羅維斌，丁志軍，高曙德，張星

(1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院 地質(zhì)與珠寶學(xué)院, 甘肅 蘭州 730000; 2.甘肅省有色地質(zhì)調(diào)查院,甘肅 蘭州 730000; 3.甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

頻率域可控源電磁測(cè)深法(CSEM)觀測(cè)有源激發(fā)的電磁場(chǎng)響應(yīng)信號(hào)，自然地就有比天然場(chǎng)音頻大地電磁法(AMT)較高的信噪比，其在近地表500～3 000 m深度地質(zhì)勘查中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。其建場(chǎng)方式多采用水平電偶極子源作為場(chǎng)源，在場(chǎng)源兩側(cè)赤道向及其延長(zhǎng)線的軸向上距場(chǎng)源一定收發(fā)距的區(qū)域內(nèi)測(cè)量經(jīng)大地響應(yīng)后的電場(chǎng)Ex分量、磁場(chǎng)水平分量Hy以及(或)垂直分量Hz，進(jìn)行電磁法勘探[1-4]。近十多年來(lái)，隨著觀測(cè)儀器系統(tǒng)以及正反演技術(shù)的進(jìn)步，可控源電磁法在技術(shù)方法及應(yīng)用方面還將有大的進(jìn)步[5-9]。

層狀大地表面電偶極子源激發(fā)的電磁場(chǎng)有精確的解析公式[1-4]，這是我們進(jìn)行方法研究的基礎(chǔ)。兩個(gè)正交水平電場(chǎng)和三個(gè)正交磁場(chǎng)分量在建場(chǎng)參數(shù)已知，如偶極子長(zhǎng)度、電流強(qiáng)度、頻率、收發(fā)距以及地層電性參數(shù)確定的條件下，均可利用漢克爾積分計(jì)算出來(lái)。電磁場(chǎng)各場(chǎng)分量均包含地電阻率信息，只要掌握從電磁場(chǎng)分量中解算地電阻率的方法，就可以建立相應(yīng)的觀測(cè)方案進(jìn)行電磁法勘探。

目前廣泛應(yīng)用的可控源音頻大地電磁法(CSAMT)是加拿大多倫多大學(xué)的博士生Myron Goldtain在其導(dǎo)師D.W. Strangway指導(dǎo)下提出的觀測(cè)方法，該方法在平面電磁波理論基礎(chǔ)上，借鑒天然場(chǎng)源大地電磁測(cè)深法，簡(jiǎn)化水平電流源波區(qū)電磁場(chǎng)表達(dá)式，利用正交的水平電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比值，獲得了卡尼亞電阻率定義[3]。這個(gè)方法巧妙之處在于采用比值法消除了場(chǎng)源建場(chǎng)參數(shù)，可以利用成熟的大地電磁測(cè)深(MT)的方法原理進(jìn)行工作，從而風(fēng)行世界，獲得了廣泛應(yīng)用。但也恰是采用了比值法和水平電場(chǎng)、水平磁場(chǎng)在波區(qū)的簡(jiǎn)化公式，CSAMT法也有其固有缺陷，需要同步觀測(cè)至少兩個(gè)場(chǎng)分量，且只能在波區(qū)觀測(cè)，限制了方法的作業(yè)范圍。

何繼善院士和湯井田教授研究團(tuán)隊(duì)在深入研究層狀大地表面水平電偶極源和垂直磁偶極源電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)上，提出利用單個(gè)電磁場(chǎng)分量提取電阻率的辦法[3-4]。事實(shí)上，電磁法勘探場(chǎng)源的建立和電磁場(chǎng)各分量的響應(yīng)依賴于整個(gè)介質(zhì)空間，其空間分布具有顯然的體積效應(yīng)。多層介質(zhì)以及各向異性介質(zhì)的地表電磁場(chǎng)響應(yīng)可以用均勻半空間模型來(lái)等效，電磁場(chǎng)的各個(gè)分量頻率響應(yīng)可以用均勻半空間模型的頻率響應(yīng)等效，此建立了全區(qū)視電阻率公式系統(tǒng)。由于公式中的波數(shù)隱含有電阻率信息，需要采用迭代法進(jìn)行解算，這個(gè)視電阻率提取方法對(duì)電磁場(chǎng)解析公式未做任何簡(jiǎn)化，因而稱其為全區(qū)視電阻率，因?yàn)闇y(cè)量水平電場(chǎng)Ex分量計(jì)算全區(qū)視電阻率的方法計(jì)算簡(jiǎn)便，已是廣域電磁法的默認(rèn)方法[3]。

