几种规则形体上瞬变电磁剖面异常特征

一、几种规则形体上瞬变电磁剖面异常特征

1.水平圆柱体上同点装置的剖面异常特征

如图4-18所示为水平圆柱体上的物理模拟实验结果。由图4-18可见,不同测道的剖面曲线在柱顶上均出现有单峰异常。异常随测道时间的延长而衰减,其衰减速度决定于时间常数τ。

式中:μ为磁导率;σ为电导率;a为柱体半径。

研究表明,球体上也出现对称于球顶的单峰异常,但球体的时间常数τ=μσa22,τ=1.8τ球。故在半径a相同的条件下,球体异常随时间衰减的速度要比水平圆柱体快得多,异常范围也比较小。

2.板状体上同点装置的剖面异常特征

(1)不同产状薄板上的异常特征。

导电薄板上的异常形态及幅度与导体的倾角有关,如图4-19所示。当α=90°时,由于回线与导体间的耦合较差,异常响应较小,异常形态为对称于导体顶部的双峰;矿顶出现接近于背景值(噪声)的极小值;不同测道的曲线,除了异常幅度及范围有所差别外,具有与上述相同的特征。

图4-18 水平圆柱体上物理模拟剖面曲线

(铜柱:直径为8cm;长41.7cm;h=5cm;重叠回线边长为10cm;点号距离为4cm)

图4-19 不同倾角板状体的异常比较

(导体模型:铅板尺寸为70cm×40cm×0.1cm;h=5cm;矿顶位于60号点;重叠回线边长为10cm;t=1.2ms;α=45°)

当0°<α<90°时,随着α的减小,回线与导体间耦合增强,异常响应随之增强,但双峰不对称,在导体倾向一侧的峰值大于另一侧;极小值随α的减小而稍有增大,其位置也向反倾斜一侧有所移动。两峰值之比主要受α的影响,据物理模拟资料统计,α与主峰和次峰值之比A1/A2的关系为

如图4-20所示,在倾斜板的情况下,不同测道异常剖面曲线形态有所差别,随测道从晚期到早期,极小值变小但量值增大,并往反倾斜一侧稍有移动,双峰变得越来越不明显。异常形态的这种变化反映了导体内涡流分布随延迟时间的变化。

当α=0°时,回线与导体处于最佳耦合状态,异常幅值比直立导体的异常大几十倍,出现异常时,曲线主要呈单峰平顶状(图4-19),同时在近导体边缘的外侧,出现不明显的次极值或挠曲。

(2)直立厚板上的异常特征。在电磁法中,板状体的薄与厚是相对于趋肤深度而言的,时域电磁法中的趋肤深度表达式为

可见,趋肤深度决定于导体的电导率σ及场扩散时间t。如果板厚大于δ×10%,那么该板可以认为不再属于薄板,异常特征也随之有所变化。

直立厚板的异常响应如图4-21所示,早期道的异常具有等轴状体异常响应特征,而晚期道的响应逐步转化为对称于矿顶的薄板异常(双峰)。这是由于在早期,板体厚度相对于趋肤深度δ而言属于厚板,涡流分布主要集中于矿体顶部,出现类似于等轴状体的异常;到了中、晚期,板相对变薄,涡流将向下分散,其分布逐渐趋向于在板体中。这种异常类型转换的时间与矿体纵向电导值有关,纵向电导值小,其转换时间便早;所谓薄板,就是不出现这种转换的板体,它的异常仅出现双峰形态。

图4-20 倾斜板上不同测道的异常剖面曲线

(导体模型:铅板尺寸为80cm×20cm×0.6cm;h=5.5cm;顶点都在0号点;重叠回线边长为5cm)

图4-21 直立厚板的异常剖面曲线

(导体模型:铅板尺寸为30cm×25cm×3.5cm;h=5cm;α=90°;回线边长为10cm;点号间距为4cm)