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谈谈电磁测深中的一些基本概念(一):静位移

已有 8186 次阅读 2009-1-15 15:11 |个人分类:专业探讨|系统分类:科研笔记| 基本概念, 电磁测深, 静位移

基本概念的理解对每个专业而言具有极端的重要性。一般认为基本概念是一些简单的东西,但掌握和理解透彻也不是一件容易的事情。我们的理解往往是只知其一 ,而忽略其二。所谓基础知识的是否扎实,很大程度取决于是否清楚地掌握了专业基本概念。基本概念不清楚,理解不透彻,研究讨论就是基于一些模糊甚至错误的认识上的,很难保证研究结果或结论的正确性,要想出重要的创新性成果更加不可能。
 
如果仅仅是说说,或许谁都知道每个学科基本概念的重要性,但是用起来却未必都能清楚。一些学生,甚至一些知名专家,对本专业的一些基本概念常常印象模糊,不少论文中充斥着似是而非的讨论。如果基于错误概念进行论文或项目评审,其所带来的后果将是毁灭性的:因为基本概念都不对路,那只有枪毙了。因此,负责任的评审人员在遇到这种情况时,应当先去查阅一下相关文献,首先尽量保证自己认识的正确性,然后再去写评审意见。我自己在这个时候特别谨慎,一篇我认为其理论基础存在问题的论文初稿或者项目申请书,都要去查找相关文献追索源头,直到找到证据确实支持我的观点时才敢提笔写意见。
 
静位移是大地电磁测深法中一个常见的基本概念,我认为它是大地电磁测深最难克服的困难之一,迄今为止理论上还没有好的解决办法。所谓静位移指的是野外实测的大地电磁曲线上,视电阻率发生整体性偏移的现象。其原因是近地表附近的一些异常体,其尺度相对于曲线最高频率的趋肤深度而言很小,这时,小异常体的静态效应远远大于其感应效应,故使得视电阻率曲线发生整体性偏移。由于静态效应与相位无关,故静位移现象不会出现在阻抗相位曲线上。此外,切穿地表的断裂,由于断裂两侧电导率的突变,也会造成与静位移类似的视电阻率偏移的现象,而这种“静位移”,跟一般意义上的静位移不同,它们的存在对于切穿地表的断裂的反演确定是需要的。
 
长期以来,对大地电磁中的静位移现象存在一种误解,即静位移现象是与频率无关的。乍一听,这个观点很有道理。因为视电阻率发生整体性偏移,也就是在所有频点上都上下平移一个因子,当然独立于频率的。这种误解流传很广,估计得到了国内大多数学者的承认。但是我们在这里不妨死抠一下。由于静位移是近地表小异常体引起的,而所谓“小异常体”是异常体的尺寸相对于最高频率的趋肤深度而言的,那么显然,静位移效应实际上跟频率还是有扯不断的关系的。现代观测仪器具有很宽的频段。如最新的德国GMS-07仪器和加拿大凤凰公司的V8仪器,观测频率从几十千赫兹到几万秒。这么宽的频率内,很有一些浅部的异常体对于高频主要是感应效应,即不是小异常体。随着频率的减小,异常体的感应效应相对于静态效应越来越弱,当频率低到一定程度时,感应效应可以忽略不计,对于更低的频率,该异常体就可被视为近地表附近的“小异常体”,使得视电阻率曲线产生静位移现象。
 
把静位移理解为与频率无关,会带来一些技术处理问题。如,传统的大地电磁测量仪的最高频率只有几百赫兹。如果存在静位移现象,则视电阻率曲线就发生平移。按照错误的理解,静位移效应与频率无关,那么即使是再高的频率,静位移一直存在,因此提高频率不能判定和校正静位移。事实是,随着频率的升高,两个极化模式的视电阻率曲线很可能渐渐靠拢。如果是这个情况,可以确定,该测点附近可能存在一定尺度的小异常体,在高频数据的情况下,这些小异常体是可以反演识别的。如果在频率很高的情况下,曲线一直表现为静位移现象,那么就可能是两种情况:1)静位移是更小的当前最高频率无法识别的小异常体引起的;2)静位移是切穿地表的断裂造成的。这两种情况可以采用其邻近测点数据加以对比区别。假设是第一种,那么小异常体非常非常小,其散射的静态场影响范围也很小,则其邻近测点的高频段数据一般不会也出现静位移现象,其静位移曲线可以采用邻近测点进行标定。如果其邻近测点也是相似状态的静位移现象,则一般说来是切穿地表的断层引起的,此时,不需要对曲线作任何校正。
 
大地电磁测深中与静位移息息相关、纠缠不清的另一个基本概念是局部畸变。下一次有时间,我详细介绍一下有关局部畸变的概念,以及为进行局部畸变校正而发展起来的阻抗张量分解方法。
 


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