第2章 地球曲率对LMT资料的影响研究
大地电磁测深法（MT）是从导电性的角度研究地壳和上地幔结构不可缺少的地球物理探测方法，于20世纪50年代初期由Tikhonov（1950）和Cagniard（1953）分别提出。它是一种被动场源的电磁测深方法，以天然电磁场为场源，当交变电磁场以波的形式在地下介质传播时，由于电磁感应作用，地表观测相互正交的电场和磁场将包含地下介质视电阻率分布的信息。同时，由于电磁场具有趋肤效应，因此不同周期长度的电磁场信号具有不同的穿透深度，这是大地电磁测深法的基本原理。所以，通过研究大地对不同长度周期的大地电磁场的频率响应，可以计算研究地下电性结构。
宽频带大地电磁测深法存在的一个很关键的问题是缺乏有效的低频或超低频信号，因此无法获得足够的深部信息，导致不能清晰地反映深部地质体特别是低阻高导层的厚度和底界。长周期大地电磁测深法（LMT）是对宽频大地电磁测深法的补充和扩展，是从导电性角度研究地壳和岩石圈结构不可或缺的方法之一。实践表明，LMT技术能够弥补大地电磁测深法对低频响应的不足，可记录到长达2 ×104 s的低频大地电磁信号，其探测深度可达下地壳乃至岩石圈底界面。随着深部探测特别是岩石圈深部研究的需要，近年来，LMT技术开始在国内得以逐步应用，但是从MT方法扩展到LMT方法，在应用上有些问题需要考虑。在MT方法中，我们假定地面是平面，把地球外部的电磁波看作垂直入射的平面波。研究结果表明（Wait，1954；Price，1962；Madden，1964；Dmitriev，1979），对于地壳和上地幔这一深度范围内的探测，场源的平面波模型和水平层状介质模型是适用的。为了探测地球更深部的电性结构，地球的球状形态可能会对LMT电磁场响应产生影响，可能会导致反演结果的可靠性降低，因此需要在层状球体介质模型下探讨地球曲率的影响。前期工作中，部分研究者（Wait，1962）研究了在周期小于103s的情况下，地球曲率对大地电磁测深法的影响，而Srivastava（1966）通过计算平面波入射到均匀球体和平面波入射到层状介质球体的视电阻率和相位曲线，并和平面波入射到水平层状介质且考虑了场源效应的计算结果进行比较，认为对于周期小于1天的电磁波，可以忽略地球曲率的影响。
本章主要研究基于层状球体介质模型的长周期大地电磁正演理论，计算了若干典型的理论模型，重点分析了地球曲率对长周期大地电磁响应的影响，为后续章节LMT资料处理和反演解释提供理论依据。