高分辨率电磁场反演成像在六盘山地区的应用研究

吴微

【摘　要】 大地电磁勘探由于采用天然场源、点距较大、易受干扰及采样密度稀疏的关系，其反演剖面对大套高阻层、大面积低阻层内部的电性结构信息、电性差异不大的电性层之间的电性界面及对规模不大的特殊岩性体（火成岩）的刻画效果不是很理想，为提高大地电磁资料反演精度和分辨率，人们根据研究需求，对反演结果数据采取差分求导、去背景场求剩余场及应用先验地质模型强约束反演等技术方法，效果不是很明显，而且适用性不是很强。为此，研究波场变换及深度偏移成像技术采取将电磁资料拟地震化处理，意在：一是提高电磁资料成像的分辨率；二是改善电磁资料处理成果的可视性；三是提高使用性。

【关键字】 电磁场反演 波场变换 偏移成像 六盘山

一、技术原理

高分辨率电磁场反演成像技术原理是依据在导电介质中，低频电磁场是以扩散的形式传播的，根据拟波动变换的理论，扩散电磁场是由不同波数的波动波组成的，这类似于任意复杂的波形都可以由不同波数的正弦波或余弦波组成（傅里叶变换）。显然不同波数的拟波动波具有共同的反射界面。根据等效一维模型理论，可以直接提取一次反射波，消除多次波；由于大地电磁场具有平面波垂直入射的特点，因此，转换出的拟波动波具有自激自收的特点，可以直接得到相当于地震波的叠加剖面。经拟波动变换可同时得电性层的视反射率（一维情况下为真反射率），利用视反射率可以转换出电性层的电阻率（一维情况下为真电阻率，二、三维情况下包含有绕射成份）。转换出的拟波动波严格满足弹性波方程及相应的初始和边界条件，完全可以直接利用地震资料处理的方法进行处理和成象。在电磁和地震资料位置重合的情况下，可以进行联合处理，以达到信息互补，相互取长补短的目的。尤其在山地以及其他复杂构造地区这种联合处理，更具应用前景。

当地电构造呈二维或三维分布时，地面观测的视电阻率受下列几种因素影响，a）电性层的一次反射波；b）电性层的多次反射波；c）电磁散射波。在这样的情况下经拟波动变换，并消除多次波，在拟波动图中，存在电性层的一次反射波和电性横向变化或构造引起的绕射波。拟波动波二维深度偏移就是选用二维连续介质反演结果作为速度模型，对拟波动波进行深度偏移，使绕射波收敛，使电性界面正确归位，获得正确的构造图象。

二、技术实现

电磁场波场变换及偏移成像模型试验和应用效果分析，图1、图2是模型二维连续介质反演结果及波场变换深度偏移成像结果，波场变换偏移成像结果在电性界面的刻画、内部电性轴的提取方面效果良好，提高了电磁资料成像的分辨率，改善了处理成果的可视性。

图1 二维连续介质反演剖面

图2 波场变换及深度偏移成像

三、应用效果

应用此项技术对六盘山盆地的电法资料进行了处理，取得了良好的地质效果，为石炭系内幕解释、山前带构造模式建立、潜在烃源岩预测等方面均发挥了巨大的作用，见图3、图4。

图3 六盘山盆地LPS582-587测线反演剖面

在利用张量阻抗分解、正演模拟协同实际资料判别分析、改进的地形校正及保真静态位移校正等技术进行电磁资料精细预处理前提下，进行二维反演及目标正反演处理，在二维精细反演结果基础上，进行波场变换及偏移成像高分辨率处理。由六盘山盆地南北向组合大剖面LPS582-587测线（图3）的二维反演及偏移成像结果可以看出，偏移成像结果明显提高了反演的分辨率，改善了电磁资料处理成果的可视性，LPS582-587组合剖面的南端固原凹陷由于是高阻刚性基底，在偏移成像图上基底内部基本没有反射轴，而位于测线中部的海原凹陷及北端的梨花坪凸起，偏移成像图上反射特征良好，且对海原凹陷白垩系李洼峡组底界面有清楚的刻画。

四、结语

实现了电磁波动场的偏移成像，解决了电磁矢量快慢波波动理论实用化的关键问题，开发成功了可靠的速度分析技术，开发了电磁资料波场变换和偏移成像的实用化的软件。

参考文献

[1]陈小斌，郭春玲.大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(五)[J].地球物理学报，2017

[2]曾建平，安百州，虎新军，陈涛涛.六盘山盆地构造解释及特征分析[J].宁夏工程技术，2020

[3]朱宏伟，李貅，张军，戚志鹏.瞬变电磁法三维拟地震成像信息提取技术[J].地球物理学进展，2010