变化排列的水平电偶极子源,在不同天然气水合条件下对海底电磁感应有何作用？
受控源电磁（CSEM）方法已成为天然气水合物勘探的先进新技术之一。在操作过程中，一对偶极子源被放置在附近的一个位置在连续传输多模电流脉冲时被拖动以移动的海底。
同时，固定在海底测量网络上的接收偶极子电极接收电场的信号。传输源的激励和测量网络的采集是完全同步的。通过对动态源和测量网络的筛选，得到了海底天然气水合物感应的电场信息。
调查案例表明，大多数天然气水合物呈薄床状，大致平行于海底，图1显示了海底天然气水合物的一维模型。海底由四层组成: (1)典型电阻率值为0.3 2·m(2)覆盖层，海底沉积物，电阻率1.0 Q·m; (3)高电阻率的天然气水合物，如国外文献报道的测井井出现高异常，(4)高电阻率层以下电阻率较低的无限乡村岩。
虽然有天然气水合物的地区的真实地质条件可能比这个模型更为复杂，但它们通常具有类似的电场响应特征。
从频域中设置的麦克斯韦方程开始，将源分为横向电(TE) 模式和横向磁 (TM) 模式。假设源位于层之间，并考虑波向上和向下反射的情况，分别得到了两种模的矢量势 (舍库诺夫势) 的通解。
天然气水合物对水中激发电偶极源的电场响应的时空分布，这些响应随供给频率、海水深度、覆盖厚度和电阻率等因素的变化而变化。
除图中已表示的电阻率值外，其他参数有:海水水深1 000 m; 覆盖厚度1 000 m; 高阻层厚度100 m; 传输频率0.25 HZ，源偶极电极矩 (传输电流X偶极电极长度)10 000 A·m。
假设一种特殊情况，不失去一般性，场源只向x方向移动，因此存在E,0.在这种情况下，只有E,是计算。当一个参数被改变时，其他的参数都保持不变。
图2表示模型对传输频率0的电场响应。10 - 1.00 Hz.说明在相同的传输接收距离(以下简称D) 条件下，电场响应幅值E的衰减，随着频率的增加而加速。对于相同的传输频率当传输-接收距离增加时，E,变得更小。
当传输电流为100A时，传输偶极子和接收偶极子的长度分别为100 m和10 m,电偶极矩为2X105A·m2，测量到的电势为10- 11 105v。
当电偶极子源距离地面0-50m时，所有D值的振幅值和电场响应形式几乎相同。这意味着所有测量点的电场振幅值变化不大。
当D小于7.5 km时，E的值，对于海拔0-50m，要小于海拔100 m，而当D超过7.5 km时，比较正好相反。这表明，在所有测量地点的场源的起源开始发生变化。
这意味着在对天然气水合物的调查中，电偶极子源并不一定被放置在非常靠近海底的地方。
电场对海水深度变化的响应如图4，当海水小于1500 m时，在相同的D值下，电场振幅值与水深i呈负相关。e.海水越浅，电场振幅就越大。
在相同的海水深度下，小D值(0-2km) 范围内的电场振幅值随D呈指数增长而下降:而在中间D值(2-10km) 范围内，它随D的增加而呈线性下降。
当水深超过1 500 m时，电场振幅并不随水深的增加而衰减而是趋于一个近30°的渐近线。下面将对这一现象进行物理分析。
如图5当电偶极子被拖动移动并传输电流脉冲时测量电极偶极子可以接收来自海底以下水合物的反射波以及从空气折射的空气波而传输偶极子附近的那些偶极子也可以接收到来自发射机的直接波。
当海水高达几百米时，电场的振幅是水深几千百米时的几倍。原因是由于海水较浅，空气波的能量较大，使得电场振幅较高。随着水深的增加，空气波逐渐衰减，其对电场的影响也逐渐减小。到一定的水深(约1 500米，图4)时，空气波的影响几乎为零。
以上的分析可以得出以下推论。(1)对于相同的D值，电场振幅随水深的增加而减小。但这种减少是由于空气波能量的减少，而不是来自气体水合物的反射波的减少。
因此得出以下结论，随着水深的增大，电场响应的有用信息也不会丢失。相反，响应的信噪比甚至被提高了。因此，在水深1 500 m处的勘探结果应优于在较浅水深处的勘探结果。
对于一个小的D值，i。e.在转折点附近的0-2km处(图。4)，虽然电场幅值较大，但其主要分量是来自传输源的直接波，如图所示。
同样，较大的电场幅值并不意味着高信噪比。将海底水平电偶极源动态激励和海底接收器静态阵列应用于天然气水合物的勘探，在技术上是可行的。理论分析表明利用电偶极-偶极场源可以揭示海底以下的薄层结构，其天然气水合物近似水平分布和高电阻率的特点有利于该方法的应用。
在浅水海域进行电磁探测时，观测结果会受到海浪引起的电磁噪声的干扰和空气波的影响。有证据表明，海浪运动切断了自然电磁场的磁线，可能会产生一些假异常。
