大地电磁学期末考试题答案

判断题：1.MT测深法的测深原理是通过改变频率来改变趋肤深度，趋肤深度越大，勘探深度越深。2.电磁波的集肤深度（穿透深度）是电磁波场的振幅衰减为地面的1/e时，电磁波所传播的距离。3.大地电磁场传播满足的边界条件：电流密度是沿介质分界面法向连续的，电场和磁场是沿切向连续的。4.MT频谱成分丰富，在低频段（f0.1Hz）和高频段（f10.1Hz）能量强，而在1Hz附近的中频段（0.1Hzf10Hz）能量弱，为低能量窗口。（正确）5.视电阻率曲线的等值性是对反演解释唯一性的否定。（错误）出线等值现象的原因：数据误差，噪声，薄层。6.倾子是介质电阻率水平方向上不均匀性的反映。（正确）对理想的二维介质模型，可利用倾子张量旋转法判断它的构造走向选择填空：1.MT测深法是一种以天然交变电磁场为场源，它依据（电磁感应）原理，由地面观测的电磁场值来研究（地壳）和（上地幔）构造的一种地球物理探测方法。2.大地电磁的静态位移现象：由于地形或近地表电性局部不均匀体引起的静态影响使视电阻率曲线发生平移，这种现象称之为“静态位移”。3.二维地形模型对大地电磁的2个模式下的响应中，哪个影响大？二维介质的静态位移对（TM）模式视电阻率曲线的影响大于对（TE）模式视电阻率曲线的影响。大地电磁的2个模式：平面电磁波（横电磁波）称为TEM波，E偏振波称为TE波，H偏振波称为TM波。二维介质的MT场的垂直磁场只能存在于（TE）偏振模式中。TM模式和TE模式下的视电阻率值是相同的。4.浅层岩石的电阻率主要取决于岩石的（孔隙度）和（含水度），而岩石的矿物组分和温度变化只是次要的影响因素。深部岩石受高温高压环境的影响。岩石的电阻率与岩石的层理构造，成份有关。集肤深度又叫穿透深度：表示场的振幅衰减为地面值的1/e时，电磁波所传播距离P。P=λ2𝜋=12𝜋√10𝜌T(km)穿透深度与波长成正比，或者说导电性越好，信号频率越高，场衰减得越快，这时场将只集中在介质的浅部的现象称为集肤效应。5.①大地电磁波的传播常数：(波动方程中的系数)K=√−𝑖ωμ𝜌或k2=−𝑖𝜔𝜇𝜀0②波长𝛌=√10𝜌T(km)；③集肤深度：P=λ2𝜋=12𝜋√10𝜌T(km)6.MT的视电阻率的推导方法：从均匀介质中电阻率和波阻抗关系式引申出来的，在均匀介质中电阻率可表示为ρ=1𝜔𝜇|𝑧|2，为阻抗的模Z为磁导率，为圆频率、=E/H，借用这一关系，把非均匀介质的地面阻抗代入上式，称相应的电阻率值为视电阻率，用𝜌𝑇表示𝜌𝑇=1𝜔𝜇|𝑧地|27.大地电磁Bostick反演法是基于（MT测深曲线低频渐近线）的性质将视电阻率（或相位）随周期变化的曲线变换成（真电阻率随深度变换）的曲线的一种快速反演方法。8.等值断面：一条视电阻率曲线可能和几个参数不同的地电断面相对应，这些断面称为等值断面。等值断面参数之间存在的规律称为等值原理。9.出线等值现象的原因：数据误差，噪声，薄层。10.低阻薄层的等值条件：纵向电导保持不变，称为S等值原理。高阻薄层的等值条件厚度相同而电阻率略有变化的高阻薄层，相应的视电阻率曲线是等值的，称为H等值性。11.张量阻抗旋转：将测量坐标逐次旋转一个∆θ角，计算相应的张量阻抗。12.为了消除以“文化噪声”为主的环境噪声，最好使用大地电磁张量阻抗元素的远参考道方法.13.地磁场的变化：①干扰变化；地磁脉动，磁湾，磁暴；特点是周期短，出现存在偶任性②平静变化：具有一定周期和规律的变化。简答题：1.奠定早期大地电磁理论基础的吉洪诺夫－卡尼尔的假说答：①大地电磁本身结构虽然复杂，但场源可以近似地看成平面波垂直入射大地。②引入波阻抗的概念：Z＝E/H，它可用于表征地球电性分布对大地电磁的响应；在场源为垂直入射的平面波、大地介质是水平均匀层状分布条件下，将阻抗响应变换为视电阻率形式：𝜌𝑇=0.2T|𝑧地|2。③利用单点大地电磁观测研究地球电性分布是可能的。2.张量阻抗资料来判别介质维数的常用方法（二维偏离度、椭率、倾子、椭圆偏心率）答：①二维偏离度：S=|𝑍𝑥𝑥+𝑍𝑦𝑦||𝑍𝑥𝑦−𝑍𝑦𝑥|，理想二维介质，S＝0，三维介质时，S0。S越小越接近于二维介质。②椭率：𝛽0=𝐵0/𝐴0为三维介质张量阻抗旋转角的椭圆函数在复平面上的短轴与长轴的比值。理想二维介质时，𝛽0＝0。三维介质时，0𝛽0≤1,越接近于0，介质越近似于二维介质，；𝛽0＝1时，等轴状三围构造。③倾子：γ=𝐵0𝐴0⁄，A0和B0为三维介质的虚拟主轴上的倾子，二维介质时，γ＝0；三维介质时不等于0，是否趋于0，可以确定三维介质对于二维介质的近似程度。④椭圆偏心率：β(𝜃)=tg(𝜃),二维介质模型的β(𝜃)为实数，三维的为复数。β(𝜃)中的虚数部分的大小，可以作为三维和二维介质近似程度的判别标志。3.主抗张量元素在坐标轴旋转过程中的变换关系：[𝑍xx(𝜃)𝑍𝑥𝑦(𝜃)𝑍𝑦𝑥(𝜃)𝑍𝑦𝑦(𝜃)]=α[𝑍xx(𝜃)𝑍𝑥𝑦(𝜃)𝑍𝑦𝑥(𝜃)𝑍𝑦𝑦(𝜃)]𝛼−1=[𝑐𝑜𝑠𝜃𝑠𝑖𝑛𝜃−𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝜃][𝑍xx𝑍𝑥𝑦𝑍𝑦𝑥𝑍𝑦𝑦][𝑐𝑜𝑠𝜃−𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠𝑖𝑛𝜃𝑐𝑜𝑠𝜃];𝜃为顺时针旋转角𝑍xx(𝜃)=𝑍1-𝑍2cos2θ+𝑍3sin2θ;𝑍xy(𝜃)=𝑍4+𝑍2cos2θ+𝑍3sin2θ,𝑍yx(𝜃)=−𝑍4+𝑍2cos2θ+Z3sin2θ,𝑍yy(𝜃)=𝑍1+𝑍2cos2θ-𝑍3sin2θ,𝑍1=(Zxx+Zyy)2⁄;𝑍2=(Z𝑦𝑦−Zxx)2⁄;𝑍3=(Zxy+Zyx)2⁄;𝑍4=(Zxy−Zyx)2⁄若测量轴和二维介质模型的电性主轴重合，那么对应两线性偏振波的阻抗张量元素为：𝑍xx(𝜃)=0，𝑍yy(𝜃)=0，𝑍xy(𝜃)=𝑍𝑇𝐸，𝑍yx(𝜃)=-𝑍TM