fL?4.0?r2max(适于远区数据) ………………………………………………………(D.5) (适于远区和过渡区数据)……………………………………………(D.6)
fL?0.06?r2max这两个公式假定最低信噪比为1:100。
D.4~D.6式中:
D——探测深度(米);
rmax——最大收―发距(千米);
米); ?——预测的测区平均大地电阻率(欧姆·fL——最低工作频率(赫兹)。
通常,为保证不漏掉所要探测的地质目标体,要求野外应测到比最低工作频率fL还要低几个频率,以确保适合的探测深度。
图D.2 估算有效探测深度的列线图
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附录E (资料性附录)
电性CSAMT法曲线影响因素及特征
E.1 电性CSAMT法曲线影响因素
电磁场各个分量(参见附录B中公式B.7~B.21)的强度与收―发距r和波数k有关。在似稳状态下,波数k?i??/??(1?i)??/2?。k中包含地下介质和工作频率等参数,并以趋肤深
度的形式表示出来。即
kr?(1?i)r/?
令p?r/?…………………………………………………………………………………………(E.1) 称p为“电距离”或“感应数”,p实质是以趋肤深度?为单位表示的收―发距。因此可以借助于参数p来划分场源的远近,即
电距离“近”(p<<1)时的场区称为“近区”;
电距离“远”(p>>1)时的场区称为“远区”或“平面波场区”; 电距离介于前两者之间(p?1)的场区称为“过渡区”。
由p?r/??r??/2?不难看出,感应数p的“大”或“小”,或场区的“远”和“近”不但与大地电阻率?有关,而且与收―发距r和频率?等工作参数有关。图E.1示出均匀大地条件下,随r(图E.1a)、?(图E.1b)及方位角????/2??(图E.1c)等参数的改变,对电场
Ex、磁场Hy和卡尼亚电阻率?xy曲线的“近区”、“过渡区”和“远区”的影响。
图E.1a表明固定?,收―发距r的影响。在“近区”,?xy仅与几何参数r有关,并非真实大地电阻率,随r增大“过渡区”的位置向低频处偏移;Ex、Hy与频率无关(饱和)。Ex从“近区”到“远区”均按1/r3衰减,而Hy从“近区”按1/r2衰减过渡到“远区”按1/r3衰减,
Ex、Hy强度均随r增加而减小。
图E.1b表明固定r,大地电阻率?的影响。在“近区”,因Ex与?成正比、Hy与?变化无关,造成?xy虚假按45°上升,随?愈大其“过渡区”的位置向高频处偏移。在“过渡区”到“远区”,Ex和Hy均按1/r3衰减。
图E.1c表明固定?,方位角??(??/2??)的影响。在“近区”,?xy有改变,在“远区”
?xy不受??的影响。当??角增大(偏离中垂线)导致r加大时,从而Ex、Hy场幅度降低。
对图E.1的曲线分析说明,所谓“近区”、“过渡区”、“远区”是由大地介质和所用工作参数的综合影响形成。一般在野外,当?已知时,根据地质任务,可以改变r或?,获得预期的探测深度并满足在“远区”观测的要求。在良导介质中,使用高频,用不太大的r就可以使测区位于“远区”;反之,在高阻介质中,对于低频段,往往难以保证“远区”条件,这时必须增大r才能满足“远区”条件。
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a. 收―发距r的影响 b. 大地电阻率?的影响 c.角度??的影响
图E.1 介质或工作参数对Ex、Hy和?xy的影响
E.2 电性CSAMT法曲线基本特征
电性CSAMT法通常观测四个分量,即:电场振幅Ex、电场相位?E、磁场振幅Hy、磁场相位?H。视电阻率和阻抗相位可从上述分量中计算出来。图E.2示出了有限场源条件下,均匀大地模型和层状大地模型上CSAMT各分量测深曲线的基本特征。
Ex受源效应影响很大。无论是均匀大地还是层状大地,Ex在过渡区和远区对电阻率敏感,而
在近区电场曲线呈现与频率无关的饱和现象。
?E在非极化均匀大地情况下,除了在过渡区不为零,在其它处?E均为零,因为在过渡区?E与Ex曲线的斜率变化有关;在层状大地条件下,由于电阻率差异引起斜率变化,?E通常不为零。
Hy也受源效应的影响,在近区饱和,在均匀大地条件下,远区的斜率角为27.5°。但Hy对电
阻率没有Ex那么敏感。
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图E.2 电性CSAMT法曲线的基本特征
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?H在均匀大地情况下,在远区为??/4,而在近区为零。在过渡区则介于零与??/4之间。
在层状大地情况下,?H曲线变得比较复杂,出现过渡区“低谷”。
卡尼亚电阻率?a只在远区是正确的,由于在过渡区和近区?a公式无效,则所计算的视电阻率不是真实电阻率值,在近区呈45°直线。
阻抗相位?(?E-?H)在均匀大地时,在远区?为?/4rad(785mrad),在近区为零。而在层状大地上,?在远区并不总是785mrad,?与?a对数的斜率成正比,高于?/4rad的值反应上层电阻率高于下层电阻率;低于?/4rad的值反应上层电阻率低于下层电阻率。
概括起来CSAMT测深曲线有以下基本特征:
在近区,Ex与Hy饱和不随频率变化,且Hy与大地电阻率无关,?a随频率降低而均匀地增大,?趋于零。近区Ex与Hy的饱和说明,CSAMT测深在近区仅是几何尺寸的函数,因此近区数据并不能经校正提取出“隐藏”的有用频率测深信息。
在过渡区,均匀大地时,Ex、Hy各分量从近区的特性较均匀地过渡到远区的特性。对于层状大地(或二维、三维),过渡区电磁场的特性比较复杂,Ex表现为急陡的拱起―低谷―回升的特征,Hy则显示出一定的弯曲。?a受二者的综合影响则表现为醒目的“低谷”,即虚假?a降低,在低谷的低频一侧常伴有一个假的斜坡,趋向其近区频段,?呈现与?a的斜率有关的明显变化。在过渡区,Ex与Hy均与频率和大地电阻率有关,所以含有“隐藏”的有用的频率测深信息。
在远区,所有电磁场参数均表现为随大地电阻率的变化而变化,如同大地电磁测深法(MT)一样,可以实现频率测深的目的。
以上是对数值计算结果的分析,野外由于受到各种干扰因素的影响和地质构造的复杂性,实测得到的CSAMT测深曲线往往更加复杂。但是掌握了各个场分量的这些基本特征,有助于对野外实测CSAMT测深曲线的识别和判断。
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