瞬变电磁概述

瞬变电磁场是用阶跃波或其它形式的脉冲电流激励大地产生的过渡场。

作为场源可利用电偶极子，磁偶极子，接地供电线AB或不接地回线，对这些发射装置通电或断电时，由于形成急剧变化的磁场。

在导电介质形成涡旋的交变电磁场，其结构和频谱在空间和时间上是连续变化的。

在瞬变过程的早期阶段，在频谱中高频占主导地位。

由于高频的趋附效应，涡旋主要集中在地表层附近且阻碍电磁场向深处传播。

所以，早期阶段主要反映地电断面上部的地质信息。

随着时间的推移，高频成分被导电介质吸收，从而低频成分占主导地位。

它在导电底层和地质体中激发出很强的涡旋电流。

然而，由于热损耗，这些涡旋电流很快就消失了，在瞬变过程的晚期，局部地质体中的涡旋实际上全部消失，而在各个地层中涡流磁场之间的连续的相互作用使场的均匀化和使电流均匀分布，晚期将依赖于断面的总纵向电导。

决定瞬变过程状态的基本参数是场的瞬变时间，瞬变时间依赖于岩石的导电性和发收距。

在近区和高阶岩石区，瞬变时间很短，在断面赋存着良导地质体时，这一过程变缓。

在远区，瞬变时间可达几到几十秒，而在良导地质体上有时达到一分钟或更长。

瞬变电磁场的结构：
已经指出，在发射装置中通电和断电的瞬间，在其周围产生变化的磁场，它是地中形成涡旋电流的激励源。

第一种激励方式是，电磁场首先在空气中以C很快传播到地表各个点，然后一部分传入地下。

第二种激励方式是：电磁能量直接从场源传播到地中，是从接地处流进的或在导电介质中感应的电流形成电磁场。

在瞬变的早期阶段，第一种和第二种激发形式的两种场在时间上是分开的，由于大地的电抗作用，与瞬时建立的第一种传播方式比较，第二种的建立比较迟缓。

随着时间的推移，两种场相互叠加且以场强的极大形式显示出来。

在晚期，第一种激发方式的场在各处衰减殆尽，而在地中第二种场就占据主导地位。

谐变场的结构特点由涡流磁场的相互作用来决定，且其频率固定不变。

但是，在瞬变电磁场中，过程一开始各种不同频率的涡流磁场就处于相互作用。

第一类激发方式的地中电场的结构与谐变场一致，只是频率成分不同。

然而，第二类激发方式的地中电场结构是以烟圈的形式逐步扩散到深处。

不管是哪一种激发方式，在每一底层中的涡流都有产生和增加过程，和达到最大之后逐渐衰减的过程，并且随深度的增加出现极大值的时间逐步向后推移。

远区和近区场的特点
在地面瞬变场方法中，较早发展起来的是远区场法在这里收发距远大于高阻基底上部n层沉积盖层的总厚度.如果在实际工作中能实现上述条件,那么瞬变场在很长时间范围内具有波区性质.在收发距趋近于无穷大时,它的所有时间范围都属于波区.在波区,因为瞬变场响应曲线简单,并与收发距无关,故曲线数目可缩小到最小.另外,在波区地电断面分层能力也很强.然而,随收发距的增加有用信号急剧下降,故在收发距远大于层厚的条件下可靠的观测信号时很困难的.所以,在
实际的远区瞬变场法中,与频率方法一样,选择收发距等于4到5倍厚度.
很显然,在远区的早期阶段,场具有波区性质,即第一类激发起主导作用.这是,对于前曾部分,场具有很强的分层能力,当在前曾部分存在局部不均匀体时,由于其干扰作用就难以得到满意的深层测量结果.远区的晚期场特点是,对于收发距来说,层状介质的总厚度相对很小.与其中的涡流范围相比较,显得层间距离小,即出现层状戒指之间的感应效应很强.所以,各层之间的涡流效应平均化,几乎同步衰减,即可以把整个的层状断面等效为具有纵向电导S的一个层。

由此可见，在远区的晚期阶段只能确定沉淀盖层的总纵向电导S的一个层。

由此可见，在远区的晚期阶段只能确定沉积盖层的总纵向电导和总厚度，即不具有分层能力。

由于确定基底起伏区域构造研究中具有重大意义，故远区瞬变场法的晚期测量方案得到了实际应用。

远区场法的另一重要特点是，由于收发距很大，在很多情况下可能跨越两个或更多地构造单位，这就导致测量结果为某种等效断面的参数。

显然，远区场法的分层能力是不会好的，即旁侧体积效应影响者研究断面的详细程度。

根据以上事实，目前许多国家正积极推广近区瞬变场测深方法。

在这一测量方法中，收发距远小于层状介质的总厚度，L为发射回线边长。

在近区测量中，由于各种技术原因，如浅层信号过大，地表不均匀影响等，一般不测量早期信号，而主要测量晚期信号。

与远区方法不同，在近区，晚期测量结果很好的给出地电断面的分层信息，其
物理过程是，在上部导电层中晚期阶段刚刚出现，即开始出现涡流的衰减过程，并以其纵向电导S来表征该地层的存在时，在更深的导电层中由于‘烟圈’效应，涡流还处于产生和增加的早期阶段。

但是，由于第一层中很强的衰减涡流的频闭作用，在地表测量的过程中很难或很微弱的出现第二层的影响。

随着时间的推移，在地表上可观测出第一层和第二层共同影响的瞬变场效果，并以两层S的和来表征综合影响。

在更晚的时间上出现三层的综合影响，以此类推。

这样，时间的往后推移，在晚期测量的结果上逐次附加更深处的涡流影响。

如果增加收发距或发射回线的边长，则可推迟出现晚期衰减阶段的时间，即相应的增加起始研究深度。

这时，利用晚期场特征来研究上覆地层是不可能的，然而，利用最早期的波区曲线按照相应的波区规律研究最上部地层任然是可行的。

这样，在观测点上利用早期规律和晚期规律分别呀扭最上层和深层的地层信息。

如何利用中间段----从波区到晚期的过渡段，至今研究的还很不够。

当必须提取这一中间层信息时，目前只能缩小收发据来使起始研究深度变浅。

在解释理论中将看到，从测量得到的电压信号如何换算视纵向电导S和视深度H的方法。

这种测量方法最终导致利用换算的S和H 曲线来分层的反演方法-----即为非量板解释方法。

我们在远区测量中已经指出，其最大可能勘探深度，且在早期阶段分层性能很好，而在晚期主要是确定断面的总纵向电导。

在近区测量时，最大勘探深度大致等于收发距，可见它具有很大的勘探深度。

其根本原因在于，只有在近区才能逐次反映分层的纵向电导信息，而
在远区是综合的平均化信息。