频率测深曲线的解释方法

频率测深曲线的解释与其他测深法视电阻率曲线的解释方法基本相同，可用量板法，也可用电子计算机进行，目前多采用后者。与大地电磁测深相比，频率测深野外资料不需 复杂的处理过程就可获得实测曲线，并可直接进行解释。
根据频率测深的特点，适于高阻屏蔽下岩石导电性的研究，那是因为高阻层中电磁波 衰减较小，勘探深度大。前苏联用频率测深法研究基底构造的深度可达20～30km，图4-60是在乌克兰维尼茨地区，为研究结晶基底构造所测得的典型K型曲线，所用供电 频率为0.22～1083Hz，收发距为4.15km，解释结果发现了顶板埋深为4500m的良导电层。

图4-60 维尼茨地区的K型频率测深曲线

图4-61是二道白河—两江剖面频率测深的部分结果，其发收距为2900m，视电阻率 断面图较好地反映了该区地质构造特点，其中突出的是13号和19号两点处的断层，明显 的标志是视电阻率等值线密集而陡立，而且两侧视电阻率值有明显差异。15号点曲线的 解释结果为ρ1＝80Ω·m，ρ2＝25Ω·m，ρ3＝100Ω·m，三个电性层分别与土门子组、白 垩系及侏罗系三个地层相对应，此外15号点曲线反演得出的前两层总厚度为750m，与其 附近600m深钻孔未穿透白垩系地层的具体情况相对照，说明上述解释是基本符合实 际的。

图4-61 二道白河—两江剖面频率测深部分成果（视电阻率等值线单位：Ω·m）

4.3.7.1 近场源(非平面波)影响及其校正
对于目前广泛应用的CSAMT，由于其定量解释目前基本上沿用MT法的资料解释方法，而由于低频时不满足波区条件，数据需要进行近区场校正。
采用人工场源作AMT测量，虽有信号较强，易于观测和生产效率较高等优点，但也引入了一系列与人工场源有关的问题。首先，采用大功率人工源使CSAMT 法的装备十分笨重，生产成本也较高。其次，由于发送功率有限，为保持足够强的观测信号，收-发距r总是有限的。这样，在中、低频率上，r相对趋肤深度不是很大时，电磁场进入“过渡区”或“近区”。然而，卡尼亚视电阻率计算公式是对远区(或称波区)导出的。这样，在过渡区或近区，卡尼亚视电阻率ρω将发生畸变，即使在均匀大地条件下，算出的ρω也明显偏离大地的真电阻率，这称为非波区场效应或近场效应。
如果在不同区(近区，过渡区，远区)，我们都用卡尼亚公式计算视电阻率，结果会怎么样呢?图4.3.12是均匀介质ρ1=1 000Ω· m表面CSAMT卡尼亚视电阻率曲线。由图可见，随着频率的降低，电磁场依次进入“过渡区”和“近区”。在近区，它呈45°直线上升，远远偏离了均匀大地的真电阻率。收-发距越小，越提前进入“过渡区”或“近区”。
因此，本方法关键问题在于如何实现近区场和过渡区场效应的改正问题，从而计算卡尼亚视电阻率。加拿大凤凰公司提出了一种近场校正方法——过渡三角形法，能将均匀大地条件下近区和过渡区的ρω校正到接近大地真电阻率，但仍有10%～20%的相对误差。我国学者利用迭代法和数值逼近法建立了新的近场校正方法——全频域视电阻率法。
下面以均匀大地ρ1=100Ω· m为例来说明它们的校正效果。图4.3.13中同时绘出了CSAMT和MT的卡尼亚视电阻率频率测深理论曲线及分别用“过渡区三角形法”和“全频域视电阻率法”的校正结果。可以看到，CSAMT的频测曲线在低频时(过渡区和近区)偏离大地真电阻率值ρ，ρω随频率f降低而增大，不能形象地反映均匀大地电性结构。与之呈鲜明对照的是，MT的ρT频测曲线在整个频段内为水平直线。用“全频域视电阻率法”新方法作近场校正后，ρω与MT的曲线非常接近，并且校正效果较好。

图4.3.12 均匀半空间表面CSAMT卡尼亚视电阻率曲线

(介质电阻率1 000Ω·m)

图4.3.13 均匀大地上电偶源CSAMT和MT的测深理论曲线及近场校正结果

ρ1=100Ω·m，r=200 m，θ=17.5°
1—CSAMT理论曲线；2—MT理论曲线；3—全频域视电阻率法校正结果；4—过渡区三角形法校正结果
4.3.7.2 频率测深资料解释
与直流电测深以及其他测深解释方法一样，就电磁测深剖面工作来说，需要提交的基本图件也为视电阻率曲线类型图和视电阻率断面等值线图。视电阻率资料的定性解释是频率测深结果进行整理和解释的第一个重要步骤。定性解释包括直观地分析测深曲线以及视电阻率曲线类型图和视电阻率断面等值线图展示出的在横向和垂直方向上地电断面整体的变化规律。从上述图件中，可分离出地电断面的隆起、凹陷或由破碎带、接触带、矿体以及喀斯特带引起的局部异常带。
频率测深的半定量解释主要利用电磁场的趋肤深度。如前所述，电磁法的勘探深度与趋肤深度δ有关。趋肤深度是表示电磁波穿透的深度，但它并不是代表实际有效的勘探深度，勘探深度是一个比较模糊的概念，可认为是在给定收-发距条件下，对观测结果产生有效影响的电流穿透的极限深度。根据经验，只要满足波区条件，有效研究深度可由下式表达

