电法勘探-3-2(频率域电磁测深)

§3.3频率电磁测深法3.3.1频率测深法的基本原理频率测深法的场源既可采用接地的水平电偶极子，也可采用不接地的磁极子（水平线圈构成的垂立磁偶源）向地下输入不同频率的电磁场。测量时，既可用水平电偶极子测量电场分量yxEE,也可用垂直和水平线圈测量磁场yxHH,zH频率电磁测深装置示意图1）电磁波传播途径及场区划分①传播途径由场源发射的电磁波分为：天波、地面波、地层波②电磁波的水平极化设均匀半空间：波长f10空气中fC0m20时：公里公里14.1103150Hzf公里公里0.44700300010Hzf由反射定律：5010310sinsinfCV时10000001foo6.090sin01.0sin00即使无论电磁波入射角多大，入射后总是近似垂直地面传播的平面波。③波场区的划分波区：2r时，地层波S衰减殆尽，地下只有S0波入射形成的S*波存在。在波区S*相当于从高空垂直入射的平面电磁波。对地层分辨率最高，各向异性影响小。S区：2r时，地层波S占主导地位。其观测值与地层关系很弱，或只与总纵向电导有关。过渡区：介于波区与S区之间的场区。目标层的最大深度）～（HHr86Hznf）～10001.0(一般注：高频时为波区情况，低频时进入S区→→→与MT的不同之处2）有效穿透深度在波区，均匀半空间：设电偶极子AB向地下供入的谐变场为tiezxerABIE23时当2z01zxxEeE%36衰减到地面的xE———所以取：米）有效(/503.32fh另取：%50衰减到地面的xE时米）有效(/356fh说明：有效h与电阻率和f有关，在某测点下电阻率一定，通过改变f,可探测地下不同深度。3）电磁场表达式fro90M点的EX、Ey、EZ、及HX、Hy、Hz与有关。实际工作中常用时赤道电偶极源，波区：03ZyxEErABIE0xH22)1(03rABIiHy2340rABIiHzS区：023ZyxEErABIE0xH22rABIHy42rABIHz说明：磁场分量与地层的电性无关。4）视电阻率的概念由电场、磁场公式可以计算地层电阻率公式：xEEABIrx3zHHABIrz3204在非均匀介质中，还用上式计算，即为综合影响，称为视电阻率IVkIVMNABrEEEEx3IVkIVnAABrHHHHz324EHkk———布极常数An——接收线圈匝数和面积EV——MN间的电位差HV——接收线圈所测电位差由于频率测深中收发距r是固定不变的，随着频率的降低和断面参数的变化，测点所处的位置会从波区逐渐向S区过渡。频率测深曲线就会呈现高频为波区，低频为S区的全波曲线的特征。5）理论曲线①完全波区理论曲线：（即整条曲线都符合2r）②实际曲线（即整条曲线不能都符合2r曲线特点:a)磁场分量视电阻率曲线2061rzHb)电场分量视电阻率曲线)...(2112211nnEhhhrxxE尾支只与总纵向电导S和r有关。为水平渐近线。c)对称性：A→QK→H曲线特征呈相反关系，但并不完全等值。③等值原理：同MTS等值性：薄层低阻HAH等值性：薄层高阻KQ3.3.2频率测深的野外工作方法1)测线与装置的布置一般认为频率测深之记录点是场源和接收点之中点“O”。2）装置参数尽可能波区，偶极子目标层的最大深度）～（HHr86rABrAB)5/13/1～（rABrMN)10/1（rLrL)10/1（3)野外观测方法供电偶极子：f由高→低变化，f是离散的，某个频率→频点nHzHznf0.01000:xEVzHV在测点产生的电位差或后，就可根据相关公式计算相应频率之视电阻率和相位，并绘出该点的视电阻率和相位曲线。双对数坐标：纵轴lg横轴Tlg3.3.3频率测深的资料解释及应用1）定性解释分析对比→→划分曲线类型→→绘制各种图件曲线类型图等视电阻率平面图、断面图其它参数的平面图、断面图2）定量解释①量板对比②其它方法③反演解释3）应用效果优点（相对于直流电测深）：效率高分辨能力高（主要对低阻层）能穿透高阻屏蔽层岩层各向异性影响小勘探深度大•图10-3-5是H型断面直流电测深曲线与频率测深曲线的比较。曲线①的断面参数为；•曲线②的参数为:两种断面基底埋深相差，但S值却相差不大(S①＝5，S②＝4.8)，形成S等值，所以直流电测深曲线的幅度只差5～7％，相反频率测深曲线的振幅和相位曲线的幅度相差较大，前者最大达40％，后者最大达15％。由此可见，频率测深曲线比直流电测深法的分辨力高。1,,41232v51,,191232v18.0h①分辨力高频率测深的几个特点：直流电测深曲线与频率测深曲线的分辨力比较（a）直流电测深（b）（c）频率测深•穿透能力强（能穿透高阻屏蔽层）•由于直流电场和似稳电场均不能穿过电阻率为无限大的屏蔽层，但磁场能穿过。②穿透能力强•由于频率测深法是在波区测量，在测点附近，一次场以平面电磁波的形式垂直向下入射，从而引起的电流线是水平的，因此，对场的分布起作用的是岩层的纵向电导率，而与横向电阻关系较小。可见，相对直流电测深法来说，岩石水平方向的各向异性对频率测深曲线解释结果影响不大。③各向异性影响小•场源附近，场源和接收点之间，甚至接收点上表层电性不均匀和各向异性，都会造成电磁场的畸变。④地表不均匀影响大•(6)工作效率高⑤勘探深度大