考虑激电效应的瞬变电磁重叠回线装置一维正反演

摘要

由于地下存在极化矿体，野外实测的瞬变电重叠回线观测系统中会出现负值电位，即“符号反转”现象。产生这种现象的原因是在时间域瞬变电磁晚期，极化矿体内以感应激发极化效应为主，涡流效应为辅，因为激发极化效应与涡流效应方向相反，所以，在时间域晚期瞬变电磁衰减曲线会出现负值电位。论文利用Cole-Cole模型等效模拟一维瞬变电磁中的激电效应，总结Cole-Cole模型参数及各种因素对瞬变电磁衰减曲线的影响规律。由于不同矿体对应不同的模型参数值，利用模型参数值进一步确定矿致异常。
　　 论文简要介绍一维瞬变电磁重叠回线装置的理论公式，采用快速汉克尔变换和余弦变换计算双重贝塞尔函数积分，把模型数值计算结果和一维瞬变电磁重叠回线装置解析式计算结果进行对比，验证结果表明程序计算精确度高。计算不同Cole-Cole模型参数对应的瞬变电磁响应，对比模型参数值对应的电位衰减曲线，寻找模型参数对瞬变电磁衰减曲线的影响规律，计算各种极化介质模型对应的瞬变电磁响应。
　　 由正演模拟可知随着c(频率相关系数)、m(充电率或极化率)、τ(时间常数)值的逐渐增大，电位衰减曲线并不是呈线性变化。c对电位衰减曲线的影响跟τ紧密联系，当τ＜1时，c值与激电效应成正比；当τ＞1时，c值与激电效应成反比；m值始终与激电效应成正比；τ＜1时，τ与激电效应不成比例关系，但是从整体上讲，τ越小瞬变电磁电位衰减出现负值电位的时间越早；当上层存在极化体且上层电阻率比下层电阻率高很多，电位衰减曲线可能会两次“符号反转”，第一次“符号反转”正值电位变为负值。第二次“符号反转”负值电位变为正值。激电效应强度与目标体的埋深、厚度成正比，与重叠回线边长成反比，与目标体电阻率不成比例关系，围岩极化作用会导致假的激电异常，围岩电阻率过大或过小均不利于观测激电效应，地下存在炭质地层会产生较强的激电效应。
　　 论文采用最小二乘法对正演结果进行反演，进一步验证反演程序的可靠性好，对大厂大型铅锌矿田的瞬变电磁测量电位进行单点反演，得到矿体的Cole-Cole模型参数，根据模型参数进一步确定为铅锌矿致异常，反演结果和实际的地质资料大致吻合。