觀測(cè)磁場(chǎng)垂直分量Hz和水平分量Hy也能計(jì)算視電阻率，但由于計(jì)算公式復(fù)雜，頻率域電磁測(cè)深中單獨(dú)觀測(cè)Hz和Hy的勘探方法應(yīng)用較少。李毓茂計(jì)算了電偶源電磁頻率測(cè)深量板，給出了不同地電模型水平電場(chǎng)分量Ex和垂直磁場(chǎng)分量Hz全區(qū)視電阻率曲線圖冊(cè)[10]。佟鐵鋼、伏海濤以及羅維斌等也研究了水平電偶源垂直磁場(chǎng)的全區(qū)視電阻率計(jì)算方法[11-13]，給出了不同地電模型的垂直磁場(chǎng)分量Hz全區(qū)視電阻率曲線，發(fā)現(xiàn)赤道裝置垂直磁場(chǎng)分量Hz全區(qū)視電阻率與水平電場(chǎng)分量Ex全區(qū)視電阻率一樣對(duì)地電模型有較好的分辨能力，在低頻段不會(huì)產(chǎn)生“飽和”現(xiàn)象(非近區(qū))，對(duì)基底的響應(yīng)有與大地電磁法(MT)相似的特征。

平面電磁波的傳播中Ex和Hy是相伴的，這兩個(gè)電磁分量在赤道裝置和軸向裝置均可測(cè)量[14-17]，因此研究只測(cè)量Hy獲取地電阻率的方法也非常有意義。本文利用層狀大地表面水平電偶極源的Hy分量解析公式，計(jì)算出給定地電模型的Hy電磁場(chǎng)值，再利用體積效應(yīng)等效原理，迭代計(jì)算出與之等效的均勻半空間模型的電阻率作為Hy分量的全區(qū)視電阻率。計(jì)算表明測(cè)量Hy分量也能較好地分辨地電阻率，在電流源兩側(cè)及延長(zhǎng)線兩端的廣大區(qū)域均可測(cè)量。軸向裝置測(cè)量Hy與赤道裝置垂直磁場(chǎng)分量Hz全區(qū)視電阻率特征相似，在低頻段只要沒(méi)有進(jìn)入近區(qū)，低頻響應(yīng)與大地電磁法相似趨近于基底真電阻率，且在觀測(cè)范圍內(nèi)收發(fā)距影響小，這與水平電偶極源的電磁場(chǎng)平面分布特征是一致的[6]：垂直磁場(chǎng)分量Hz在赤道向沒(méi)有極小值條帶，而在軸向上有極小值條帶；相反，水平磁場(chǎng)分量Hy在赤道向則會(huì)出現(xiàn)極小值條帶，而在軸向上不存在極小值條帶。因而在軸向有利于測(cè)量Hy，而在赤道向有利于測(cè)量Hz。只測(cè)量磁場(chǎng)獲取全區(qū)視電阻率對(duì)于接地困難特殊景觀區(qū)開(kāi)展電磁測(cè)深是一種方案。

1 方法原理

水平接地電偶極源層狀計(jì)算模型如圖1所示。N層水平層狀介質(zhì)中第n層的電導(dǎo)率和層厚度分別記為σn和dn，假設(shè)各層不含鐵磁性物質(zhì)。水平電偶極子(接地偶極子源)位于層狀介質(zhì)表面，偶極矩為P=IdL(I為諧變電流I=I0e-iωt, dL為偶極子長(zhǎng)度)。選取公共坐標(biāo)原點(diǎn)位于偶極子中心的柱坐標(biāo)系和直角坐標(biāo)系，使x軸指向偶極矩方向(即y=0的方向)，z軸垂直向下，求層狀介質(zhì)表面的電磁場(chǎng)分布。

