剖面长度对大地电磁二维TM模式反演的影响.pdfVIP

第 32卷 第 3期 地 震 地 质 Vo1．32，No．3 2010年 9月 SEISMOLOGY AND GEOLOGY Sept．，2010 doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2010．03．003 剖面长度对大地 电磁二维 TM 模式反演的影响 杨 静 陈小斌 (中国地震局地质研究所 ，北京 100029) 摘 要 对于大地电磁有效探测深度的研究，以往主要从频率 的角度进行讨论 。通过大量二维直 立断层模型的反演对比研究表 明，剖面长度对有效探测深度也有着重要的影响。文 中设计 了一组不 同断距 的直立断层模型 ，对 TM极化模式下反演剖面长度对有效探测深度 的影 响进行 了细致的研究 。 结果表 明，在频带足够宽、测点足够密集的情况下 ，对一定深度 的 目标区，剖面长度的选取直接影响着 反演结果 。当反演剖面长度较短时 ，反演结果不可靠 ，不能正确地反映 目标层深度 ，而当反演剖面长 度增加到一定长度后 ，反演结果就很好且几乎不再随长度的增加而变化 。对直立断层而言，若要得到 同样好 的反演结果 ，随着断距的增加 ，反演剖面长度也需增长。通过对模 型 的大量反演结果进行分 析 ，得到了一组量化的数据 ，对于文 中所设定的模型，通过数据拟合 ，发现断距与所需反演剖面长度满 足线性关系。该研究可在野外观测 的剖面长度设计、反演结果的有效深度评价等方面有参考意义 。 关键词 大地 电磁 二维反演 TM极化模式 反演剖面长度 有效反演深度 中图分类号 ：P631 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253—4967(2010)03-0372-10 O 引言 大地电磁测深法是20世纪50年代苏联科学家吉洪诺夫 (Tikhonov，1950)和法 国科学家卡 尼亚 (Cagniard，1953)分别独立提 出的，历经 50余年的发展 ，已成为探测地壳上地幔电性结构 最主要的地球物理手段 ，同时在研究地震火山活动性 、油气 、地下水 、地热 田、金属矿等资源勘探 中也有着广泛的应用。 对于实际应用而言，确定大地电磁有效探测深度有着重要意义。但这个问题 比较困难，国 内外只对简单的一维模型有过一定的研究 (Spies，1989；Huang，2006)，对于复杂的二维、三维模 型尚无好的解决办法。基于大地电磁法频率测深的基本原理 ，已有的研究都从频率一深度 的角 度研究此 问题 ，认为有效探测深度是 由最低频率的趋肤深度决定 的。除了频率之外 ，有效探测 深度是否还与别 的因素有关? 根据有耗媒质的电磁波散射原理，地下异常体对入射电磁波的散射是一种扩散的感应场， 其影响范围非常广泛。电磁测深法利用在地表采集到的散射场进行反演，可得到地下结构。然 而，在地表进行观测时剖面长度有限，野外观测不可能采集到异常体全部的散射场信息。显然， 在现有的地表观测条件下，剖面长度越长 ，采集到的异常体散射场信息越多，反之 ，则越少。当 [收稿 日期] 2010—03—04收稿 ，2010—09—05改回。 [基金项 目] 国家 自然科学基金 和 中国地震局地质研究所科研业务专项 (DF—IGCEA060716)共 同 资助。 }通讯作者 ：陈小斌 ，联系电话 ：010E—mail：cxb@pku．edu．cn。 3期 杨 静等 ：剖面长度对大地 电磁二维 TM模式反演的影响 373 异常体埋深越大 ，其散射场在地表的影响范围也越大 ，在地表采集到同等数量的散射场信息所 需要的剖面就越长。因此 ，剖面长度可能是影响大地 电磁有效探测深度的一个重要因素。 研究剖面长度对大地电磁有效探测深度的影响可以从 多个角度进行讨论 ，比如正演方法 、 反演方法等。在正演方法 中，通过设计不同的正演模型 ，改变其不 同深度的电阻率值 ，来分析讨 论深度结构的改变是否会引起 明显 的响应变化。这种方法 已被大量用于反演结果非惟一性的 分析当中(Unsworthe