之下、形成二次场后反射到地面。地象科技MTVCT大地电磁镜像测深法理论则认为大地电磁有效场源信号主要是来自于地球内部形成的动态电磁场。两种大地电磁法的场源假设，一个在天上，一个在地下，还要用实证予以辨明。一、国内外教科书普遍认同的天然场大地电磁场源目前国内外教科书中普遍认同的形成天然场大地电磁场的场源有两种。一是雷电说：电磁法探测到的大地电磁场信息主要是由于远处的雷电活动所引起的，雷电产生的电磁能量以波的方式传播，经过在地面与大气电离层之间来回反射，电磁能量迅速减弱趋于均匀。由于地球上几乎每时每刻都有某些地方发生着雷阵雨，所以从远处雷电所产生的天电是一个近似均匀的噪声源。二是太阳风说：星际空间存在着由太阳发出的连续的等离子体流，这种等离子体流通常称作太阳风，太阳发射的带电微粒流破坏了电离层的电磁平衡，从而激起游离气体的自由振动，这样在电离层中产生了发射电磁波的复杂的电流体系，电离层中产生的磁偶极子和电偶极子可以看作大地电磁场的中周期变异的来源。这两种场源学说只是大地电磁场信号产生的形式不同，但都可以概括为来自于天上。还有一种学说：由于在大地电磁测深中所观测的天然瞬变电磁场具有很宽的频率范围，大致从0.0001Hz到10KHz，不同频率的电磁场迭加在一起，形成一个非常复杂的电磁振动。按其频率高低、振幅大小、振动形式及分布特征可分为三类：雷电干扰，磁暴和磁亚暴，地磁脉动，每类都有各自的不完全相同的激发机制，基本上与场源强度与距离、地理位置、磁暴频率与季节、短周期振动的地磁脉动等等因素相关。二、对卡尼亚大地电磁法天上场源说的质疑质疑一：卡尼亚法学说认为地球天然电磁场的低频部分，主要来自强烈变化的太阳等离子体流和由太阳爆炸产生的短波辐射、以及由高能质子组成的等离子体云（即太阳风）；高于1赫兹的音频部分，主要来自远区的闪电和雷雨。由此论点可知，这些场源具有短暂性、巨变性、局部性、随机性、季节性等特征，且受高差、位置、地理条件等影响，不符合勘探所需信号稳定、测值可比的大地电磁场源的基本要求。质疑二：卡尼亚法假定天上聚集的电磁场产生垂直向下传播的平面电磁波信号，入射到的呈水平层状介质分布的大地后，形成二次场再反射到地表。又说“雷电产生的电磁能量以波的方式传播，经过在地面与大气电离层之间来回反射，电磁能量迅速减弱趋于均匀。”为圆天上均匀电磁场说、电磁波就可以无规则来回反射，四处来回反射的电磁波不可能都是垂直向下的、也不可能是均匀的，这岂不是与均匀平面电磁波信号入地说自相矛盾吗？质疑三：据称MT物探仪探测深度可达1万米，那么在天空中聚集的大地电磁场源信号究竟有多强、可以穿入地下1万米后再反射到地面？在缺乏天电说实证的情况下，把在地面接收到由下而上的大地电磁信号都说是由天上射入地下再反射上来的信号，实属牵强附会。质疑四：卡尼亚法把地面之上电力线生成的电磁场也归为有用的大地电磁场源，因由电网向四周辐射的电磁波主要由50Hz及其谐波所组成，所有的大地电磁测深探测结果都会显示，在50Hz及其谐波频点上下频段，会因电网电磁波强度不同出现频段宽度不等的比正常高出几倍或几十倍的高测值，明显掩盖住了相应地层正常的电磁信号。所以，由电网辐射入地后再反射到地面的电磁波属于无用的干扰信号，而所有大地电磁物探仪都会采取措施过滤50Hz及其谐波频点信号也佐证了此点。三、大地电磁场源地下说的依据地象科技MTVCT大地电磁镜像测深法理论认为，所采集大地电磁信号的场源是在地下、而非天上，主要包括：地核内南北极及固态的铁镍合金物质构成了强磁静态磁场，同时外地核的导电流体和磁场的相互作用改变原始的磁场和运动状态，产生感应电流形成动态的电磁场；而地幔软流层与地核和地壳之间的相对运动、自身蠕动及外部影响产生的脉动切割静磁场，也会形成了相对稳定的动态电磁场。另外，地面之上采集电磁信号中还少量包含由地面之上的电磁波（包括50Hz及其谐波）入射地壳浅层所产生的介质电磁反应信号。实证一：无论是何种地球磁场起源说，都认为地球磁场主要起源于固体地球内部，地磁场是动态变化的、而静磁场是相对形成的。经麦克斯韦方程组和赫兹实验验证了电磁波的存在，也揭示了电磁能蕴含在电场和磁场之中。实际应用中，电子式磁力仪就是采用场源等效方法，利用电磁感应原理将磁场转化成电信号计算出磁通量密度或磁场强度的。说明地球内部动态电磁场与动态地磁场基本上是等效的，所采集的电磁信号都是通过电磁波能辐射到地面的。实证二：对比试验证明地面之上电力网产生的电磁场全是干扰而非有用场源一是在厂区内先用一个竖立的磁感应器连续测20次，然后在磁感应器外面套上金属管、并在顶部盖上铁板，将地面之上外露部分全部用金属罩屏蔽后再连续测20次；二是挖坑将磁感应器完全埋入地下连续测20次，再在坑旁竖立磁感应器连续测20次。然后分别打印20点测深组成的剖面图进行两两对比分析。结果显示：在50Hz、100Hz、150Hz等频点及上下频段，在地面上没有屏蔽措施所测的剖面图上，50Hz及其谐波干扰导致数据变高数倍的频段较宽；而加屏蔽罩和埋入地下所测的剖面图上，受到干扰测值变高频段明显较窄，说明电力网产生的电磁场只会增大大地电磁勘探的干扰信号，而不是大地电磁测量的有用场源。实证三：通过同一断裂构造测试对比验证勘探结果与时间、季节、气候等因素变化无关在方圆1公里范围内没有电力线干扰的区域，确定一个垂直于已知断裂、长度500米的试验剖面，勘探点间距5米计100点，一是分别在早、中、晚间隔8个小时的时间各采集一个剖面的数据，二是分别在春、夏、秋、冬四个季节不同气候各采集一个剖面的数据。将勘探数据分别成图后打印出的剖面图放在一起进行比较，可以看到V形含水裂隙构造形态及测值区间基本一致。说明大地电磁场的有效场源主要是来自于地壳之下相对稳定的时变电磁场，其形成的电磁波穿过地壳辐射到地面后的剩余能量值，不会因地面之上时间、季节、气候等因素变化而改变。实据四：在海拔高低不同区域勘探测值区间一致，说明与天上电磁场源远近无关无论是在新疆4200米高海拔勘探找矿项目、西藏八宿县3300米地热井勘探定井项目，还是沿海或盆地海拔几十米勘探找水找油项目，测值所在区间基本一致