圖1 水平電偶極源層狀地電模型 Fig.1 Layered geoelectricity model with horizontal electric dipole source

略去繁冗的數(shù)學(xué)推導(dǎo)[1-4,16-18]，此處僅給出Hy分量的表達(dá)式：

(1a)

(1b)

Hy=Hrsinφ+Hφcosφ。

(1c)

式中：

R*=

特別地，當(dāng)N=1時(shí)，可得到均勻半空間表面磁場(chǎng)水平分量Hy表達(dá)式為

(2a)

(2b)

(2c)

從上式可以看出，地層電阻率參數(shù)不顯現(xiàn)，而是隱含在地層波數(shù)m1中。本文利用比值法提取Hy分量全區(qū)視電阻率。

1.1 電磁場(chǎng)計(jì)算方法

依據(jù)式(1)分別計(jì)算出給定層狀模型的兩個(gè)正交磁場(chǎng)水平分量。令：水平電偶極矩PE=IdL/2π，式(1)可寫為：

Hr=(-PE/r)sinφ(I1+I8+0.5/r+r(I2+I9))，

(3a)

(3b)

式中：

(4a)

(4b)

(4c)

(4d)

層狀地質(zhì)模型的頻率域電磁響應(yīng)(式(4))是以Hankel積分形式給出的，本文采用基于連分式加速收斂的直接數(shù)值積分法[18-21]。

1.2 Hy全區(qū)視電阻率計(jì)算方法

由計(jì)算出的層狀模型表面水平電偶極源的Hy分量的頻率響應(yīng)，利用比值法計(jì)算Hy分量全區(qū)視電阻率的幅度譜：

(5a)

(5b)

(5c)

(5d)

由式(5)也能推導(dǎo)出湯井田教授提出的Hy全區(qū)視電阻率計(jì)算方法：

(6a)。

由于上式中不顯含電阻率參數(shù)，對(duì)式(6a)分子、分母同乘以kr2,令：

(6b)

(6c)

(rI8+0.5+r2I9)sin2φ]。

(6d)

式(5a)比值法和式(6c)兩種全區(qū)視電阻率解算方法均需要采用迭代法求解。在迭代計(jì)算中，每次改變電阻率，需要計(jì)算3次 Hankel積分，因而耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。通過(guò)模型正演計(jì)算，兩種方法的計(jì)算結(jié)果相同，計(jì)算效率相當(dāng)。

2 模型計(jì)算

2.1 模型1：二層模型

計(jì)算參數(shù)：供電電流I=45 A，電偶極子長(zhǎng)度dL=1 200 m，收發(fā)距R=7 000 m，采用軸向偶極測(cè)量裝置，在水平電偶極源延長(zhǎng)線上兩端一定收發(fā)距觀測(cè)磁場(chǎng)Hy分量和電場(chǎng)Ex分量。地電模型如表1所示，G型算例7個(gè)，D型算例6個(gè)，首層電阻率設(shè)定為200 Ω·m，層厚1 100 m。用比值法計(jì)算了水平磁場(chǎng)Hy全區(qū)視電阻率，為了便于比較，同時(shí)計(jì)算了水平電場(chǎng)Ex全區(qū)視電阻率。

表1 二層型地電模型參數(shù)

將13個(gè)二層地電模型的水平磁場(chǎng)Hy分量全區(qū)視電阻率譜曲線繪制在一起，如圖2a所示，將水平電場(chǎng)Ex分量全區(qū)視電阻率譜曲線繪制在一起，如圖2b所示。從圖2可以看出， 電場(chǎng)Ex分量和磁場(chǎng)Hy分量全區(qū)視電阻率在高于500 Hz頻段均為200 Ω·m，反映出首層電阻率；低于1 Hz頻段Ex分量和磁場(chǎng)Hy分量全區(qū)視電阻率表現(xiàn)不同，Ex全區(qū)視電阻率在低于0.1 Hz頻段全區(qū)視電阻率是平直的，說(shuō)明電場(chǎng)是“飽和”的(近區(qū)響應(yīng))，第二層電阻率越高，進(jìn)入“飽和”的頻率越高，第二層電阻率越低，進(jìn)入“飽和”的頻率越低，“飽和”段不反映地層真電阻率，與模型電阻率接近，可以分辨地層電阻率的變化。

