地球物理学报  2019, Vol. 62 Issue (5): 1969-1980   PDF    
引用本文
陈卫营, 韩思旭, 薛国强. 2019. 电性源地-井瞬变电磁法全分量响应特性与探测能力分析. 地球物理学报, 62(5): 1969-1980, doi: 10.6038/cjg2019L0708.  
Chen W Y, Han S X, Xue G Q. 2019. Analysis on the full-component response and detectability of electric source surface-to-borehole TEM method. Chinese J. Geophys. (in Chinese), 62(5): 1969-1980, doi: 10.6038/cjg2019L0708.  
电性源地-井瞬变电磁法全分量响应特性与探测能力分析
陈卫营1,2, 韩思旭3, 薛国强1,2     
1. 中国科学院矿产资源研究重点实验室, 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029;
2. 中国科学院地球科学研究院, 北京 100029;
3. 广东省核工业地质局二九三大队, 广州 510800
收稿日期 2018-06-28, 2018-08-27 收修定稿
基金项目: 国家自然科学基金(41474095, 41704076)、国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室开放课题(KF2016-1)和中国博士后科学基金面上项目(2016M601121)联合资助
第一作者简介: 陈卫营, 男, 1987年生, 副研究员, 从事人工源电磁法理论与应用研究.E-mail:chenweiying1987@163.com
摘要：结合地面电性源瞬变电磁法（TEM）探测深度大和地-井TEM探测精度高的优点，本文提出对电性源地-井TEM进行研究.基于一维正演理论，本文对电性源在地下激发的六个电磁场分量的扩散、分布特性和探测能力进行分析研究.研究结果表明地下瞬变场各分量的分布特征与地面情况类似，但是对地层的探测能力与地面情况存在较大差别.各分量的探测能力与它们的扩散特性有关，其中受积累电荷作用，垂直电场Ez和水平磁场Ḣx分量对目标层的反映最为明显，Ex和Ḣy分量在地下扩散时受"返回电流"的影响会出现变号现象，使得异常体带来的影响被掩盖，不易被分辨.本文研究结果为发展电性源地-井TEM的施工技术、数据处理与解释，建立了相应的理论基础，获得了对该方法的初步认识.
关键词: 电性源      地-井TEM      地下瞬变场      响应特性      探测能力     
Analysis on the full-component response and detectability of electric source surface-to-borehole TEM method
CHEN WeiYing1,2, HAN SiXu3, XUE GuoQiang1,2     
1. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Science, Beijing 100029, China;
2. Institutions of Earth Science, Chinese Academy of Science, Beijing 100029, China;
3. Geological Team No. 293, Guangdong Geologic Bureau of Nuclear Industry, Guangzhou 510800, China
Abstract: Considering the advantages of great detection depth of electric source transient electromagnetic method (TEM) and high detection precision of surface-to-borehole TEM, this paper proposed a study on the electric source surface-to-borehole TEM. Based on the one-dimensional forwarding algorithm, we analyzed the diffusion, distribution and detection capabilities of all the six electromagnetic field components excited by an electric source on the ground. The results show that the distributions of the underground EM fields are similar to those on the ground, but there is a big difference between their detection abilities. The detection ability of each component is related to their diffusion characteristics. The vertical electric field Ez and horizontal magnetic component dHx/dt reflect the target layer most clearly when subjected to the accumulated charge. The value sign of underground Ex and dHy/dt components will change affected by the 'return current', making the anomaly caused by the targets are blurred. The research results in this paper are to develop the construction technology, data processing and interpretation of the electrical source surface-to-borehole TEM, establish the corresponding theoretical basis, and obtain a preliminary understanding of the method.
Keywords: Electric source    Surface-to-borehole TEM    Underground transient EM fields    Response characteristic    Detectability    
0 引言

