大地電磁中覆蓋層對斷層正演響應的影響

李強強　閔剛

摘 要：文章針對大地電磁中正演響應的問題，根據實際資料處理中的地質現象，有針對性的設計了關于斷層有關地質現象對應的模型，主要討論的是斷層上面的覆蓋層對斷層正演響應的影響。首先是保持斷層模型其他參數不變，只改變覆蓋層的厚度利用MTsoft2D軟件進行正演模擬，再在sufer中成圖，將不同覆蓋層模型的模擬結果對比分析，得出在覆蓋層厚度與模型深度的比較小時，在合適的電阻率的情況下覆蓋層的厚度對斷層的正演模擬影響較小。其次是保持模型其他參數不變只改變覆蓋層的電阻率，然后做響應的處理和討論得出，在合適的覆蓋層厚度情況下，覆蓋層的電阻率較小時對斷層的正演響應影響較大。

關鍵詞：大地電磁；正演模擬；斷層；模型；覆蓋層

引言

大地電磁的出現和發展極大的促進了地球物理勘探的發展，作為地球物理勘探方法的一個分支，應用電磁感應原理觀測和研究天然場分布規律，進而解決有關地質問題。隨著研究的深入，地質問題越來越復雜，這導致在大地電磁的反演結果中出現很多假異常，給解釋人員帶來很大困難。由于正演是反演的基礎，這就需要研究人員充分的認識不同地質模型正演的結果和分析異常的影響因素，更好的分析和解釋大地電磁的反演結果。

1 模型的設置

文章主要討論的是地表覆蓋層對斷層正演響應的影響，即我們所謂的隱伏斷層，它不出露地表，在大地電磁的反演解釋中很難確切的解釋隱伏斷層，即使在反演的剖面中有類似斷層異常的顯示，也要根據各種地質地球物理質料做出綜合解釋判斷。因此討論大地電磁中覆蓋層的厚度以及覆蓋層的電阻率對斷層正演的影響很有必要，通過大量的正演模擬，對隱伏斷層在大地電磁中反演剖面中的表現形式有一個客觀的認識，這樣才能在以后的解釋工作中做出更好更正確的解釋判斷。以下分蓋層的厚度和電阻率兩個方面來設置模型討論。針對覆蓋層厚度和電阻率對斷層正演響應的影響，設置了如圖1的簡單模型：

如圖1所示，模型長為10km，深度為3km，其中斷層破碎帶的水平寬度為1000m，斷層兩邊的背景電阻率為1000Ω·m，斷層的電阻率設置為50Ω·m。在討論覆蓋層厚度對斷層正演響應的影響時，保持背景電阻率，斷層參數以及其他條件不變，只改變覆蓋層厚度，通過一系列的正演計算，設置覆蓋層的電阻率為200Ω·m保持不變。首先討論覆蓋層厚度為0的情況下斷層的正演響應，然后厚度依次為50m、100m、200m、400m、1000m。在討論覆蓋層電阻率對斷層正演響應的影響時，設置蓋層厚度為200m，保持模型的其他參數不變只改變覆蓋層的電阻率的大小，覆蓋層電阻率的大小依次為20Ω·m、50Ω·m、100Ω·m、200Ω·m、500Ω·m、1000Ω·m。

2 模型的正演

設置好一系列模型之后，在討論覆蓋層厚度對斷層正演的影響的時候，保持模型的其他參數不變，只改變模型覆蓋層的厚度。在討論覆蓋層電阻率對斷層正演的影響的時候，保持模型的其他參數不變，只改變模型的覆蓋層的電阻率。然后分別對設置好的各個模型使用MTsoft2D大地電磁正反演軟件進行正演計算，計算的結果用sufer進行成圖，通過分析對比不同厚度模型的正演結果進行討論。

圖2為模型長度為10km，深度為3km，蓋層厚度為200m，電阻率為200Ω·m，斷層破碎帶水平寬度為1000m，背景電阻率為1000Ω·m利用MTsoft2D軟件進行正演模擬計算的結果。左上為TE模式視電阻率，右上為TM模式視電阻率，左下為TE相位，右下為TM相位。從圖中可以看出TE模式視電阻率對斷層的反映較好，而TM模式視電阻率的反映與所建模型基本不一樣。由于低阻對應的是高相位，由圖可以看出，TE相位對斷層有所反映但形態不一致，且出現與所建模型不一致的異常，而TM模式的相位則對斷層的反映較好。在實際質料采集中，相位數據一般較差，不參與反演，只做參考，實際質料只對TE、TM模式的視電阻率數據做反演計算，而從圖2中我們可以看出TM模式對該系列模型的反映結果較差，所以文章只以TE模式的視電阻率討論覆蓋層厚度和深度對斷層正演模擬的影響。