圖2 二層地電模型全區(qū)視電阻率頻譜曲線Fig.2 Whole zone apparent resistivity spectrum of two layers type geoelectricity model

Hy全區(qū)視電阻率在低于0.5 Hz頻段全區(qū)視電阻率仍呈現(xiàn)出逼近第二層真電阻率的趨勢(shì)。這說(shuō)明磁場(chǎng)有比電場(chǎng)更低的頻率響應(yīng)范圍，且對(duì)地電模型有較高的分辨力，可以分辨地層電阻率的變化。只要觀測(cè)響應(yīng)頻率足夠低，全區(qū)視電阻率就會(huì)趨于第二層真電阻率(進(jìn)入近區(qū)后響應(yīng)畸變)。

2.2 模型2：三層H型

計(jì)算參數(shù)：供電電流I=45 A，電偶極子長(zhǎng)度dL=1 200 m，收發(fā)距分別取R=2、3、4、5、7、10、15 km，軸向偶極測(cè)量裝置。地電模型參數(shù)如表2所示。計(jì)算了電場(chǎng)Ex分量和磁場(chǎng)Hy分量全區(qū)視電阻率，為了便于比較，還計(jì)算了Ex/Hy卡尼亞電阻率以及模型的MT卡尼亞電阻率。圖3a是多個(gè)收發(fā)距的磁場(chǎng)Hy分量全區(qū)視電阻率譜曲線圖，與二層模型曲線特征相似，頻率曲線首支在頻率高于500 Hz頻段趨近于首層電阻率真值，在頻率低于0.5 Hz頻段趨近于基底層電阻率真值，收發(fā)距越大，越接近于電阻率真值(非近區(qū))，5～100 Hz頻段間的電阻率是模型低阻中間層的響應(yīng)。

表2 H型地電模型參數(shù)

圖3b是多個(gè)收發(fā)距的電場(chǎng)Ex分量全區(qū)視電阻率譜曲線圖，也與二層模型曲線特征相似，頻率曲線首支在頻率高于500 Hz頻段趨近于首層電阻率真值，在頻率低于1 Hz頻段曲線變得平直，說(shuō)明電場(chǎng)進(jìn)入“飽和”區(qū)(近區(qū)響應(yīng))，收發(fā)距越大，“飽和”區(qū)電阻率越高，越接近第三層電阻率真值，多收發(fā)距測(cè)量可認(rèn)為是頻率測(cè)深和幾何測(cè)深的疊加。5～100 Hz頻段間的電阻率是模型低阻中間層的響應(yīng)，在中間某個(gè)收發(fā)距可獲得最佳響應(yīng)，如R=10 km時(shí)獲得了低阻中間層的最佳響應(yīng)，電阻率小于100 Ω·m。

圖3 H型地電模型不同方法視電阻率頻譜Fig.3 Apparent resistivity spectrum of H-type geoelectricity model with different method

從圖3c不同方法計(jì)算的電阻率曲線看，首支在頻率高于500 Hz頻段均趨近于首層電阻率真值，而在反映深層電阻率的尾支反映各不相同，Ex/Hy卡尼亞電阻率在低于10 Hz以后，電阻率呈指數(shù)上升，不能正確反映地層特征；Hy分量全區(qū)視電阻率與MT卡尼亞視電阻率趨勢(shì)一致，趨于第三層視電阻率700 Ω·m。而Ex全區(qū)視電阻率在低于3 Hz頻段變得平直，進(jìn)入“飽和”區(qū)，不再趨于第三層電阻率真值。各方法10～100 Hz頻段間的電阻率是模型低阻中間層的響應(yīng)，Ex/Hy卡尼亞電阻率和Ex分量全區(qū)視電阻率對(duì)中間層響應(yīng)銳度好，而Hy分量全區(qū)視電阻率與MT卡尼亞視電阻率相似，響應(yīng)較平緩(非近區(qū))。

