大地电磁中覆盖层对断层正演响应的影响

李强强　闵刚

摘 要：文章针对大地电磁中正演响应的问题，根据实际资料处理中的地质现象，有针对性的设计了关于断层有关地质现象对应的模型，主要讨论的是断层上面的覆盖层对断层正演响应的影响。首先是保持断层模型其他参数不变，只改变覆盖层的厚度利用MTsoft2D软件进行正演模拟，再在sufer中成图，将不同覆盖层模型的模拟结果对比分析，得出在覆蓋层厚度与模型深度的比较小时，在合适的电阻率的情况下覆盖层的厚度对断层的正演模拟影响较小。其次是保持模型其他参数不变只改变覆盖层的电阻率，然后做响应的处理和讨论得出，在合适的覆盖层厚度情况下，覆盖层的电阻率较小时对断层的正演响应影响较大。

关键词：大地电磁；正演模拟；断层；模型；覆盖层

引言

大地电磁的出现和发展极大的促进了地球物理勘探的发展，作为地球物理勘探方法的一个分支，应用电磁感应原理观测和研究天然场分布规律，进而解决有关地质问题。随着研究的深入，地质问题越来越复杂，这导致在大地电磁的反演结果中出现很多假异常，给解释人员带来很大困难。由于正演是反演的基础，这就需要研究人员充分的认识不同地质模型正演的结果和分析异常的影响因素，更好的分析和解释大地电磁的反演结果。

1 模型的设置

文章主要讨论的是地表覆盖层对断层正演响应的影响，即我们所谓的隐伏断层，它不出露地表，在大地电磁的反演解释中很难确切的解释隐伏断层，即使在反演的剖面中有类似断层异常的显示，也要根据各种地质地球物理质料做出综合解释判断。因此讨论大地电磁中覆盖层的厚度以及覆盖层的电阻率对断层正演的影响很有必要，通过大量的正演模拟，对隐伏断层在大地电磁中反演剖面中的表现形式有一个客观的认识，这样才能在以后的解释工作中做出更好更正确的解释判断。以下分盖层的厚度和电阻率两个方面来设置模型讨论。针对覆盖层厚度和电阻率对断层正演响应的影响，设置了如图1的简单模型：

如图1所示，模型长为10km，深度为3km，其中断层破碎带的水平宽度为1000m，断层两边的背景电阻率为1000Ω·m，断层的电阻率设置为50Ω·m。在讨论覆盖层厚度对断层正演响应的影响时，保持背景电阻率，断层参数以及其他条件不变，只改变覆盖层厚度，通过一系列的正演计算，设置覆盖层的电阻率为200Ω·m保持不变。首先讨论覆盖层厚度为0的情况下断层的正演响应，然后厚度依次为50m、100m、200m、400m、1000m。在讨论覆盖层电阻率对断层正演响应的影响时，设置盖层厚度为200m，保持模型的其他参数不变只改变覆盖层的电阻率的大小，覆盖层电阻率的大小依次为20Ω·m、50Ω·m、100Ω·m、200Ω·m、500Ω·m、1000Ω·m。

2 模型的正演

设置好一系列模型之后，在讨论覆盖层厚度对断层正演的影响的时候，保持模型的其他参数不变，只改变模型覆盖层的厚度。在讨论覆盖层电阻率对断层正演的影响的时候，保持模型的其他参数不变，只改变模型的覆盖层的电阻率。然后分别对设置好的各个模型使用MTsoft2D大地电磁正反演软件进行正演计算，计算的结果用sufer进行成图，通过分析对比不同厚度模型的正演结果进行讨论。

图2为模型长度为10km，深度为3km，盖层厚度为200m，电阻率为200Ω·m，断层破碎带水平宽度为1000m，背景电阻率为1000Ω·m利用MTsoft2D软件进行正演模拟计算的结果。左上为TE模式视电阻率，右上为TM模式视电阻率，左下为TE相位，右下为TM相位。从图中可以看出TE模式视电阻率对断层的反映较好，而TM模式视电阻率的反映与所建模型基本不一样。由于低阻对应的是高相位，由图可以看出，TE相位对断层有所反映但形态不一致，且出现与所建模型不一致的异常，而TM模式的相位则对断层的反映较好。在实际质料采集中，相位数据一般较差，不参与反演，只做参考，实际质料只对TE、TM模式的视电阻率数据做反演计算，而从图2中我们可以看出TM模式对该系列模型的反映结果较差，所以文章只以TE模式的视电阻率讨论覆盖层厚度和深度对断层正演模拟的影响。

