导电薄板的三分量瞬变电磁响应规律分析

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1、中南人学硕士学位论文第一章绪论瞬变电磁法由于是在一次脉冲磁场的间歇期间测量地下介质和目标体耦合效应的二次场，克服了一次场诸多对测量结果的影响，且具有测深和剖面测量工作同时完成、勘探深度大、分辨率高、穿透和分辨低阻覆盖能力强、无高阻屏蔽等优点，已经广泛应用于矿产勘探、煤田探测、地热、水文、工程与环境地质勘察等领域【l】．【51。随着瞬变电磁法的广泛应用，人们对瞬变电磁法的研究也越来越广泛，正反演计算研究方面，从一维J下反演发展N-维、2．5维甚至有的学者尝试三维正反演计算研究【6卜l【1o】；野外数据采集、处理到解释等方法技术也取得了长足的发展，特别是随

2、着电子技术的飞速发展，瞬变电磁法仪器也越来越先进，测量精度更高，抗干扰能力更强，并从过去仅测量垂直分量(Z分量)向同时进行三分量(X、Y、Z分量)测量方向发展，代表性三分量测量仪器如PROTEM．67型瞬变电磁系统、ARTEMISTMTDEM系统等。本章将对瞬变电磁法发展概况、三分量研究及应用现状、三分量研究意义以及当前研究存在的问题等几个方面的内容进行系统的论述。1．1瞬变电磁法发展概况瞬变电磁法最早由加拿大地球物理学家J．R．Wait于1951年J下式提出，但最早是由前苏联的地球物理工作者将该方法应用于探测地质构造问题，20世纪40年代A．H．Tr

3、tXOHOB建立了远区建场测深法理论，它使用电偶源，测点柿置于离开电偶源距离为r的地方(f为发收距)，要求r>(4～6)H(H为探测深度)，用水平线框测量感应电压以了解其过渡过程。同时期内，Io．B．见I(y60BcKH豇和B．X．KOBa．rleHK等人创立了应用于矿产勘查的过渡过程方法MFII-I，并发表了大量相关的论文，50年代以后由B．A．CtI口tOpOB和B．B．TrtKttIaeB等人建立了近区建场测深法理论⋯】-【坦l。此外，前苏联还对仪器研制、数据采集、处理和解释技术进行了深入研究，反映了当时前苏联的研究水平。西方虽然提出瞬变电磁法较

4、早，但直到20世纪80年代才开始广泛研究和应用，但是发展迅猛，无论在方法理论还是应用等方面都进行了较深入的研究，很快就占据了该研究领域的世界领先地位，特别是在仪器研制、J下反演软件开发及实际应用方面更是走在了世界的前列。国内，瞬变电磁法的研究始于20世纪70年代，吉林大学、中国地质科学院物化探勘查研究所、中南大学、中国地质大学等科研院校参与了瞬变电磁法的研究。牛之琏【1】【2】【13J【141、朴化烈151、方文测161、蒋邦远14】【17】【18】、李射3】【161等人较为中南人学硕十学何论文第一章绪论全面和系统地介绍了瞬变电磁法的理论，并做了一些理

5、论上的探索和实际应用方面的研究工作。此外，国内也还有很多的研究人员专注于瞬变电磁法各方面的研究，但总的看来，无论是在理论创新还是在仪器研制等方面，目前我国的研究水平跟西方国家相比仍然存在一定的差距。1．2三分量研究及应用现状目前在瞬变电磁法研究方面，无论在理论研究还是野外实际工作中，一般都只测量垂直分量(Z分量)，并专注于垂直分量响应的J下反演研究，之所以这样，一方面因为通常情况下垂直分量的响应比水平分量的响应要强得多，因此往往能得到较好的信噪比，特别是通过Z分量响应可以简单求解出视电阻率、深度、视纵向电导等重要参数，可以获得垂向方向的地电断面的信息；

6、另一方面测量较弱信号的水平分量需要提高仪器信噪比和抗干扰能力，同时由于没有三分量磁探头，常规测量方法效率很低，所以，一直以来野外实际工作中都很少测量水平分量(X分量和Y分量)的瞬变响应；另外，水平分量比垂直分量的响应复杂，解释非常困难。这些因素导致了对水平分量的研究没有引起足够的重视。然而，研究水平分量的响应特征和规律是非常有意义的(J．D．McNill，1992)1191．121J：(1)：根据X分量的响应特征往往更容易识别和解释异常，因为通常情况下X分量响应曲线在异常体上方表现为异常峰值，而不是过零点位置。(2)：当导电体的响应是由集流效应引起时，

7、X分量响应的异常范围通常很窄，因此利用X分量更容易发现和分辨横向多重异常。(3)：半空间或覆盖层的响应对X分量异常位置的改变较小，而半空间或覆盖层的响应附加到Z分量上则可能会明显地改变其过零点的位黄。此外，根据Y分量响应特征可以辨别出导电体在测线方向上的倾向等方位信息。(4)：当寻找深部隐伏目标体时，如果能观测并综合分析X分量、Y分量和Z分量三个分量的响应特征，可以得到更多关于异常体的信息，这才是最有意义的。但是，J．D．McNill只是简要说明了测量水平分量的意义，并没有综合三分量响应特征及其规律进行深入地分析和研究。通常情况下，研究三分量的响应特征

8、及其规律可以通过物理模拟和数值模拟两种方法来实现。物理模拟方法具有方法简单，结果直观、准确等优