2.3 模型3：三層K型

計(jì)算參數(shù)：供電電流I=45 A，電偶極子長(zhǎng)度dL=1 500 m，軸向偶極測(cè)量裝置，收發(fā)距分別取R=2、3、4、5、7、10、15、18 km。地電模型參數(shù)如表3所示。計(jì)算了水平電場(chǎng)Ex、水平磁場(chǎng)Hy全區(qū)視電阻率，同時(shí)計(jì)算了模型的MT和Ex/Hy卡尼亞視電阻率進(jìn)行比較。從圖4中用不同收發(fā)距、不同視電阻率定義方法計(jì)算的K型地電模型視電阻率頻譜曲線可以看出，在R=2 km時(shí)(圖4a)，只有Hy全區(qū)視電阻率與模型MT卡尼亞電阻率曲線相似，反映出了地電模型特征，而由于受電場(chǎng)近區(qū)影響，Ex/Hy卡尼亞視電阻率在頻率低于200 Hz的電阻率不再反映真實(shí)信息，Ex全區(qū)視電阻率也僅對(duì)中間高阻層有些響應(yīng)，且在頻率低于20 Hz以后電阻率變得平直，不再響應(yīng)地電特征。

表3 K型地電模型參數(shù)

圖4 K型地電模型軸向裝置不同方法不同收發(fā)距視電阻率頻譜Fig.4 Apparent resistivity spectrum of K-type geoelectricity model with different T-R offset

在R=7 km(圖4b)和10 km(圖4c)時(shí)，Hy全區(qū)視電阻率穿透中間高阻層趨近于第三層電阻率真值，隨收發(fā)距增大，逼近基底真電阻率程度越高；Ex全區(qū)視電阻率在20～10 Hz之間的局部極大值是高阻中間層下界面的響應(yīng)，1 Hz以后基本進(jìn)入近區(qū)，隨收發(fā)距增大，逼近第三層真電阻率程度越高。這個(gè)算例中不同收發(fā)距響應(yīng)特征比較進(jìn)一步證實(shí)Hy全區(qū)視電阻率在小收發(fā)距條件下就能穿透高阻中間層響應(yīng)到深部基底。

2.4 模型4：四層HK型

計(jì)算參數(shù)：供電電流I=40 A，電偶極子長(zhǎng)度dL=1 200 m，赤道偶極測(cè)量裝置，收發(fā)距R=7 000 m。地電模型參數(shù)如表4所示。計(jì)算了水平電場(chǎng)Ex、垂直磁場(chǎng)Hz、水平磁場(chǎng)Hy全區(qū)視電阻率，同時(shí)計(jì)算了模型的MT和Ex/Hy卡尼亞視電阻率進(jìn)行比較。從圖5用不同視電阻率定義方法計(jì)算的HK型地電模型視電阻率頻譜曲線可以看出，曲線首支在頻率高于500 Hz頻段均趨近于首層電阻率真值，反映出第一層電阻率200 Ω·m。Ex全區(qū)視電阻率在低于1 Hz頻段變得平直，說(shuō)明電場(chǎng)已進(jìn)入“飽和”區(qū)(近區(qū)響應(yīng))，不再趨于第三層電阻率真值；Ex/Hy卡尼亞電阻率在低于1 Hz頻段電阻率呈指數(shù)上升，不能正確反映地層特征；Hy分量全區(qū)視電阻率只響應(yīng)到1 Hz(進(jìn)入近區(qū)響應(yīng)畸變)，而Hz分量全區(qū)視電阻率可以響應(yīng)到很低的頻率(非近區(qū))。在 1～10 Hz頻段Hy和Hz分量全區(qū)視電阻率幾乎重合，與MT卡尼亞視電阻率逼近第三層電阻率真值20 Ω·m的趨勢(shì)一致。該對(duì)比計(jì)算證實(shí)，赤道裝置的Hy分量全區(qū)視電阻率不如軸向裝置響應(yīng)好。與圖3a對(duì)比，軸向裝置Hy分量全區(qū)視電阻率與赤道裝置的Hz分量全區(qū)視電阻率響應(yīng)能力一樣，只要觀測(cè)的響應(yīng)頻率足夠低(非近區(qū))，全區(qū)視電阻率趨于基底真電阻率。中間第三層高阻層對(duì)于Hy和Hz分量好像“透明”了，響應(yīng)特征不明顯，通過(guò)對(duì)比多收發(fā)距計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在收發(fā)距R=7 km、頻率50.12 Hz時(shí)，該高阻層響應(yīng)較明顯(圖6)，電阻率隨收發(fā)距的變化曲線中在R=7 km處出現(xiàn)局部極大值，表現(xiàn)出低—高—低的K型曲線特征。

