海洋電磁法多參數(shù)正演響應(yīng)研究.pdf

1、近年來，海洋可控源電磁法（CSEM）在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展，尤其是在深海環(huán)境下進(jìn)行海底探測(cè)顯示出了巨大的生產(chǎn)潛力，然而在淺海環(huán)境下，海洋CSEM的研究卻相對(duì)薄弱，研究成果較少，欲取得良好的勘測(cè)效果，可靠有效的正演數(shù)值模擬仿真工作顯得格外重要。通常的諸多正演模擬中，假定巖、礦石的介質(zhì)磁導(dǎo)率和介電常數(shù)處處等于自由空間的磁導(dǎo)率和介電常數(shù)，而野外的實(shí)際地質(zhì)情況并非如此，嚴(yán)格地說，描寫介質(zhì)電磁性質(zhì)的參數(shù)ε、μ、σ不一定是常數(shù)。不但可以因時(shí)間、空間而

2、變，還可以因物質(zhì)成分、溫度、壓力、頻率……而變。正是如此，基于海洋電磁法多參數(shù)正演響應(yīng)研究是有很有必要的。
　　文中由麥克斯韋方程組出發(fā)，通過電磁場(chǎng)的邊界條件，充分考慮層狀地電模型各層介質(zhì)電磁性質(zhì)的參數(shù)（ε、μ、σ）變化，推導(dǎo)了有限水深層狀海洋地電模型水平電性源頻率域海洋CSEM電磁響應(yīng)公式。在電磁場(chǎng)響應(yīng)求解過程中，首先引入羅倫茲勢(shì)（Lorentz）所滿足的亥姆霍茲方程，得到了水平電性源在海洋地電模型各層中產(chǎn)生的 Lorentz勢(shì)

3、的解。爾后，根據(jù)Lorentz勢(shì)與庫侖勢(shì)函數(shù)（Coulomb）勢(shì)之間關(guān)系，得到了各層的Coulomb勢(shì)的解，使得求解過程大大簡(jiǎn)化，通過Lorentz勢(shì)或Coulomb勢(shì)計(jì)算得到了各層介質(zhì)中電磁場(chǎng)和勢(shì)函數(shù)。
　　為了考察巖、礦石電磁參數(shù)（ε、μ、σ）、海水深度和地層厚度變化時(shí)海洋電磁響應(yīng)特征規(guī)律，首先給出海洋環(huán)境中的典型地電模型和觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，通過修改地電模型某一層參數(shù)（海水深度、海底電阻率、磁導(dǎo)率、介電常數(shù)、地層厚度）值，借助高精

4、度快速漢克爾Kong241濾波系數(shù)，采用30點(diǎn)高斯勒讓德（Gauss-Legendre）數(shù)值求積方法，計(jì)算了長(zhǎng)導(dǎo)線水平電性源頻率CSEM在海底各觀測(cè)點(diǎn)電場(chǎng)Ex和磁場(chǎng)Bz的正演響應(yīng)。最終結(jié)果表明，隨海水深度變淺，電場(chǎng)Ex和磁場(chǎng)Bz振幅曲線變化幅度增大，空氣波逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，電場(chǎng)Ex分量對(duì)海底高阻層引起的異常大，而中低阻層引起的異常小，磁場(chǎng)Bz分量幅值對(duì)目標(biāo)層電導(dǎo)率變化不敏感；因此，水平電性源頻率域 CSEM探測(cè)方法不適宜探測(cè)海底低阻目標(biāo)