时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic method)或瞬变电磁法(Transient Electromagnetic method)，简称TEM，是一种建立在电磁感应原理基础上的人工源电磁探测方法(Nabighian, 1991; 朴化荣, 1990).TEM最普遍的工作形式是在地面布置发射源并在地面接收电磁场信号，称之为地面TEM.这种工作方式施工方便、快捷，但是受制于电磁波传播机制和噪声环境，地面TEM具有一定的局限性.当目标体尺寸较小、埋藏深度较大、电磁干扰较严重时，探测深度及可信度会受到极大影响.一方面，根据瞬变场频谱分析可知，随深度(或时间)增加高频电磁场(短波场)消耗殆尽，主要利用低频电磁场(长波场)进行深部目标体的探测.当目标体与背景电导率差异一定时，电磁法勘探的分辨率主要由电磁波长和目标体尺寸之间的关系决定.也就是说，目标体埋藏深度越大，对应可分辨的最小尺寸也就越大.根据牛之链(2007)的研究，中心回线或重叠回线装置对低阻层的可分辨厚度大概是埋深的5%，对高阻层的分辨厚度大概是埋深的25%.另一方面，随着国内城镇化建设逐渐推进，越来越多的电磁噪声及人文干扰影响瞬变电磁的勘探效果.特别是在人类聚集的城乡附近和开发程度较高的矿区，获得高质量的瞬变电磁信号已变得非常困难.

瞬变电磁法不仅可以在地面接收信号，还可以在地下(井中)进行信号观测，即所谓的地-井TEM装置(Dyck, 1991).与传统的地面TEM装置相比，地-井TEM装置具有明显的优点：接收点离地下目标体更近，由目标体引起的异常更加明显；接收点位于地下，有效地避免了地表各种电磁干扰及低阻覆盖层影响，使信号质量更高、穿透深度更大(牛之琏, 2007).此外，利用不同方位的钻孔进行多孔联合测量，可以获得不同耦合情况下的井中响应剖面，由此判断异常体的空间位置和延伸，实现对地下目标体的精确追踪定位.当前，地-井瞬变电磁法主要以地面回线为发射源，该类型装置最早产生于20世纪70年代，并在80年代得到广泛的研究和应用(Eaton and Hohmann, 1984; West and Ward, 1988; Newman et al., 1989; Augustin et al., 1989)，尤其在加拿大、澳大利亚和前苏联等国家，利用地-井瞬变电磁法进行深部找矿取得了丰硕的成果(Boyd and Wiles, 1984; Macnae and Staltari, 1987; Irvine, 1987).我国于20世纪80年代开始地-井瞬变电磁法的研究和应用，其中地质科学院物化探研究所在此方面做了大量的工作.然而，由于仪器设备、理论技术以及观测条件的限制，相较于地面TEM的广泛普及性，地-井TEM在国内一直未形成体系化的研究和应用.近些年随着国外仪器设备的不断涌入、理论研究的逐渐成熟以及在危机矿山接替资源的紧迫要求下，地-井TEM越来越受到国内的重视，针对方法理论和应用效果的研究逐渐多了起来(孟庆鑫和潘和平, 2012; 张杰等, 2013; 戴雪平, 2013; 杨毅等, 2014; 李建慧等, 2015; 杨海燕等, 2016).加上经过近二十年繁荣的地质勘探、开采和开发，国内广大矿区内形成了大量的钻孔，为实施地-井TEM观测提供了前所未有的条件.

相较于回线源TEM，电性源TEM具有更大的探测深度(Spies, 1989；Strack, 1992；Skokan and Adersen, 1991; 薛国强等，2013；陈卫营等, 2016；Chen et al., 2017a).并且，电性源可在地下激发TE和TM两种极化模式的电磁场，与目标体产生更加复杂的耦合作用，提供更丰富的电性信息(Nabighian，1991；Um, 2005；Zhou et al., 2016).因此可推测，实施电性源地-井TEM观测有望实现更大深度目标体的精细探测.鉴于此，近两年逐渐发展起来了对电性源地-井TEM法的研究.武军杰等(2017a，b)对电性源地-井TEM的响应特性和全域视电阻率进行了研究，Chen等(2017b)利用有限差分法计算并分析了二维模型情况下电性源地-井TEM的响应.上述研究表明，电性源地-井TEM法对地下异常体具有很好的反映，且其异常幅值要强于传统的回线源地-井TEM.

事实上，与地面TEM不同，地-井TEM一般不通过视电阻率转换就可以直接利用实测响应表现出的静态和动态异常特性进行解释(Dyck, 1991).因此，研究电性源地-井TEM的响应特性是进行数据解释及建立对该方法基本属性认识的关键步骤.本文在前人研究基础上，基于一维正演理论，对电性源激发的地下瞬变场的全部分量的扩散、分布以及对不同目标体的探测能力进行详细分析，为后续施工技术及数据处理解释研究提供理论支持.