2.1 蓋層厚度變化的正演結果

圖3為模型不同覆蓋層的斷層正演響應的結果，圖中只選取了4個厚度的覆蓋層的正演結果，圖中左上模型覆蓋層厚度為0m，右上為50m，左下為200m，右下為1000m。從圖3中前三種情況可以看出，在前三種情況下，斷層的正演響應較為明顯，覆蓋層為1000m的情況下，斷層在圖中的反映不明顯，這是由于模型的深度為3km，而覆蓋層的厚度為1000m，達到了深度的三分之一，這種情況下正演結果不理想，但在只增加模型的深度其他模型參數不變的情況下又可以得到很好的斷層正演響應。

2.2 蓋層電阻率變化的正演結果

圖4為模型不同電阻率覆蓋層對斷層正演響應的影響，圖中只選取了4個電阻率模型的正演結果，左上蓋層電阻率為20Ω·m，右上蓋為50Ω·m，左下為200Ω·m，右下為1000Ω·m。從圖中可以看出在覆蓋層電阻率為20Ω·m和50Ω·m時，斷層在正演結果中基本沒有反映，而覆蓋層電阻率為200Ω·m和1000Ω·m時，則較好的反映了斷層的存在。

3 結論

從覆蓋層厚度不同的模型正演結果的對比中，可以分析出模型覆蓋層的厚度與深度的比較小時，覆蓋層的厚度對斷層的正演結果影響較小，隨著深度的改變，模型的正演結果都能反映斷層的存在。在模型的覆蓋層的厚度與深度的比較大時，覆蓋層的厚度對正演結果的影響較大，在這種情況下正演結果很難分辨出斷層的存在。在從只改變覆蓋層電阻率模型的正演結果的對比中，可以分析出蓋層的電阻率對下覆斷層正演結果的影響較大，當蓋層的電阻率較小且小于斷層破碎帶的電阻率時，斷層在正演結果中幾乎沒有反映，只有當覆蓋層得電阻率大于斷層電阻率到一定程度時，斷層在正演模型中才有良好的反映。

4 結束語

文章只討論了覆蓋層的厚度以及覆蓋層的電阻率對斷層正演計算的影響，而正演是反演的基礎，只有更好的認識正演結果，才能在實際的反演處理解釋中更好的解釋各種反演結果。實際的地質情況更加復雜，大地電磁的反演結果也更加復雜，這就需要解釋人員清楚的認識到各種模型的正演結果，正確的判斷異常出現的各種情況，結合多種地質地球物理資料，對大地電磁的反演結果做出合理正確的解釋。

參考文獻

[1]陳樂壽.大地電磁測深-探測地球深部電性和物質狀態的一種有效手段[J].自然雜志，2009，31（1）：39-46.

[2]金勝，張樂天，魏文博，等.中國大陸深探測的大地電磁測深研究[J].地質學報，2010，84（6）：808-817.

[3]石應駿，劉國棟，吳廣耀，等.大地電磁測深法教程[M].北京：地震出版社，1985.

[4]陳樂壽.大地電磁測深資料處理與解釋[M].北京：石油工業出版社，1989.

[5]安四喜，陳秀儒.大地電磁測深法的現狀、作用及發展趨勢[J].石油地球物理勘探，1998，33（S1）：164-165.

[6]魏文博.我國大地電磁測深新進展及瞻望[J].地球物理學進展，2002，17（2）：245-254.

[7]趙國澤，陳小斌，湯吉.中國地球電磁法新進展和發展趨勢[J].地球物理學進展，2007，22（4）：1171-1180.

[8]蔡軍濤，陳小斌，趙國澤.大地電磁資料精細處理和二維反演解釋技術研究（一）——阻抗張量分解與構造維性分析[J].地球物理學報，2010，53（10）：2516-2526.

作者簡介：李強強（1990-），男，漢族，湖北荊州人，在讀碩士研究生，主要從事大地電磁研究。