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研究综述
电磁法是矿产勘查的重要手段之一。可控源电磁法具有抗干扰能力强、工作效率高等优点，自提出以来已获得了广泛的应用和发展。由于场源效应的影响，可控源电磁法的阻抗响应在近区和过渡区内往往会产生畸变，难以提取测深信息，因此实际中数据观测通常要求在远区进行。如何利用近区和过渡区信息，成为长期受关注的话题。突破非远区频率测深理论，将有力推动电磁法的进步。
广域电磁法不对非平面波区电磁场表达式做简化，通过迭代求解获取全区视电阻率，极大拓展了人工源频率域电磁法的观测空间范围与探测深度。E-Ex模式是现今最为常用的广域电磁法观测模式，但其近区测深能力有限。本文探讨了两种广域电磁法E-Ex模式近区双频测深方案的可行性。首先，简述了高阶近似和低阶近似两种近区电场双频测深视电阻率计算方案的基本原理；然后采用一维模型进行数值模拟，对比了半空间模型中E-Ex模式不同场成分的强度与感应数的关系，计算了典型地电模型的视电阻率，分析了频率间隔及观测误差等对计算结果的影响。结果表明：高阶近似方案基本不具备可行性；低阶近似双频测深方案在理想条件下可以获得近区地电介质的变化信息，对地下低阻层反映更为灵敏，受观测角度、接地导线偶极长度及观测频率间隔等因素影响均较小，但对观测数据误差极为敏感，观测总场中较小的误差也将导致近区视电阻率信息提取失败。因此，广域电磁法E-Ex模式近区双频测深方案实际应用的关键在于控制观测精度。
主要结论
论文探讨了两种广域电磁法E-Ex模式近区双频测深方案的可行性。获得以下认识：
（1）基于Ex总场定义的广域视电阻率在近区基本不随感应数（频率）变化，不具备频率测深能力。
（2）E-Ex模式双频测深高阶方案定义的视电阻率在过渡区内和近区内对低阻层的响应灵敏度高于高阻层，但视电阻率曲线复杂，无法显式反映地电介质真实电阻率的变化。
（3）E-Ex模式双频测深低阶方案在理想条件下可以获得近区地电介质随频率的变化信息，受观测角度、接地导线偶极长度及观测频率间隔等因素影响均较小，具备实现频率测深的可能性。然而，该方案对观测数据误差极为敏感，观测总场中较小的误差也将导致近区视电阻率信息提取失败。
笔者认为，广域电磁法E-Ex模式电场近区双频测深方案实际应用的关键在于控制观测精度。电场虚分量成分具有随感应数（频率）变化的能力，如何更合理的挖掘其中蕴含的频率测深信息值得更进一步的研究，探索更合理的信息提取方案。
主要图表
图1 层状介质模型
图2 两层模型E-Ex模式有限场导线源与偶极子源的响应计算结果对比
a—Ex总场对比；b—实分量对比；c—虚分量对比；d—视电阻率对比
图3 均匀半空间模型E-Ex模式电场不同成分的强度与感应数的关系
a—电场不同分量的强度；b—电场虚成分与实分量强度的比值；c—电场虚分量中不同成分的强度；d—电场虚成分各成分与虚分量强度的比值
注：半空间模型电阻率为100，|Ex|、|Re(Ex)|及|Im(Ex)|分别表示Ex总场、实分量及虚分量的绝对值；|Im(Ex)-p2|、|Im(Ex)-p3|及|Im(Ex)-p5|分别表示Ex虚分量中p2、p3、p5及各项成分的绝对值
图4 均匀半空间模型E-Ex模式不同视电阻率定义方案的计算结果
图5 两层模型E-Ex模式多角度条件不同视电阻率定义方案的计算结果
图6 两层模型E-Ex模式多发收距条件不同视电阻率定义方案的计算结果
图7 三层模型E-Ex模式多发收距条件不同视电阻率定义方案的计算结果
图8 三层模型E-Ex模式多中间层厚度条件不同视电阻率定义方案的计算结果
图9 两层模型E-Ex模式稀疏频率密度条件双频低阶方案视电阻率的计算结果
图10 均匀半空间模型E-Ex模式含扰动条件下电场强度及视电阻率计算结果
a—场分量强度分析；b—虚分量成分分析；c—含扰动信号的视电阻率
本文受云南省重点研发计划“云南省西部重点矿集区成矿规律与找矿关键技术研究”项目（202303AA080006）和江西省自然科学基金项目（20232BAB203071）联合资助。
文章刊登于《矿产勘查》第15卷第9期
引用格式：周聪，伍师莹，汤井田，李杰，肖晓 . 2024. 论电场近区双频测深的可行性[J]. 矿产勘查, 15(9): 1738-1749.
Citation: Zhou Cong, Wu Shiying, Tang Jingtian, Li Jie, Xiao Xiao. 2024. On the feasibility of electric field dual-frequency sounding in the near field of an electric dipole source[J]. Mineral Exploration, 15(9): 1738-1749.
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编辑：王宏伟
校对：贺昕宇
审核：王学明
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