1 电性源地下瞬变场计算方法

位于任意位置的水平电偶极源在层状大地模型产生的频率域响应的计算方法已由Key(2009)给出，这里我们简单介绍该思路.在右手直角坐标系下建立如图 1所示的层状地电模型，各层的地电参数由其电阻率值σi和顶面纵坐标值zi确定.设谐变因子为e-iωt，则电磁场满足控制方程：

图 1 层状一维模型(Key, 2009) Fig. 1 The N-layered 1D model (Key, 2009)

(1)

(2)

式中μ为磁导率，ω为角频率，E和B分别为电场和磁场，JS为源电流密度.

在库伦规范条件下，引入磁矢量势：

(3)

(4)

对于图 1所示的一维地电模型，电偶极子产生的磁矢量势可通过汉克尔变换获得

(5)

式中J0为0阶第一类贝塞尔函数，r为收发距，求得(5)式后，由(3)、(4)式即可获得频率域电磁场响应，然后再利用余弦变换得到时间域的响应.频时变换中我们使用的频率范围为10-8~1012Hz，共包含201个频点.其中(5)式的具体求解方法可参见Key(2009).对于有限长接地导线源产生的电磁场，可利用偶极子叠加的方式进行求取(Weng et al., 2016).

2 地下瞬变场扩散与分布

首先，我们对地下瞬变场的扩散与分布特性进行研究.其目的是分析地下瞬变电磁场随着时间变化在垂向及横向的分布、扩散规律，以及与不同地质体的相互作用.这里我们考虑直角坐标系下的全部六个电磁场分量，且考虑到对于磁场分量实际观测的是其时间导数，因此，以下研究的六个电磁场分量为Ex、Ey、Ez和研究模型采用H和K型两种三层模型，具体参数如表 1所示.其中，发射源平行于x轴布设，长度为1000 m，中点位于坐标系原点，发射电流为1 A.

表 1 模型参数 Table 1 Parameters of models
2.1 地下瞬变场垂向扩散特性

地-井TEM是在地面以下进行观测，因此研究不同时刻电磁场在地下一定深度范围内的扩散特性尤为重要.陈卫营等(2016)基于均匀半空间模型，对电性源激发的地下水平和垂直感应电流进行了分析，指出这两种方向的感应电流具有不同的性质，为地面电性源TEM法的探测能力及观测区域研究提供了有用信息.这里，我们对上述全部六个电磁场分量进行研究，以三个时刻(1 ms、10 ms和100 ms)在平行于发射源的某一纵向剖面(y=500 m)上的场值为例，分析电磁场各分量随时间、深度及模型变化的扩散规律.模拟中横向(x方向)的计算间隔取100 m，纵向上(z方向)取20 m，计算区域为4000 m×2000 m.图 2—7为电磁场各分量值取对数后的等值分布图，其中左侧图a代表H模型的结果，右侧图b代表K模型的结果.

图 2 水平电场Ex分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 2 The diffusion maps of Ex component (a) H model; (b) K model.
图 3 水平电场Ey分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 3 The diffusion maps of Ey component (a) H model; (b) K model.
图 4 垂直电场Ez分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 4 The diffusion maps of Ez component (a) H model; (b) K model.
图 5 水平磁场分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 5 The diffusion maps of component (a) H model; (b) K model.
图 6 水平磁场分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 6 The diffusion maps of component (a) H model; (b) K model.
图 7 垂直磁场分量垂向扩散图 (a) H型模型; (b) K型模型. Fig. 7 The diffusion maps of component (a) H model; (b) K model.

