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天電法找水讀圖經驗之五 ——談趨膚效應原理對天電圖的影響
電磁波在地下的傳播和電磁波在導體中的傳播一樣,都要遵循趨膚效應原理。
1.當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內部的電流分布不均勻,電流集中在導體的“皮膚”部分,也就是說電流集中在導體外表的薄層,越靠近導體表面,電流密度越大,導體內部實際上電流較小,結果使導體的電阻增加,使它的損耗功率也增加。這一現象稱為趨膚效應。
2.電磁場對地下巖體的透入深度也叫趨膚深度(米),根據麥克斯韋方程,它透入地下的深度等于503.5乘以巖層電阻率(歐姆.米)的平方根,再除以電磁波頻率(赫茲)的平方根。巖層的電阻率越小,趨膚深度越小,電磁波越難向地下深部傳播,電阻率越大越容易向地下深部傳播。
3.當在地下較淺部位(或較深的某一部位)存在較小范圍的低阻巖體時,由于趨膚效應的作用,電磁波難以順利的向下穿透,起到了一定的屏蔽作用,使其以下的場強減弱,場值減小,如同低值向下傳播一般,形成自上而下的弱化區。弱化區內不論遇到高阻或低阻巖層都能看出場值減小的表現。弱化區內的場值小于該深度的真實場值,是失真的。
4.當弱化區橫跨剖面圖中的幾列向下傳播時可稱為低值多點下傳,當只在一列中向下傳播時可稱為低值單點下傳。低值單點下傳容易形成一條鉛直向下直插圖底的蘭柱子。蘭柱子的成因無法用地質體的產狀解釋。
5.當在地下較淺部位(或較深的某一部位)存在較小范圍的高阻巖體時,由于電磁波容易穿透高阻巖體,使其以下的場強增強,場值增大,如同高值下傳一般,形成自上而下的強化區。強化區內不論遇到高阻或低阻巖層都能看出場值增大的表現。強化區內的場值也是相對偏大的。
6.當強化區橫跨剖面圖中的幾列下傳時可稱為高值多點下傳,當只在一列中下傳時可稱為高值單點下傳。高值單點下傳容易形成一條鉛直向下直插圖底的紅柱子。紅柱子的成因也無法用地質體的產狀解釋。
7.當弱化區與強化區在橫向上相間排列時,在其交界處可形成豎直的或是自上而下彎彎曲曲的等值線,這些豎向的等值線不能解釋為地質上的構造線。
8.弱化區或強化區自上而下大多有逐漸減弱且寬度變窄的趨勢,當其遇到新的低阻或高阻層時又會加強。
9干擾造成的低阻或高阻不是真實存在的地質體,不會向下傳播。用此條款可以鑒別圖中的低阻或高阻的真假。在弱化區與強化區相間排列的圖中,如果場值在縱向上是突變的而無拖尾現象,應復測鑒別其真假,如果是真實的,突變處是含水層的可能性大。
10.低阻或高阻下傳造成的影響比擴散暈造成的影響大的多。由于趨膚效應能造成剖面圖的垂直分帶現象,平緩的高阻層與低阻層交互成層能造成剖面圖的水平分層現象,二者結合在一起會使天電圖變得十分復雜,增加了讀圖的難度。等值線呈水平狀態的剖面圖不存在弱化區和強化區,更容易讀圖。