研学借鉴油气地震勘探技术—物探采集信号中最简单的是大地电磁波

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研学借鉴油气地震勘探技术—物探采集信号中最简单的是大地电磁波

                     郑州地象科技有限公司  寇伟

    地震勘探采集的是地震波信号，电磁勘探采集的是电磁波信号，虽然物性参数不同，但都属于频谱分析方法。应用地震技术成功找油气的分析方法、判定手段，对于电磁物探技术来讲可借鉴之处颇多。

    1、电磁波与地震波之异同

    地震波是由震源向四周靠振动传播的弹性波，电磁波是变化的电磁场在空间的一种运动形态。两者的相同点是都有波的一切特性，都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。两者的不同点是：①地震波的传播方式分为纵波、横波和面波三种类型；电磁波则只有横波。②地震波是机械振动在介质中的传播过程，其传播需要震源和介质两个条件；而由电磁场产生的电磁波在真空中也可以传播，并不需要其它介质来传递。③ 地震波本身不是物质，是通过振动形式传递能量的；电磁波本身就是一种特殊的物质，不依靠任何介质就可以传递能量。④地震波的传播速度仅由介质决定，与频率无关，即同种介质不同频率的机械波传播速度相同；电磁波在真空中的传播速度相同，在同种介质中不同频率的传播速度不同，即波速仅与介质有关、与频率无关。

    2、大地电磁场源及其向地表辐射的电磁波

    大地电磁场的有效场源是来自于地球内部外地核的导电流体和磁场的相互作用产生的动态电磁场，以及地幔软流层与地核和地壳之间的相对运动、自身蠕动及外部影响产生脉动切割静磁场形成的动态电磁场。我们在地面采集到的大地电磁信号是地壳内的动态电磁场源向地表辐射电磁波的剩余能量值：①地球内部介质属性为非线性不均匀各向异性的弱导电媒质，其电导率远小于磁导率、介电常数等参数值的影响，能够反映大地介质构成的不是电阻率，而是介质各种性能参数对于电磁波能量的综合衰减率；②大地电磁场属于变化很小、相对稳定的时变电磁场，固定不变的地壳介质层对电磁波产生的衰减效应也不会随时间而变化，所以大地电磁信号不会受地面之上干扰因素的影响而改变；③电磁波穿透地壳辐射到地表的波速与地壳介质构成有关、与频率无关，在地壳层综合波速一定时，波长与频率成反比关系，与对应岩层介质的衰减率（或电磁波能量幅值）无关。

    3、大地电磁电磁波是最简单的物探信号源

    与其它频域物探方法相比，大地电磁法所采集的电磁波剩余能量值数据应该是最简单的信号、也是最容易处理分析的：一是信号源稳定单一，无论是在何处做测深勘探，都存在垂直辐射到地表的大地电磁波，而且可以深达地壳之下；二是探测深度仅与频率（波长）有关，与测值大小无关，任一深度层测值高低都直接反映了介质对电磁波的衰减特性；三是大地电磁场符合场的唯一性定理条件，地面上某一频率（波长）的测值即为地面下某一点场能的镜像值，理论上可以按照频率（波长）细分测取任一深度层介质对电磁波的物性反应值，纵向分辨率可远高于地震法。

    4、走出现有大地电磁勘探理论和方法的误区

    这么稳定单一、万米分辨率可达米级、深度可达地幔的大地电磁波，愣是被现有大地电磁勘探理论误导了！先是用几个不可能的假设条件把人导入歧途：大地电磁场的场源位于高空，地下为电性均匀各向同性的水平层状介质，大地为良导体、可按照趋肤效应原理计算趋肤深度，地球内部具有可通过介质电导率（电阻率）来表征的地下电性结构特征；然后又沿用直流电法和地震法的思路来采集信号、反演解释。其结果是导致物探界公认（或误认）大地电磁法具有很大的体积效应、纵向分辨率低、干扰因素多、存在多解性等，小构造找不到、大构造不用找。

    本来大地电磁波是一个携带从地壳深部到地表丰富介质信息的最简单的信号源，却被诸多假设和公式复杂化了，实在是可惜！然而，值得庆幸的是给我们预留了创立了“大地电磁镜像测深理论”的大好的机会，陆续研制出了系列的MT-VCT大地电磁探测仪。通过找水、找矿、找油系列性实践的验证，会证明大地电磁波信号是可探知地壳深部的简单、稳定、可靠的信号源。

                                            2022年6月12日