电法勘探-3_2(频率域电磁测深)

5）理论曲线
①完全波区理论曲线：（即整条曲线都符合 ②实际曲线（即整条曲线不能都符合 曲线特点:
a) 磁场分量视电阻率曲线
z
r
） 2
r
2
H 0 r 2
1 6
b) 电场分量视电阻率曲线
E
x
r 2(
1
h1

2
h2
...
n 1
hn 1
)
E 尾支只与总纵向电导S和r有关。为水平渐近线。
x
c) 对称性：A→Q K→H曲线特征呈相反关 系，但并不完全等值。 ③等值原理：同MT S等值性：薄层低阻 H A H等值性：薄层高阻 K Q
3.3.2 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”。
§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 E x , E y 也可用垂直和水平线圈测量磁场
Hx , H y H z
频率电磁测深装置示意图

kH kE
VE
Hz
2r 4 V VH H kH 3 AB nA I I
n A ——接收线圈匝数和面积
VH ——接收线圈所测电位差
———布极常数 ——MN间的电位差
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。
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 e
it
I AB 2 z Ex e 3 r
当z
时 2
Ex
1 z 0 Ex e
———
Ex衰减到地面的 36%
(米） 时
பைடு நூலகம்
所以取： h有效 503.3 / f 2
另取： Ex衰减到地面的 50%
由反射定律：
10 f sin V sin 0 C 3 10 5
f 1000
1000 时
sin 0.01sin 0
即使0 90o 0.6o
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：r
*波存在。 时，地层波 S 衰减殆尽，地下只有 S 波入射形成的 S 0 2
2 3 2
2 3 2
1
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
②穿透能力强
• • 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。
③各向异性影响小
• 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。
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：r
2 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。
r （6～8）H
一般
H 目标层的最大深度
f (0.1～n 1000 ）Hz
注：高频时为波区情况，低频时进入S区→→→与MT的不同之处
2）装置参数
尽可能波区，偶极子
r （6～8）H
AB r MN r L r
H 目标层的最大深度
AB （ 1 / 3～1 / 5)r AB （ 1 / 10)r L （ 1 / 10)r
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
f:
n 1000Hz 0.0nHz
x
z
在测点产生的电位差 VE 或 VH 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 lg T
3.3.3 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
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：

Ex

r 3
I AB
Ex

Hz
2r 40 Hz 3I AB
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

Ex
VE VE kE AB MN I I
r 3
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 1Hz
f 1000Hz
10 f
空气中 0
C f
20 m 时：
0 3 105 公里
0 300公里
14.1 公里
0.447 公里
E y EZ 0
Hx 0
H y (1 i) I AB 2 2r 3 0
Hz i
3I AB 20r 4
S区：
Ex
I AB 2r 3 I AB 2r 2
E y EZ 0
Hx 0
Hy Hz
I AB 4r 2
h有效 356 / f
说明：h
有效
(米）
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
90o
时
M点的EX 、Ey 、EZ 、及HX 、Hy 、Hz 与 r f 有关。实际工作中常用 赤道电偶极源，
波区：
Ex
I AB r 3
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
①分辨力高
频率测深的几个特点：
• 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； 1 4 , , v 1 • 曲线②的参数为: 119, , v 15 两 种断面基底埋深相差 0.8h ，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。
④地表不均匀影响大
• 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。
⑤勘探深度大
• (6) 工作效率高