大地电磁相位超象限现象的各向异性模型研究——以上下结构为例

大地电磁观测数据中的相位超象限现象可以由不同的电性结构产生.本文在已实现大地电磁三维任意各向异性有限差分正演的基础上,以具有上下结构关系的三维各向异性模型为例,分析各向异性体的规模以及参数变化对阻抗相位的影响.在下部各向异性体规模明显大于上部各向异性体或表现为层状特征的情况下,上部各向异性体在两个水平方向上的尺度差异较大,可以看作准二维体时容易发生相位超象限;当上部各向异性体在两个水平方向上尺度相近表现为规则三维体时,要产生相位超象限的现象则需要各向异性体具有更高的各向异性比.在同等条件下,增加各向异性体的各向异性比更容易发生相位超象限;而各向异性走向方位角的变化将直接影响到发生相位超象限的范围.对于准二维模型引起相位超象限的条件,沿用二维模型的近似解析分析方法,进一步构建了基于各向异性体的电导率、背景电导率以及各向异性走向角的相位超象限指标函数,从而更加直观地解释在二维或准二维条件下发生相位超象限现象的模型参数特征.

相位超象限大地电磁观测数据的模型研究——以河西走廊北侧为例

在大地电磁实测数据中阻抗张量次对角元素的相位值超出正常象限(一、三或二、四象限)的现象称为相位超象限.这种现象无法利用各向同性介质的一、二维反演来解释,而与特定形态的三维各向同性介质有关的电流槽效应有可能是引起相位超象限现象的原因之一.本文首先重建了四个能引起相位超象限的三维各向同性介质理论模型,对模型结构和响应特征进行了总结.随后结合麦克斯韦方程组介绍了电流槽效应产生的原理,并通过近似解析公式分析了电流槽效应对电、磁场的影响.最后,我们针对最近几年来在青藏高原北缘观测到的相位超象限大地电磁测深数据,重点对河西走廊北侧的三个连续相位异常数据进行了三维反演研究,反演模型能够很好地拟合实测的相位超象限数据.通过对模型中存在于上地壳的不同规模高导异常结构进行三维正演检验,最终确定位于测点北东方向的巴丹吉林沙漠构成了区域高导体,它与紧邻测点东侧的局部高导体相连,在平面上形成了"L"型的高导构造,是引起河西走廊北侧相位超象限大地电磁观测数据的主要原因.除此之外,紧邻测点西侧的孤立高导体也会对相位异常的分布范围产生影响.