表4 HK型地電模型參數(shù)

圖5 赤道向電阻率不同定義方式頻率曲線對(duì)比(收發(fā)距7 000 m)Fig.5 Comparison of frequency curves with different definitions of equatorial resistivity (distance between transceiver and transmitter is 7 000 m)

圖6 HK型地電模型全區(qū)視電阻率多收發(fā)距響應(yīng)曲線(f=50.12 Hz)Fig.6 Whole zone apparent resistivity spectrum of HK-type geoelectricity model with multi T-R distance (frequency at 50.12 Hz)

2.5 模型5：四層KH型

計(jì)算參數(shù)：供電電流I=50 A，電偶極子長(zhǎng)度dL=1 200 m，收發(fā)距R分別為2、3、4、5、7、10、15 km，軸向偶極測(cè)量裝置，測(cè)量電場(chǎng)Ex和磁場(chǎng)Hy分量。 地電模型參數(shù)如表5所示。計(jì)算了水平電場(chǎng)Ex和水平磁場(chǎng)Hy全區(qū)視電阻率，同時(shí)計(jì)算模型的MT卡尼亞視電阻率和Ex/Hy卡尼亞視電阻率進(jìn)行比較。

表5 KH型地電模型參數(shù)

圖7是不同收發(fā)距KH型地電模型各方法視電阻率頻譜曲線以及不同收發(fā)距、不同方法電阻率響應(yīng)曲線對(duì)比圖?？梢钥闯觯字€高于800 Hz頻段計(jì)算的電阻率均為300 Ω·m，反映首層電阻率。圖7a是不同收發(fā)距Hy全區(qū)視電阻率頻率曲線，均反映出計(jì)算模型電性層特征，尾支均呈現(xiàn)出趨近于基底電阻率的趨勢(shì)，收發(fā)距越大，反映得越清晰，隨頻率降低，越接近于基底真電阻率，不會(huì)出現(xiàn)“飽和”現(xiàn)象(非近區(qū))。這說(shuō)明Hy分量軸向全區(qū)視電阻率很適合頻率測(cè)深，在小收發(fā)距條件下，也能穿透中間層，對(duì)基底有較好的響應(yīng)。多收發(fā)距觀測(cè)有利于揭示深部電性特征。

圖7 KH型地電模型不同收發(fā)距全區(qū)視電阻率頻譜Fig.7 Whole zone apparent resistivity spectrum of KH-type geoelectricity model with multi transmit-receive distance

圖7b～圖7d給出了收發(fā)距分別為3 000、7 000和15 000 m的4種不同電阻率計(jì)算方法的電阻率頻率曲線對(duì)照?qǐng)D。Ex全區(qū)視電阻率曲線尾支均有“飽和”區(qū)，這是近區(qū)電場(chǎng)的表現(xiàn)。隨收發(fā)距增大，進(jìn)入“飽和”區(qū)的頻率變低，電阻率也增大，更趨近于基底真電阻率，這也反映出近區(qū)電場(chǎng)的幾何測(cè)深特點(diǎn)，在軸向裝置測(cè)量徑向電場(chǎng)Ex可以充分利用頻率測(cè)深和幾何測(cè)深特點(diǎn)，提高對(duì)地探測(cè)能力，如時(shí)間域MTEM方法就有這個(gè)特點(diǎn)[6，22-23]；Hy全區(qū)視電阻率與MT卡尼亞電阻率趨勢(shì)一致，隨收發(fā)距增大，逼近第四層電阻率真值750 Ω·m的趨勢(shì)更明顯(非近區(qū))；而Ex/Hy卡尼亞視電阻率尾支均不能正確反映地層特征，但存在最佳收發(fā)距，對(duì)中間電性層的分辨力最好。

