大地电磁勘探的物性参数是电阻率吗

大地电磁勘探的物性参数是电阻率吗？——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假设地球为导体、阻抗是地球内部电性的函数。通过在地表采集各种频率电磁波的水平电场和水平磁场的信号值可以计算出视电阻率，以此为大地电磁法的物性参数来认知地下介质的电导率结构。地象科技MTVCT大地电磁镜像测深法认为地球内部阻挠电磁波传播的既非电阻、亦非磁阻，而是介质对电磁波能量的吸收衰减特性（相当于波阻抗）。通过采集不同波长（频率）对应深度层电磁波剩余能量值，以此为大地电磁法的物性参数，以相应各层介质的电磁反应特性来认知地下介质的结构与构造。两种大地电磁法理论认知大地的物性参数不同，导致获取物性参数数据的实现方法和物探成果形式大相径庭。究竟孰对孰错，可以通过有关电学理论予以论证。一、波阻抗与电阻是互不等效、用途不同的两个参数1、概念上有很大差别电阻是描述导体对电流阻碍作用的物理量，它反映了导体在通电时对电流的阻碍程度。电阻的大小通常由导体的材料、长度、横截面积以及温度等因素决定，是静态的、固定的参数。而波阻抗（特性阻抗），是电磁波在传播时的电场和磁场强度之比，它反映了传输体对电磁波传播的阻碍作用。波阻抗与传输线的几何结构、材料特性以及频率等因素有关，是动态的、随频率变化的参数。2、描述物性对象不同电阻是物质对电子流运动的阻力，是物质本身的固有属性，是用于描述物质导电性好坏程度的一种参数。而波阻抗是描述电磁波在不同介质之间传播特性的一种参数，是电场和磁场在交替变化的过程中所发生的阻力和相位差的总和，具有一定的方向性，波阻抗的大小与电磁波在不同介质中的速度和电磁场的强度有关。3、物理作用方式不同电阻的主要物理作用方式是电流通过导体时产生热效应，即电能转化为热能的过程。而波阻抗的主要物理作用方式是电磁波在传输过程中产生的反射、透射、折射等传播特性，导致电磁波能量在一定程度上被吸收和衰减。4、在地质勘探中的应用场景不同电阻广泛应用于各种电路中，用于限制电流、分压、调压等；而在物探方法中，主要应用于直流电阻法、直流激电测深法中。卡尼亚视电阻率大地电磁法设定勘探的物性参数为电阻率，将测取的大地电磁信号转变为视电阻率，替代电阻来反映大地电性构成。而波阻抗是描述波动传播介质特性的物理量，质点的振动方向与传播方向同轴的为纵波，主要应用于地震P波与微动物探法中；质点振动或幅值变化方向与传播方向垂直的为横波（包括S波和电磁波），主要应用于地震S波与大地电磁物探法中。二、卡尼亚视电阻率大地电磁法误导出的视电阻率物性参数1、套用直流电法理念误导出电阻率反映的大地电性结构百度百科：卡尼亚阻抗是“在某个观测点，测量由天然场源产生的垂直向下传播的平面电磁波的电场和与之正交的磁场的水平分量，并将同一频率的水平电场对与之正交的磁场之比定义为卡尼亚阻抗。该阻抗的大小与地球内部的电阻率有关，据此可了解地球内部的电性。”“卡尼亚视电阻率是通过正交测量的电场分量Ex与磁场分量Hy计算获得的等效电阻率参数。”前者定义（波）阻抗与电阻率有关，后者就变成为等效电阻率参数，先把大地电磁场源生成的电磁波转变为波阻抗，再把波阻抗等效为电阻率，然后就完全套用直流电法的分析方法来解释勘探数据并进行地质分析了。2、混淆场论形成的卡尼亚视电阻率大地电磁法1）卡尼亚法假设：“大地电磁场的场源位于高空，其形成的均匀平面电磁波垂直入射到地面下”；“地质模型为水平的层状介质，而且每层介质的电性是均匀的各向同性的。”无论大地电磁场源是否在天上，前者肯定了研究对象是大地电磁场形成的电磁波；但转而又说电磁波垂直射入到的是层状均匀的电性介质中。电磁场与电场是性质不同的场，两者不能混为一谈。2）卡尼亚法假设：“大地为良导体，可按照趋肤效应原理计算趋肤深度。”“在地球内部为导体时，导电介质中的传导电流远大于位移电流，完全可以通过介质的电导率（电阻率）来表征地下电性结构特征。”前者肯定了入射到大地的是电磁波，而后者又说导电介质中电流电阻作用及电性结构，又将性质不同的电磁场与电场混淆在一起了。3）在卡尼亚法应用公式推演求证过程也存在电磁场与电场等效互换问题：首先列出电磁法理论的基础方程—麦克斯韦方程组和赫姆霍茨波动方程，来描述电磁场最根本的规律和电磁场的分布，得出在水平均匀层状介质中大地电磁场的波阻抗Z=Ex/Hy，到此都属于电磁场范畴；再由波阻抗计算出均匀同性半空间的电阻率ρ，这就转换成电场范畴的参数了。由于其自知依此在地表实测结果再计算得到的并不是真正的电阻率，所以只能将这一求得的量称为视电阻率（即等同于电阻率）。三、地象科技MTVCT大地电磁镜像测深法的物性参数1）首先要确定的是，无论大地电磁场源是在天上还是地下，两种大地电磁理论都认可在地面采集的是由下而上的电磁波信号，所以大地电磁法的物性参数只能是电磁场的有关参数。2）电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场分量以波动的形式传播的，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，电磁波的能量强度与距离的平方成反比。电磁波的电场与磁场分量并不是独立存在的场，而是电磁波传播携带能量的两种形态。3）大地电磁场以电磁波辐射方式穿透地壳到达地表的过程中，要经过数量众多、不同类型的矿物、岩石等介质层，各层介质对入射电磁波会产生一定的反射、吸收、散射和透射作用，大部分电磁波能量将在介质中经过内摩擦、热传导、分子碰撞等被吸收损耗掉，介质对于电磁波的吸收衰减导致的损耗可以用波阻抗来衡量。4）地下不同深度层介质的波阻抗，可以通过相应频率（波长）电磁波在介质中传播时电场强度与磁场强度的比值来获得。然而，由于作为横波电磁波的电场矢量会在大地表面产生极化电流遇阻生成热能而使电场信号迅速衰减，微弱的电场分量信号会因4个极化电极极距加长而失真，极距较短时会因极间电位差过小而拾取不到信号。因受极距及布线条件影响测取电场分量人为因素过大，测取电场和磁场分量计算波阻抗的准确性和可比性都较差。5）因电磁波的电场与磁场分量各自相对独立向上波动传递能量，无论是哪个分量在同一深度层介质上被吸收衰减的能量值都一样