2.1 盖层厚度变化的正演结果

图3为模型不同覆盖层的断层正演响应的结果，图中只选取了4个厚度的覆盖层的正演结果，图中左上模型覆盖层厚度为0m，右上为50m，左下为200m，右下为1000m。从图3中前三种情况可以看出，在前三种情况下，断层的正演响应较为明显，覆盖层为1000m的情况下，断层在图中的反映不明显，这是由于模型的深度为3km，而覆盖层的厚度为1000m，达到了深度的三分之一，这种情况下正演结果不理想，但在只增加模型的深度其他模型参数不变的情况下又可以得到很好的断层正演响应。

2.2 盖层电阻率变化的正演结果

图4为模型不同电阻率覆盖层对断层正演响应的影响，图中只选取了4个电阻率模型的正演结果，左上盖层电阻率为20Ω·m，右上盖为50Ω·m，左下为200Ω·m，右下为1000Ω·m。从图中可以看出在覆盖层电阻率为20Ω·m和50Ω·m时，断层在正演结果中基本没有反映，而覆盖层电阻率为200Ω·m和1000Ω·m时，则较好的反映了断层的存在。

3 结论

从覆盖层厚度不同的模型正演结果的对比中，可以分析出模型覆盖层的厚度与深度的比较小时，覆盖层的厚度对断层的正演结果影响较小，随着深度的改变，模型的正演结果都能反映断层的存在。在模型的覆盖层的厚度与深度的比较大时，覆盖层的厚度对正演结果的影响较大，在这种情况下正演结果很难分辨出断层的存在。在从只改变覆盖层电阻率模型的正演结果的对比中，可以分析出盖层的电阻率对下覆断层正演结果的影响较大，当盖层的电阻率较小且小于断层破碎带的电阻率时，断层在正演结果中几乎没有反映，只有当覆盖层得电阻率大于断层电阻率到一定程度时，断层在正演模型中才有良好的反映。

4 结束语

文章只讨论了覆盖层的厚度以及覆盖层的电阻率对断层正演计算的影响，而正演是反演的基础，只有更好的认识正演结果，才能在实际的反演处理解释中更好的解释各种反演结果。实际的地质情况更加复杂，大地电磁的反演结果也更加复杂，这就需要解释人员清楚的认识到各种模型的正演结果，正确的判断异常出现的各种情况，结合多种地质地球物理资料，对大地电磁的反演结果做出合理正确的解释。

参考文献

[1]陈乐寿.大地电磁测深-探测地球深部电性和物质状态的一种有效手段[J].自然杂志，2009，31（1）：39-46.

[2]金胜，张乐天，魏文博，等.中国大陆深探测的大地电磁测深研究[J].地质学报，2010，84（6）：808-817.

[3]石应骏，刘国栋，吴广耀，等.大地电磁测深法教程[M].北京：地震出版社，1985.

[4]陈乐寿.大地电磁测深资料处理与解释[M].北京：石油工业出版社，1989.

[5]安四喜，陈秀儒.大地电磁测深法的现状、作用及发展趋势[J].石油地球物理勘探，1998，33（S1）：164-165.

[6]魏文博.我国大地电磁测深新进展及瞻望[J].地球物理学进展，2002，17（2）：245-254.

[7]赵国泽，陈小斌，汤吉.中国地球电磁法新进展和发展趋势[J].地球物理学进展，2007，22（4）：1171-1180.

[8]蔡军涛，陈小斌，赵国泽.大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究（一）——阻抗张量分解与构造维性分析[J].地球物理学报，2010，53（10）：2516-2526.

作者简介：李强强（1990-），男，汉族，湖北荆州人，在读硕士研究生，主要从事大地电磁研究。