瞬变电磁场的波场变换研究Ο-物探与化探.PDF

第 23 卷第 3 期 物 　探 　与 　化 　探 Vol . 23 ,No . 3 1999 年 6 月 GEOPH YSICAL GEOCHEM ICAL EXPL ORA TION J un . ,1999 瞬变电磁场的波场变换研究 1) 2) 3) 陈本池 　周凤桐 　李金铭 ) ( ) 　　　　　　　1 　 石油大学 ,北京 　100083 ) ( ) 2 　 国土资源部地球物理地球化学勘查研究所 ,廊坊 　065000 ) ( ) 3 　 中国地质大学 ,北京 　100083 摘 　要 　通过对不同条件下层状介质模型瞬变电磁场数据的波场变换 、分析 ,提高了对瞬变电磁 场波场变换物理意义的认识 ,并总结出若干有价值的规律 。指出这种通过数学方法变换出的波 场 ,不仅在形式上满足波动方程 ,而且在导电介质中也存在“传播”现象 ,在“传播”过程中 , 当遇到 电性分界面时 ,也存在“反射”和“透射”。这些结论为在瞬变电磁法中 ,正确合理地引入地震处理 解释方法提供了重要的理论依据 。 关键词 　层状介质 ;瞬变电磁场 ;波场变换 ;拟地震解释 由于当今电子及计算机技术的飞速发展 ,高精度 、智能化 、灵活可靠数字式野外电磁勘探 仪器的不断涌现 , 已从根本上改变了传统的电磁勘探测量方式 ,现今的电磁测量也能象地震勘 探那样 ,实现时间域 、空间域的密集 、快速 、高精度采样 。地震勘探作为一种比较先进成熟的勘 探方法 ,在数据处理解释方面 ,有许多值得借鉴和利用的地方 ,因此 , 目前各种电磁法拟地震的 处理解释正成为电磁勘探领域研究的热点 。其中 ,颇具潜力和前景的当属电磁场的波场变换 拟地震解释 ,该方法通过数学积分变换 ,将满足扩散方程的低频电磁场转换为满足波动方程的 波场 ,然后借助于地震中发展起来的一些较为成熟的处理成像方法技术 ,来求解物性或几何参 数 。在本文中 ,将以电磁法中最为复杂的瞬变电磁场为对象 ,利用研究出的算法 〔1〕,对均匀半 空间、层状介质模型的瞬变电磁响应进行波场变换研究 , 以探讨波场变换的物理意义 ,并由此 得出一些较为规律性的认识 ,为在瞬变电磁法中正确合理地引入地震处理解释方法提供理论 依据 。 1 　波场变换原理 〔1 ,2 〕 对于瞬变电磁场各分量, 如果不考虑其本身的方向性, 它们满足如下形式的标量扩散方程 2 ( ) μσ( ) ( ) ( ) ( ) P r , t - 0 r P r , t = S r , t 1 t ( ) ( ) ( ) σ( ) 式中, P r , t 代表瞬变电磁场的场分量 电场或磁场分量 , S r , t 为源函数, r 为介质的 - 7 电导率, μ= 4π×10 。 0 引入函数 U ( r , q) , F ( r , q) , 使之满足如下波动方程