下面我们来分析电磁场各分量的扩散特性.水平电场分量Ex(图 2)的最明显特征是分为上下两部分，其中上部为正值，下部为负值(图中取绝对值)，两者之间存在一个明显的低值带.根据Gunderson等(1986)，下部的负值部分是由“返回电流”造成的，且随着时间推移，下部负值区域逐渐向下移动.上部分Ex场的极值区域主要集中在发射源的正下方，幅值相较于下部分更大，但是扩散速度相对较慢(Um, 2005).中间异常电阻层的存在对Ex场值的扩散产生了一定的影响，其中H型模型的低阻层将Ex极值束缚在低阻层内，使得其扩散速度变慢；K型模型使得Ex场值在穿过高阻层时发生了较明显的幅值突变，早期时(如1 ms时)高阻层上部的场值偏大，而到了晚期(如100 ms时)上部的场值偏小.水平电场Ey分量的极值区域分布在发射源的两侧，并随着时间推移逐渐向下、向外移动(图 3).异常电阻层对Ey场值的影响与Ex类似，低阻薄层减缓了Ey极值区域的扩散速度，高阻薄层同样导致了Ey场值的明显突变.垂直电场Ez分量的极值区域也是集中在发射源两端下方，但以相较于Ex和Ey更快的速度向下、向外扩撒.Ez分量的最大特点是在遇到电阻率异常层时出现了场值不连续(图 4).根据Kaufman和Keller(1983)，垂直电场分量在电阻率分界面的两侧会导致电荷积累现象，积累电荷在薄层两侧电性相反，因此这种积累电荷可以等效为在薄层内部并垂直于薄层的无数电偶极子.当薄层为低阻时，上界面会积累负电荷，下界面会积累正电荷，导致低阻体内部产生方向为由下向上的垂向电场，该值正好与背景Ez场值方向相反，从而导致低阻体内部的场值出现大幅度降低.当异常层为高阻时则相反，会增强高阻层内的Ez场值.Ez这种在电性分界面的不连续特性，在实际应用中将会非常有用，能够准确地划分不同的电性层.

由于磁场分量随时间的导数可以通过对电场各分量求相应坐标的导数得到(Nabighian，1991)，因此，磁场各分量的扩散特性都能够从对应的电场分量中得到.如分量是由Ey(对z求导)和Ez(对y求导)得到，因此它的扩散与分布特性都能从这两个电场分量中找到“影子”.具体来说，场极值区域位于发射源的两端，并逐渐向下、向外移动，遇到电阻率异常层时，也会发生场值突变现象，但是并不如Ez明显，这是因为对Ez是在y方向求的导数.分量由Ex(对z求导)和Ez(对x求导)求导得到，因此分量也具有“返回电流”现象，在电阻率异常层位也会出现场值突变现象.分量是由Ex(对y求导)和Ey(对x求导)得到的，由于其求导方向不存在电阻率的变化(对于一维模型)，因此导致的场值对电阻率的纵向变化相对不敏感.另外，分量的极值区域主要集中在发射源的正下方，并逐渐向下移动，同样，低阻层使得极值的扩散速度变慢，而高阻层对场值的影响很弱.

2.2 地下瞬变场平面分布特性

研究地下瞬变场的平面分布，对实际施工中设计发射源与接收钻孔的几何关系尤为重要，应确保接收钻孔处于拟观测电磁场分量场值较强、分布较为均匀的位置.我们计算了10 ms时刻地下900 m深度处上述六个电磁场分量的场值，并取对数绘制成如图 8所示的平面分布图.计算中x和y方向的间隔都为100 m，计算范围为4000 m×4000 m.从图 8可以看出，地下瞬变场的分布与各分量对应的地面场值分布(陈卫营等，2016)基本一致.Ex分量的极值区域以发射源为中心分布，各个方向场值分布较为均匀；Ey分量的极值区域以发射源及其中垂线对称分布，且在两个对称轴上场值为零；Ez分量的极值区域在发射源两端的延长线上，并且在发射源的中垂线上场值为零；分量的分布特性与Ey非常类似；分量的极值区域分布在发射源的两侧；分量的极值区域也分布在发射源的两侧，但是在发射源的延长线上场值为零.与地面电性源TEM实施横向移动的剖面观测不同，地-井TEM一般仅在少量的钻孔内进行垂向移动观测.因此，上述所有的电磁场分量都适合观测，即使是场值分布较为复杂的Ey和分量，只需在设计发射源时，确保接收钻孔不处于场值为零的区域即可.

图 8 电磁场各分量在深度900 m处平面分布图 Fig. 8 The plane distribution map of EM fields at depth of 900 m
3 电性源地-井TEM探测能力分析

接下来我们分析电性源地-井TEM的探测能力，这里提到的探测能力有两方面的含义，其一是旁侧能力，其二是测深能力.旁侧能力就是电磁场对接收点两侧目标体的探测能力，这也是地-井TEM法的主要优势之一.通过在钻孔的不同深度处接收电磁场，并选取一定时间道的数据形成井中响应剖面，根据响应曲线表现出的畸变异常来判断旁侧目标体.测深能力就是指对观测点下伏目标体的探测能力，这与地面TEM一样，是通过不同时间的衰减曲线来进行解释的.下面我们将基于上述两种形式对电性源地-井TEM的六个电磁场分量的旁侧及测深能力进行分析.