电法勘探

这一规律可推广到所有利用平面电磁波的电磁勘探方法中。于是，可用有效深度来估计频率域电磁法的勘探深度

电法勘探

在地质构造横向变化相对缓慢、地层平缓起伏的条件下，可以对资料进行一维定量解释，还可在一维解释的基础上进行二、三维解释，这是正在研究的课题。
体积效应是频率测深中经常遇到的问题，在解释时应引起充分注意。

与其他测深解释方法一样，定性解释是对频率测深结果进行整理和解释的第一个重要步骤。定性解释包括直观地分析测深曲线。绘制各种不同的等效参数剖面图、断面图和平面图。这些图件可展示出地电断面在平面和垂直方向上的整体定性规律。

一般，较普遍的野外数据预先整理方法是绘制视电阻率、视纵向电导等定性断面图。在视电阻率断面图上，可分离出地电断面的隆起、凹陷或由破碎带、接触带、矿体以及喀斯特带等引起的局部异常。视纵向电导断面图能给出构造特征的重要信息。

下面引入电磁测深的等效深度概念。电磁测深的等效深度可认为是在给定收⁃发距条件下，对观测结果产生有效影响的电流穿透的极限深度。根据均匀大地表面的研究，对于频率域电磁测深的等效深度为

地电场与电法勘探

或从博斯蒂克理论：

地电场与电法勘探

在多层断面的定性解释过程中，一般采用等效二层断面来逼近多层断面。这时，等效二层断面的参数称为等效厚度h_效和等效电阻率ρ_效。利用此二参数可描述一定收⁃发距条件下的地电断面的综合性质。在频率电磁测深中

地电场与电法勘探

而等效电阻率取平均纵向电阻率，即

地电场与电法勘探

因此，视纵向电导为

地电场与电法勘探

式中系数α_ω可取：356≤α_ω≤503。

为了绘制视纵向电导断面图，在各测点上以同一

的视纵向电导S_ω为半径向下画弧，然后用包络线连接。等效深度的增量不能过大，在给定比例尺上不应超过5mm，且该量必须是常数。为了详细研究断面变化情况，最好选用算术比例尺作纵坐标。在这种图上高阻地层表现为包络线密集，而导电地层表现为包络线稀疏。其原因是显而易见的，高阻地层的纵向电导很小，故地层厚度的增加对S值的影响不大，使包络线密集。在极端情况下，当基底电阻率为无穷大时，随着等效深度的增加，纵向电导值并不增大，故包络线重合在一起。由此可见，视纵向电导对含有高阻地层的断面（如A、H、KH、AA等）能给出较好的效果。基底埋深可由下式近似得到：

H=Sρ_效

为了进行实测曲线的定量解释，必须选择未受水平不均匀干扰的曲线。对严重受到水平不均匀影响的曲线进行定量解释是徒劳的。定量解释方法很多，主要有：选择法、图解法和解析法。选择法主要采用量板解释法和计算机拟合法。

频率测深法的量板解释法原则上与直流测深曲线量板解释法相同。并且，由于频率测深法的等值原理作用范围较窄，重合曲线的数目较少，这是它的优点。然而由于量板数目较少，目前，多应用基于最小二乘原理采用正则化理论的最优化自动反演方法。

人机联作反演的最大好处是，可以充分发挥解释人员所掌握的工作地区地质资料的作用。提高解释人员素质，大量、正确地应用地质资料，是取得良好地质效果的关键。

最后讨论含高阻屏蔽的K型断面列线图解释方法。高阻薄层对电场曲线特别灵敏，其表现为有很低很窄的极小值及其值随ν₂的增大而有规律地增加。图2⁃4⁃25是为确定高阻层厚度和埋深的列线图。该图利用了电场视电阻率曲线的极小值特征。

令绝缘层埋深为x=h₁/r，而其厚度为y=h₂/r，式中r为收⁃发距。该图是针对三层断面做出来的，但是可用于高阻屏蔽层下部为任意层的断面上。这是因为，下覆地层实际很少影响极小点坐标值。列线图的变化参数是绝缘层的相对厚度ν₂。断面其他参数为μ₁=1，ν₁=1，μ₂→∞，μ₃=1，ν₃→∞。纵轴表示（

/ρ₁）_min，即电场视电阻率曲线极小坐标值；而横轴表示（λ₁/r）_min，其值为（λ₁/h₁）_min·h₁/r。在列线图上给出x=常数、y=常数的等值线。如果认为r为常数，则沿x=常数线移动意味埋深h₁不变的情况下厚度h₂发生变化，而沿y=常数线移动意味绝缘层厚度不变的情况下其埋深发生变化。

地电场与电法勘探

在实际地电断面中，绝缘层相对厚度一般在0.01≤ν₂≤50范围内变化，而收⁃发距在2≤r/（h₁+h₂）≤10之间，故在绘制列线图时已充分考虑了这些因素。

列线图的使用方法不需要特别说明，只要ρ₁值被确定，则从已知r可算出（

/ρ₁）_min和（λ₁/r）_min。根据这些值在图上找出x和y值，即可确定h₁=xr和h₂=yr。

应当指出，当测深是在含有绝缘层的地电断面上进行时，最大的困难在于如何准确地确定极小点视电阻率值。这是因为，出现极小值的频率范围很窄，且其值急剧变化，故应使改变频率的步长尽可能小一些。

当增加收⁃发距时，出现极小值频率向高频方向移动。