大地电磁法 大地电磁法是一种利用天然交变电磁场探测地球内部电性结构的地球物理勘探方法。 基本原理 ：地球外部空间（如电离层、磁层）中存在天然的、随时间变化的电磁场，这些电磁场变化（主要源于太阳风与地球磁场的相互作用）可视为向地球内部传播的平面电磁波。当电磁波垂直入射地球表面并向地下传播时，其振幅会随深度呈指数衰减，衰减速度取决于电磁波的频率和岩石的电阻率。频率越低（周期越长）的电磁波，穿透深度越大。 观测与测量 ：在实际工作中，我们在地表布设测点，同时测量相互垂直的天然水平电场分量（Ex, Ey）和水平磁场分量（Hx, Hy）以及垂直磁场分量（Hz）随时间的变化序列。我们并不直接使用这些随时间变化的信号，而是通过对时间序列数据进行傅里叶变换，得到一系列不同频率的电磁场分量。 核心参数——阻抗与视电阻率 ：对每个频率，将电场和磁场的频谱联系起来的是一个复数，称为张量阻抗（Z）。其物理意义是，它表征了特定频率下，地球介质对电磁场的传输响应。从一个简单的标量关系（假设是一维水平层状介质）可以理解：电阻率 ρ 与 (E/H)^2 成正比。更普遍的计算是，利用测得的电磁场频谱，通过数学处理（如最小二乘法）求得阻抗 Z。进而，可以计算出 卡尼亚视电阻率 ：ρa = (1/μω) |Z|^2，其中 μ 是磁导率，ω 是角频率。同时，可以计算出阻抗的相位。视电阻率是一个等效参数，反映了特定频率的电磁波在其对应探测深度范围内介质的综合导电性。 探测深度与频率 ：探测深度与电磁波的周期（频率的倒数）和介质电阻率有关，通常使用趋肤深度公式进行估算：δ ≈ 503√(ρT)，其中δ是趋肤深度（单位：米），ρ是电阻率（单位：欧姆·米），T是周期（单位：秒）。因此，高频（短周期）信号反映浅部信息，低频（长周期）信号反映深部信息。通过测量从高频到低频的连续频谱，就可以获得从浅到深的地电结构垂向信息。 数据解释与反演 ：我们得到的是不同频率点的视电阻率和相位曲线。这些曲线是地下真实电性结构的反映。地球物理学家通过构建地电模型（如一维层状模型、二维或三维电阻率结构），利用计算机进行反演计算，不断调整模型参数，使模型的理论响应与野外实测曲线达到最佳拟合，从而推断出地下电阻率的空间分布。高阻体通常对应干燥岩石、花岗岩基岩等，低阻体可能对应含流体地层、金属矿体、部分熔融层等。 方法特点与应用领域 ：该方法无需人工源，使用天然场源，探测深度大（从几十米到数百公里），对低阻体反应灵敏。主要应用于： 地壳与上地幔结构探测 （如莫霍面、岩石圈-软流圈边界）、 油气与矿产资源勘探 、 地热田勘查 、 深部构造（如断层、造山带）研究 以及 地震相关电性变化监测 等。