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大地电磁测深曲线的畸变及校正分析

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李博

[导读] 摘要：本文将详细介绍大地电磁测深曲线的畸变种类，并针对畸变类型提出曲线平滑法、二维正演法及静态校正法三项对应性的校正方式。

        河北省地矿局第三水文工程地质大队河北衡水 053000
        摘要：本文将详细介绍大地电磁测深曲线的畸变种类，并针对畸变类型提出曲线平滑法、二维正演法及静态校正法三项对应性的校正方式。测深大地电磁时，由于非一维构造与近场源干扰，使其测深曲线形成畸形，相关人员需对畸形曲线进行校正，从而降低其对地质构造的影响。
        关键词：大地电磁测深；曲线畸变；静态校正
        前言
        在测深大地电磁曲线的过程中，有较多因素影响曲线质量，相关人员在收集到数据后，需对其进行准确地分析与判断，对电磁测深曲线影响最大的因素为静态效应。相关人员应根据资料建立模型，并通过研究测深曲线值的变化，发现其畸变规律，进而对其及时校正。
        一、大地电磁测深曲线的畸变种类
        （一）地质构造
        一方面，针对水平均匀状的介质，通过电磁波垂直入射的激发，其电磁场的分量与界面形成平行状态，而其中内部的导电率为一定量，通过公式可算出此处的电阻率。由于利用该电阻率只能获取其垂直变化，其横向是否均匀并未显示。基于实际情况，地球并不会横向均匀，因此，相关学者与专家制成了一座二维模型，即坐标变化与电阻率间的关系。而在二维模型中，大型电磁场有较多的极化方式，如构造走向平等的TE模式、电场极化方向模式等。
        另一方面，若该介质为水平非均匀，也会在电磁波的刺激下，在介质接触面中产生电流与电荷，进而形成异常场。地下电磁场既有垂直分量，也有水平分量，其表面阻抗不但能掌握垂直方向上的岩层电性变化，还能了解其水平方向上的改变，因此，大地电磁测深的曲线会形成畸变。相关人员利用地球表面测得的曲线数据信息，不仅能发现测点周围电性层变化，还能看出测点垂直方向的电性数据变动。通过测量与研究，可获取水平非均匀介质曲线产生畸变，而其畸变类型主要分为电流型与感应型两种畸变。大地电磁测深曲线是了解地质构造的关键，若在勘探时没有测深或采用畸变曲线会使部分地质现象较难解释，其地电断面信息的准确度与真实度极难保证[1]。
        此外，噪音也会影响大地电磁测深曲线的数值，由于天然电磁场的信号弱、频带宽，噪声干扰会对其形成较大影响，因此，在信号与干扰噪声夹杂在一起后，会形成曲线畸变。
        （二）静态效应
        通过了解中电磁场的介质构造，相关人员可掌握相关电磁场分布信息，层状介质内，电磁场的分布方向为水平状，其感应电流的流动方向也与之相似，但该介质中的电阻率极易因浅层状体的性质而发生变化，如浅层内的状体不均匀，其电阻率与流动方向也会变得不均匀，进而影响到电流密度，使浅层状体周遭的电流分布发生变化，其分布状态或稀疏或密集，从而使其曲线产生畸变现象。引发曲线畸变后，其表层的电场分量会突然减弱或增强。相较于正常曲线，大地电磁测深曲线易产生静态效应，即该曲线的相位曲线不变，但对数坐标系发生变化，如分叉、交叉、上下平移等。

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        二、针对大地电磁测深曲线畸变的校正方式
        （一）曲线平滑法
        针对随机噪声或电磁噪声，如城市工业、汽车与风等引发的噪声，由于其规律性较差，会引发频段或频点数据点的突跳，因此，相关人员需找到该测区曲线与测线的规律，并分析与研究该曲线的合理性与规律性，在充分了解其曲线变化规律后，应找出相位曲线与视电阻率曲线的依赖关系，并判断其是否与相邻测点的曲线相似，进而平滑处理曲线，在保留有效信息的基础上，改变畸变段，去掉飞点，有效降低噪声对电磁测深曲线的影响。
        例如，某技术勘察组织在勘测大地电磁曲线时，发现其周遭存在较严重的电磁噪声，为了更好地完善该地质区域，技术人员通过相关资料获取了该区域的曲线规律，并经过探究掌握该曲线近期变化，在找到视电阻率曲线与相位曲线的规律后，采用曲线平滑法对噪声进行校正，从而使该地电磁测深曲线恢复正常。
        （二）二维正演法
        二维正演法主要改善地质构造类畸形，首先，相关人员在测试程度较高的区域时，由于其地质结构较为清楚，通过理论曲线与经验的指导，较容易分辨多项曲线，如凹陷区、隆起区等，其曲线的解释方向也会极为明确，引起混淆的概率较低。因此，若地质区域构造较清晰，可采用二维正演法进行判断与校正。
        但相关人员如果不了解地电断面，作为基本的普查手段，电磁测深法多用来掌握勘探程度低或地震勘探困难的区域，因此，使用普通方式较难获取其曲线变化特征。依照相关经验，若测试高阻隆起区域的测点，并了解到曲线中的极值点都处在合适的频率中，通常来讲，该极值点反映低阻层；若其极小值只存在于一个方向，则该曲线被视为畸变曲线，相关人员需采取合适的措施对其进行改变。凹陷区的测试方式与之类似，如果两条曲线的运行状态相似或一致就可视为可靠，反之，则是产生曲线畸变，在校正的过程中，要参考测点曲线的变化规律与形态，当测点曲线形态突变时，在校正时，不可抹掉其断层信息。
        在实际操作中，极难分清TM模式与TE模式的区别，且出现三维情况的概率要高于二维情况。而三维异常体的地质构造，其走向并不明显，两种类型的畸变都会存在，相关人员在测试的过程中，需灵活把握两种曲线的变化走势[2]。
        （三）静校正
        针对静态效应，相关人员可采用多种方式进行静校正，如曲线类比法、区域构造法、TEM曲线校正法、相权校正法、阻抗相位校正法及空间域滤波法等。在校正的过程中，曲线基本形态不能丧失，其内部的有效特征层位也不能失去，且还要遵循曲线形态的相似性原则，避免在校正中产生人为畸变。
        具体来说，相关人员在校正静态曲线的过程中，使用了阻抗相位校正法，一方面，其科学设置了静态效应与地形的模型，并针对畸变的具体情况进行分析与研究，进而利用阻抗相位的方式改变了静态效应的数值。另一方面，在探测地形时，专业人员实行了比值法，在静态效应校正完后，也对地形进行了有效改善，并将结果反演，其数值与模型保持一致，从而及时校正了该区域的地形与静态效应的畸变。
        总结：综上所述，地形起伏与静态效应会引起大地电磁测深曲线的变化，当地质发生结构性改变时，会引发曲线畸形。为了更好地了解我国的地质构造，相关人员需发现引起曲线畸形的规律，进而有的放矢利用恰当的方式开展曲线校正，如当发现曲线为静态畸变时，需采用阻抗相位校正法。
        参考文献
        [1]陈婷.基于阻抗张量旋转的大地电磁数据处理效果分析[J].勘察科学技术,2019(05):19-24+53.
        [2]李尔頔,罗润林,徐志锋.大地电磁测深不同极化模式测深曲线特征在探测断裂中的应用[J].矿产与地质,2017,31(01):124-130.