3.1 旁侧能力

井中响应剖面是地-井TEM的经典数据表示形式，它通过固定时刻、不同深度处电磁场值的变化特征来判断是否存在异常体及异常体的高低阻特性.我们在深度2000 m范围内以20 m的间距计算了1 ms、1.259 ms、1.585 ms、1.995 ms、2.512 ms和3.162 ms六个时刻的响应，绘制成如图 9—14所示的各分量井中响应剖面，接收钻孔的水平坐标为(250，500).图中曲线颜色由深至浅表示时间由早到晚，虚线框代表模型中间电性薄层的位置，各图的图a表示H型地层的结果，图b表示K型地层的结果.

图 9 水平电场Ex分量井中响应剖面 Fig. 9 The borehole profile of Ex component
图 10 水平电场Ey分量井中响应剖面 Fig. 10 The borehole profile of Ey component
图 11 垂直电场Ez分量井中响应剖面 Fig. 11 The borehole profile of Ez component
图 12 水平磁场分量井中响应剖面 Fig. 12 The borehole profile of component
图 13 水平磁场分量井中响应剖面 Fig. 13 The borehole profile of component
图 14 垂直磁场分量井中响应剖面 Fig. 14 The borehole profile of component

下面我们依次分析各分量井中响应剖面的特性.水平电场Ex分量的场值随着深度增加会首先衰减至一个极小值，根据图 2可知这个极小值是由上部电场和下部电场之间的弱值区域造成的.从该图也能看出，该极小值区域是随着时间逐渐向下移动的，并且K型地层中的移动速度要明显快于H型地层.由于该极小值的存在使得由异常体带来的影响被掩盖，很难从剖面中看出异常体带来的响应畸变.从Ey分量的响应剖面可以很明显地看出低阻和高阻薄层对场值带来的影响，使得剖面曲线在异常层深度位置发生明显畸变.Ez分量的剖面曲线表现出非常明显的异常特征.上文分析得知，Ez分量在电性界面是不连续的，会发生电荷积累现象导致场值的大幅度减弱或增强.从图 11也能很明显看出这一特性，当遇到低阻层时，Ez场值会快速降低，使得剖面曲线发生内凹，而当遇到高阻层时，Ez场值会快速增大，使得剖面曲线发生外凸.分量对高、低阻薄层的反映也非常明显，对于低阻薄层，场值会发生快速的降低，而对于高阻薄层，场值则在该薄层深度范围内发生急速降低然后增强再降低的一个振荡变化过程.从分量的剖面曲线同样能够看到“返回电流”造成的极小值问题，但是其扩散速度要远小于Ex分量.该分量对异常电阻层也具有较明显的反映，但是对低阻薄层的反映能力要稍强于对高阻层.分量仅对低阻薄层具有一定的反映，而对高阻薄层的反映非常不明显.

综上分析可知，在所有六个电磁场分量中Ey、Ez、和分量对高、低阻薄层都具有较好的反映，其中尤其以Ez和分量的反映最为明显.而Ex分量由于“返回电流”带来的极小值影响，使得电阻率异常带来的影响不明显，不易被分辨；而分量仅对低阻薄层具有一定的反映，对高阻薄层很不敏感.

3.2 测深能力

传统的回线源地-井TEM一般不讨论对接收点下方目标体的探测.事实上，由于井中测量更接近目标体，且噪声水平更小，利用井中观测到的衰减信号有可能对下伏深部的未知目标体具有更好的探测效果，且能够实现相较于地面观测更大的探测深度.这里我们同样以H和K型地层为例，利用这两种模型与均匀半空间模型(电阻率为100 Ωm)之间的响应相对误差来分析地下电磁场各分量在不同深度处的测深能力，并与地面情况相对比.这里需要说明的是，不同深度处观测到的所有电磁场分量的幅值仅在“早期”具有差别，随着时间推移，“晚期”信号幅值趋于一致.当然随着深度的逐渐增大，这里的“早期”范围会越来越大.提及该点的目的是要说明，地下观测并不能明显提高晚期信号的强度.

