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天电法找水读图经验之五 ——谈趋肤效应原理对天电图的影响
电磁波在地下的传播和电磁波在导体中的传播一样,都要遵循趋肤效应原理。
1.当导体中有交流电或者交变电磁场时,导体内部的电流分布不均匀,电流集中在导体的“皮肤”部分,也就是说电流集中在导体外表的薄层,越靠近导体表面,电流密度越大,导体内部实际上电流较小,结果使导体的电阻增加,使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应。
2.电磁场对地下岩体的透入深度也叫趋肤深度(米),根据麦克斯韦方程,它透入地下的深度等于503.5乘以岩层电阻率(欧姆.米)的平方根,再除以电磁波频率(赫兹)的平方根。岩层的电阻率越小,趋肤深度越小,电磁波越难向地下深部传播,电阻率越大越容易向地下深部传播。
3.当在地下较浅部位(或较深的某一部位)存在较小范围的低阻岩体时,由于趋肤效应的作用,电磁波难以顺利的向下穿透,起到了一定的屏蔽作用,使其以下的场强减弱,场值减小,如同低值向下传播一般,形成自上而下的弱化区。弱化区内不论遇到高阻或低阻岩层都能看出场值减小的表现。弱化区内的场值小于该深度的真实场值,是失真的。
4.当弱化区横跨剖面图中的几列向下传播时可称为低值多点下传,当只在一列中向下传播时可称为低值单点下传。低值单点下传容易形成一条铅直向下直插图底的兰柱子。兰柱子的成因无法用地质体的产状解释。
5.当在地下较浅部位(或较深的某一部位)存在较小范围的高阻岩体时,由于电磁波容易穿透高阻岩体,使其以下的场强增强,场值增大,如同高值下传一般,形成自上而下的强化区。强化区内不论遇到高阻或低阻岩层都能看出场值增大的表现。强化区内的场值也是相对偏大的。
6.当强化区横跨剖面图中的几列下传时可称为高值多点下传,当只在一列中下传时可称为高值单点下传。高值单点下传容易形成一条铅直向下直插图底的红柱子。红柱子的成因也无法用地质体的产状解释。
7.当弱化区与强化区在横向上相间排列时,在其交界处可形成竖直的或是自上而下弯弯曲曲的等值线,这些竖向的等值线不能解释为地质上的构造线。
8.弱化区或强化区自上而下大多有逐渐减弱且宽度变窄的趋势,当其遇到新的低阻或高阻层时又会加强。
9干扰造成的低阻或高阻不是真实存在的地质体,不会向下传播。用此条款可以鉴别图中的低阻或高阻的真假。在弱化区与强化区相间排列的图中,如果场值在纵向上是突变的而无拖尾现象,应复测鉴别其真假,如果是真实的,突变处是含水层的可能性大。
10.低阻或高阻下传造成的影响比扩散晕造成的影响大的多。由于趋肤效应能造成剖面图的垂直分带现象,平缓的高阻层与低阻层交互成层能造成剖面图的水平分层现象,二者结合在一起会使天电图变得十分复杂,增加了读图的难度。等值线呈水平状态的剖面图不存在弱化区和强化区,更容易读图。