3 結(jié)語(yǔ)

基于層狀地層表面水平電偶極源的電磁場(chǎng)響應(yīng)公式系統(tǒng)，計(jì)算了電磁場(chǎng)各分量的響應(yīng)，運(yùn)用均勻半空間等效原理，用比值法構(gòu)建了計(jì)算Hy分量全區(qū)視電阻率公式。依此計(jì)算了不同地電模型、不同收發(fā)距條件下的Ex分量、Hy分量和Hz分量全區(qū)視電阻率，并與Ex/Hy卡尼亞電阻率以及模型的MT卡尼亞電阻率比較，對(duì)比研究了不同視電阻率定義方法獲得的電阻率對(duì)模型的響應(yīng)能力。通過(guò)本文的對(duì)比試驗(yàn)，正演計(jì)算層狀介質(zhì)的電磁場(chǎng)響應(yīng)，以及比值法計(jì)算Hy全區(qū)視電阻率的結(jié)果是正確的，計(jì)算程序是可靠的。

計(jì)算結(jié)果表明，Hy全區(qū)視電阻率在接地電流偶極源兩側(cè)的赤道裝置，以及電流偶極源延長(zhǎng)線兩端的軸向裝置一定收發(fā)距觀測(cè)區(qū)均可進(jìn)行測(cè)量。軸向裝置Hy分量全區(qū)電阻率與赤道裝置Hz分量全區(qū)電阻率有相似的響應(yīng)特征，收發(fā)距越大，對(duì)低頻響應(yīng)頻率范圍就越低，只要觀測(cè)信號(hào)有效，尾支低頻段均能較好地反映出基底電性層特征(非近區(qū))。而赤道裝置Hy分量全區(qū)電阻率響應(yīng)頻率不夠低(進(jìn)入近區(qū)較早)，不能較好反映基底層。選擇軸向裝置測(cè)量Hy分量會(huì)有較好的勘探效果。

水平電偶極源軸向偶極裝置Ex和Hy全區(qū)視電阻率均能反映出地層電性特征變化，對(duì)于基底電阻率的微小變化，其尾支曲線均能分辨出相應(yīng)變化，有較高的分辨力。多收發(fā)距Ex全區(qū)視電阻率具有頻率測(cè)深和幾何測(cè)深疊加效應(yīng)，對(duì)深部地層分辨力高；Hy全區(qū)視電阻率較Ex全區(qū)視電阻率更利于接近深部電阻率真值，在大收發(fā)距條件下，對(duì)高、低中間層均能有較好的分辨，在較小收發(fā)距條件下，對(duì)深部電性層也有較好的響應(yīng)。對(duì)于水平電偶源頻率域電磁測(cè)深，軸向裝置測(cè)量Hy分量有利于大埋深目標(biāo)體勘查。用于磁場(chǎng)觀測(cè)的傳感器應(yīng)具有寬的頻率響應(yīng)(20 kHz～0.01 Hz)，選擇磁通門或超導(dǎo)磁場(chǎng)傳感器有利于大埋深深地勘探。

計(jì)算結(jié)果表明，在接收條件允許的條件下，水平電偶極源軸向裝置可測(cè)量Hy和Ex分量，而赤道裝置可觀測(cè)Hz和Ex分量，并分別計(jì)算全區(qū)視電阻率。在一些特殊景觀條件下，如測(cè)量電場(chǎng)有困難的區(qū)域，軸向裝置測(cè)量Hy或赤道裝置觀測(cè)Hz，可以極大降低觀測(cè)成本。多收發(fā)距觀測(cè)有利于提高對(duì)地層的辨識(shí)。

后續(xù)工作計(jì)劃開(kāi)展方法實(shí)驗(yàn)，建立數(shù)據(jù)處理流程，研究方法的可行性及有效性。