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谈谈大地电磁测深中一些基本概念(二):静位移的校正

已有 8272 次阅读 2010-8-17 01:52 |个人分类:专业探讨|系统分类:科研笔记| 大地电磁, 静位移, 校正

自去年写了介绍大地电磁视电阻率静位移现象的博文以后,至今已经一年多了,一直不愿意写(二)。事情太多太杂。最近好像看到说中国科学家只有三分之一的时间做科研,好多人还惊讶不已。事实是,对于那些大牛们而言,有三分之一的时间已经是很不错的了!

言归正传。本来我想接着介绍大地电磁局部畸变和张量分解的问题,但最近一年多来接触到的情况,让我想继续介绍一下有关静位移校正的问题。正如我前面提到过,静位移问题是大地电磁中最难克服的问题。王家映教授去年、今年就这个问题做了几次报告,也持这个观点。王老师归纳了当今几乎所有用于静位移校正的方法,并指出都有其缺陷。但王老师最后将希望寄托在张量分解技术上面,这是个问题。我后续的文章(如果还写的话)将详细介绍张量分解与静位移之间的关系。这里需要强调:正是因为静位移因子无法确定,才导致张量分解技术得到的区域阻抗张量无法直接使用,大大限制了张量分解技术的实用价值。张量分解技术要想成为一项强有力的技术手段,还有待静位移校正技术的解决和支持。

当前,在工程电磁法勘探中,采用空间滤波、首枝重合等技术手段对观测的大地电磁视电阻率数据进行批量式静位移校正,似已成为常用的资料处理手段,这是非常危险的。确实,经过批量式的滤波处理后,视电阻率剖面图看起来更加舒服、更能符合我们的视觉需要,但这不一定是地球的真实响应。不分青红皂白地滤波处理很可能会去除有用的区域构造响应,而产生假的构造。

为什么这么说?

因为静位移的确认至少满足两个条件:第一、视电阻率发生了整体性偏移;第二、两个方向的相位(Pxy、Pyx)不受影响,是重合的。当前校正方法中,无论是采用首枝重合法,还是空间滤波法,只要是批量式处理,都只利用了视电阻率整体性偏移这一个条件,而没有用到相位不变的条件。那么,是否存在这样的区域构造模型,也可使得视电阻率发生了很明显的偏移?如果存在,则对这类资料进行滤波处理,就会破坏我们需要的区域构造的响应。

这样的模型是否存在呢?答案是肯定的,不仅存在,而且很常见。

切穿到地表的直立断层,由于其两侧电阻率的突变,就会产生这样的响应。图1所示为三个切穿到地表的直立断层某一频率的剖面响应,可见TM(蓝点)模式的视电阻率曲线发生了很大跳跃性变化,这是断层的响应,不是小异常体的静位移效应。

图2为该二维理论模型中某断层附近一测点的视电阻率和相位随频率变化的曲线。可见视电阻率和相位首支都不重合,都产生了明显的偏移现象,但同时,相位曲线也产生了分离现象,清楚地表明这不是静位移效应。

如果采用空间滤波的方法将图1、图2所示的视电阻率曲线进行光滑,则反演结果中不可能再是三条直立断层了,因为其所用的反演数据已经不再是三条直立断层的响应数据了。

以上模型使得视电阻率和相位都产生了偏移或分离现象,从而可以比较容易区分静位移和区域断层构造响应。有没有这样的区域构造响应,其高频处视电阻率表现为偏移现象,而相位重合的?我只能说不知道。不过就我目前所做过的理论模型、所阅读的文献看,还没有遇到这种情况。实测资料中比较难于处理的是数据受到了噪声的影响,有时候很难判断相位曲线究竟是分离的还是合拢的。

无论如何,对于观测数据进行批量式静位移校正,一定要慎之又慎!



图1 单频率二维模型的正演响应沿剖面的变化。二维模型中,从左到右共有三条直立断层切穿地表。蓝色为TM极化模式数据,红色为TE极化模式数据;上为视电阻率,下为相位曲线。

图2 切穿地表的断层附近,首支分开的视电阻率和相位曲线。视电阻率的静位移发生在低频段10S以下部分,高频部分的曲线分离并不是真的静位移引起的。



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