图 15—20是各分量在地表(z=0 m)、深度400 m和深度800 m处与均匀半空间模型的相对误差曲线.其中由于Ey分量在均匀半空的地表场值为零，Ez分量在地面场值为零，因此对于这两个分量仅给出了地下两个深度处的曲线，接收钻孔的水平坐标为(250，500).下面我们依次分析各分量的相对误差曲线.地下观测的Ex分量的相对误差(图 15)，相较于地面情况在较早的时刻会有一个幅值很大的峰值，但这并不是异常电性层带来的，而是由前文提到的极小电场值造成的.将该峰值去掉后，我们会发现对于两种模型，三个深度处的相对误差幅值基本一致，也就是说地下观测Ex分量并不能显著提高它的测深能力.Ey分量仅考虑了地下两个深度处的曲线，从图 16可以看出深度800 m处的相对误差值要小于400 m情况，且H模型的相对误差极值要远大于K模型.Ez分量同样仅对比了地下两个深度的曲线，图 17表明无论是在H还是K型地层中两个深度处的误差曲线差别不大，误差极值基本一致，但是K型地层的极值要稍大于H型地层.由图 18a可见，分量对低阻薄层的探测能力与观测点深度的关系不大，三个深度处的误差极值差别很小，而且地表处的极值最大；但是对于高阻薄层(图 18b)，地表处的误差值则很小，随着深度增大，误差极值也越来越大，这是因为在高阻薄层内由积累电荷形成的所有等效垂直电偶极子在地表产生的总水平磁场分量为零，因此在地表观测不能得到高阻薄层的信息.分量由于“返回电流”的作用，地下观测得到的误差曲线也会存在幅值很大的峰值点(图 19).但是这与Ex分量的峰值情况存在三点不同，一是分量的峰值时刻要晚于Ex，二是分量的峰值时间范围要宽于Ex，三是H型和K型地层的峰值大小相差很大.因此，分量的这种误差峰值是有用的，表征了该分量对地下目标体的分辨能力.最后，分量的误差值是随着观测深度增加而增大的，但是变化幅度并不很大；同样H型地层的误差极值要远大于K型地层.

图 15 不同深度处水平电场Ex相对误差曲线 Fig. 15 The relative error curves of Ex component at different depth
图 16 不同深度处水平电场Ey相对误差曲线 Fig. 16 The relative error curves of Ey component at different depth
图 17 不同深度处垂直电场Ez相对误差曲线 Fig. 17 The relative error curves of Ez component at different depth
图 18 不同深度处水平磁场相对误差曲线 Fig. 18 The relative error curves of component at different depth
图 19 不同深度处水平磁场相对误差曲线 Fig. 19 The relative error curves of component at different depth
图 20 不同深度处垂直磁场相对误差曲线 Fig. 20 The relative error curves of component at different depth

综上分析可知，随着观测点深度增大，电磁场各分量对地下目标体的测深能力变化是不一样的.其中探测效果改善最明显的是水平磁场分量以及探测高阻薄层时的分量.

4 结论

电性源地-井TEM法将传统的地面电性源TEM法扩展成一种地面发射、地下接收的地-井工作形式.为了发展该新方法的施工技术、数据处理与解释，需要对地下瞬变场的基本特性进行分析，建立相应的理论基础，获得对该方法的初步认识.本文基于电性源地下瞬变场一维正演理论，对直角坐标系下的全部六个电磁场分量进行了研究.利用H和K型地层，对各分量在地下的扩散、分布、探测能力进行了详细分析，取得了如下两点主要认识：

(1) 地下瞬变场各分量的平面分布特征与地表情况类似，各个分量都会在某些特定的区域存在零值.但是由于地-井TEM一般仅在少量的钻孔内进行垂向移动观测，因此在设计发射源时，要确保接收钻孔不处于场值为零的区域；

(2) 地下瞬变场各分量的扩散特性决定了它们对地层的探测能力.Ex和分量在地下扩散时受“返回电流”的影响会出现变号现象，并导致场值极小值区域，其中Ex的这种现象尤为明显，使得异常体带来的影响被掩盖，不易被分辨；垂直电场Ez分量在电性分界面上不连续，会产生电荷积累现象，导致Ez场值的突变，使得该分量具有很强的分层能力.Ey、Ez、和分量对高、低阻目标体都具有较好的旁侧能力，而分量仅对低阻目标体具有一定的反映.地下观测对电磁场各分量测深能力的影响是不一样的，其中提高最明显的是水平磁场分量以及探测高阻薄层时的分量.

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