地下介质对电磁波衰减特性及MTVCT大地电磁法中的物性反映（三）

　　寇伟 寇通
　　郑州地象科技有限公司，河南 郑州 450000
　　摘要： MT-VCT大地电磁法从2012年创新提出至今不足十年，其理论方法及其应用仍在不断探索完善之中，对于不同介质在MT-VCT成像测值中对应的物性反映区间，经过长期实践总结与验证，在此给予粗略性的界定，并对MT-VCT成像剖面图中某些规律性异常显示给予初步解释。
　　关键词：MT-VCT大地电磁法，电磁波，物性参数
　　三、对电磁波衰减系数的认知
　　1、国外大地电磁法原理推导出的电磁波衰减系数与实际不符
　　国外大地电磁法原理在假设天上的电磁场源以平面电磁波的形式垂直入射到地面的条件下，由麦克斯韦方程组推导出波动方程，其中电磁波衰减系数α：
　　ω--电磁波角频率，μ--磁导率，ε--介电常数，γ--电导率
　　按照此公式基本上可以理解为：介质的衰减系数α与电磁波角频率ω、电导率γ、磁导率μ的平方根成正比，与介电常数ε基本无关。这就是说衰减系数是与频率的平方根成正比的，高频（深度小）时的衰减系数大、测值小，低频（深度大）时的衰减系数小、测值大，电磁波衰减系数与大地电磁法所说的视电阻率会随着频率的减小（深度增大）而不断增高。
　　按照MT-VCT大地电磁法理论，大地电磁场源在地壳层之下而不在天上，电磁波由下而上传播至地表而不是按照趋肤深度效应由上至下到相应深度后形成二次场再返回地表，某一深度层介质对电磁波能量的吸收衰减量仅仅与介质本身相关，与介质所处深度位置及探测频率无关。实践中可知，液态的海水、淡水、石油等对电磁波的吸收衰减能力强，无论其所处位置深浅、经过衰减到达地表后测得的电磁波剩余能量值都是较低的值；即使是深达万米之下的水，使用MT-VCT探测仪采集数据成像所显示的依然是小于1的低值，不会随着深度的增加而增大。
　　2、电磁波穿过介质导致衰减的影响因素
　　地壳层之下形成的大地电磁场以电磁波辐射方式穿透地壳到达地表的过程中，要经过层数巨多、类型各异的介质层，各层介质对入射电磁波会产生一定的反射、折射、散射、透射作用，将绝大部分电磁波能量吸收损耗掉，待之到达地表时就仅剩余非常微弱的大地电磁场能量信号了。
　　而与其电磁波衰减作用相关的介质物性参数应该包括：影响电磁波穿过的介质反射率、折射率、散射率、透射率，影响电磁波穿过介质时形成内摩擦、热传导等转变成热能造成能量损耗的介质结构参数，影响电磁波磁场分量和电场分量能量传播的介质的磁导率和电导率，影响电磁波穿过介质难易程度的介质表面硬度、坚固系数、抗压强度，等等。这些影响因素的作用大小难以析清，它们在不同介质的参数值多不可测量得知，仅用个别参数抽象形成数学模型来计算电磁波的衰减系数肯定与实际有较大出入，在实践中没有任何指导意义。
　　3、如何测评不同介质的电磁波衰减特性
　　我们在地面上采集的大地电磁场信号是一个产生于地壳层之下、垂直向地表面辐射的电磁波剩余能量值，其表征了各频点电磁波通过地下相应各深度层穿透介质能力的大小、或通过各深度层介质衰减后的剩余能量值的大小。由于大地电磁场源发出电磁波能量值及其经过各层介质具体衰减量的不可测算性、不同物探仪器拾取信号方式和性能的不可比性，我们所采集到的电磁波全频域序列信号值只能是一种反映各深度层介质对于电磁波能量的综合吸收衰减特性的相对值，而不可能是这些介质对电磁波能量实际衰减量的绝对值。我们利用物探方法只能通过探查地下介质之间的差异大小来判断地下岩层属性、异常及构造，都要根据以往勘探数据积累确定的岩性范围、结合地面勘查和地质资料来判断介质的属性，任何仪器都不可能仅凭勘探数据就确定它是什么岩石。所以，我们没有必要非要通过那些不合实际的假设、仅靠几个本身就测不准确的介质参数，来抽象推演出不靠谱的数学模型去计算介质的电磁波衰减系数，而是要靠实践取得的经验和认识、通过不断积累和修正来掌握不同介质所在的测值区间及特征，借助于地面勘查、地质资料和个人经验进行客观分析与判断。