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地下电性非均匀结构对地电场信号的影响 总被引：20，自引：1，他引：19
在数值模拟的基础上探讨了地下电性非均匀性问题对地电场信号的影响程度。这些影响主要包括地下电性非均匀体对天然电磁感应电场的影响和对产生于震源区附近的异常地电场的影响。结果表明, 地下电性不均匀体的电性特征与周围介质的电性特征差别越大, 则其对地电场的影响也会越大; 地下电性不均匀体的空间范围越大, 则其对地电场的影响也越大。在孕震区作为可能的电荷源模型中, 地下电性不均匀体的存在对电荷源所形成的异常地电场信号在地表的表现形式也有很大的影响。在地表所观测到的地电场异常空间分布不均匀性与地下电性不均匀体的空间位置有着密切关系。 相似文献
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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. 相似文献
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电偶极子依靠两个等量异号电荷的加速运动实现电磁场辐射,同样地,时变点电荷微元可以依靠单个电荷的加速运动产生电磁场。基于这种电磁场理论实质,本文开展了点电荷微元与偶极子源的时域电磁场响应对比研究。首先,给出三维导电空间点源的时间域位函数;然后,利用辅助位函数与电场、磁场响应之间的关系,给出均匀无耗全空间的点电荷载流微元时间域电场、磁场的表达式。并从阶跃关断时刻、近源区场、远源区场等方面对比分析全空间中两种源的异同。研究结果表明:在近源区,两种源产生的场差别较大;在远源区,两种源产生的场几乎相同。通过实际观测的数据和使用电偶极子源公式对简化模型计算结果的对比,认为点电荷微元场的空间分布更符合实际场源产生的电场、磁场分布特征。 相似文献
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局部畸变问题曾经困扰大地电磁资料反演解释几十年,大地电磁三维数值模拟技术的发展为剖析局部畸变特点和得到可靠的反演成像结果提供了技术基础。本文采用三维数值模拟成像方法对典型三维局部畸变模型进行模拟分析。三维数值模拟结果显示:电场分量垂直电性分界面的极化模式视电阻率曲线(对应二维情况下TM模式)在穿越低阻异常体界面时,曲线会先上移后下移,而在穿越高阻异常体界面时,曲线会先下移后上移,这与电性分界面处积累面电荷产生的二次电场有关。三维模型中XY模式、YX模式视电阻率和相位在三维异常体附近的水平变化是呈现近似垂向对称的,该现象与电场垂直跨越电性界面时视电阻率的变化规律是吻合的,当测线分别沿X方向和Y方向展布时,三维情况下的XY和YX模式分别对应二维情况下的TM模式。低阻小异常体对区域构造响应的畸变影响比高阻小异常体要严重。低阻小异常体对二维区域响应的两种极化模式视电阻率和相位都有非常明显的畸变影响,相比较而言对TE模式的畸变要大于TM模式,因此我们在做二维反演解释时,可优先考虑拟合TM模式数据。位于小异常体中心上方测点的三维畸变响应虽然与对应真实二维区域响应的差异比较大,但可以等效于某种二维模型响应,这种由局部畸变造成的假二维响应在实际野外数据的解释中是需要注意的。 相似文献
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在青藏高原东南缘,前人使用大地电磁探测和地震学方法得出的结果都揭示了可能存在部分熔融状态的地壳流,而这种地下熔融体与周围物质的作用可能引起了地下强电流异常,进一步导致地表地磁响应.基于连续的地磁观测,发现2018年7月31日在川滇块体周边出现大范围的地磁Z分量日变化短时畸变,畸变发生后100天内发生了4次5级以上地震.为了定量研究这一现象,本文基于Biot-Savart定理和采用SVD （Singular Value Decomposition,奇异值分解）的阻尼最小二乘法对地磁日变化短时畸变数据开展反演.结果显示：（1）以大地电磁测深给出的电性模型作为初始条件,反演得到的电流强度为3700~5000 A,有效深度为25~60 km;（2）地下畸变电流的空间分布位置和深度和地下电性高导体分布一致,与前人给出的地壳流位置吻合;（3）地壳流偶然微小运动可能引起了大范围的强电流,这种短时存在的高强度电流沿高导带分布,可能是地磁日变化短时畸变的源电流;（4）推测深部地壳流的运动具有传递应力作用,参与诱发了100天内发生多次5级以上地震.对源电流进行反演的定量化工作,以地下电流的方式佐证了可能存在地壳流. 相似文献
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从电偶源三维地电断面可控源电磁法的二次电场边值问题及其变分问题出发,采用任意六面体单元对研究区域进行剖分,并且在单元分析中同时对电导率及二次电场进行三线性插值,实现电导率分块连续变化情况下,基于二次场的可控源电磁三维有限元数值模拟.这个新的可控源电磁三维正演方法可以模拟实际勘探中地下任意形状及电性参数连续变化的复杂模型.理论模型的计算结果表明,均匀大地计算的视电阻率误差和相位误差分别为0.002%和0.0005°.分层连续变化模型的有限元计算结果表明,其与对应的分层均匀模型解析结果有明显差异.三维异常体组合模型以及倾斜异常体等复杂模型的有限元计算结果也有效地反映了异常形态. 相似文献
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海陆电性差异较大时空间电磁扰动导致电荷累积在海陆分界面,使不同观测台之间地磁垂直分量出现从数十秒到几小时的异常增大,即海岸效应.为了探索地电场的海岸效应,本文提出了磁暴引起感应电荷的累积计算方法,基于2015年3月17日开始的大磁暴期间地电场观测数据,估算不同时间尺度的地磁脉冲引起的表层电流矢量强度和表层电荷量.结果显示,海陆边界附近台站的表层电流矢量方向指向内陆,海岸效应的影响区域比前人数值模拟给出的范围大2倍以上;说明海陆边界带是电荷聚集的主要区域,且正电荷聚集在电阻率较高的一侧.在海湾区域的南北向海陆边界,东西向的表层电流密度和表层电荷密度大于南北向;在典型脉冲加载下,海湾区域的表层电荷累积明显大于半岛区域.本文定量描述了表层电流和电荷的海岸效应以及海湾区域电荷积累的特征,为近海区域的大地电磁数据校正、GIC估计等提供依据. 相似文献
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本文通过概率成像法、α中心法、遗传算法的有机结合, 实现了2-D电阻率层析成像非线性反演.首先,根据概率成像结果指示出的2-D地质异常体的相对电性和大致分布范围,合理地确定出α中心的位置与强度系数的变化范围.其次,以α中心法作为2-D地电结构的正演手段,采用遗传算法反演出各α中心的强度系数.在此基础上, 应用α中心法重新构建出地下介质电阻率的分布.通过对均匀半空间中赋存2-D地质异常体模型的反演试验, 获得了令人满意的结果. 相似文献
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围岩电阻率相当高的地区,低頻感应法的异常场,是由一次交变磁場在良导电的矿体或地貭体内引起的涡旋电流所形成的二次交变磁場。当围岩电阻率不很高时,由于一次电场的作用,在矿体与围岩的交界面上出現电荷,使围岩内产生电流,这电流所形成的磁場迭加到涡旋电流的磁場上,就引起围岩对异常場的影响。 相似文献
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Domenico Patella 《Geophysical Prospecting》1997,45(4):653-681
A new approach to self-potential (SP) data interpretation for the recognition of a buried causative SP source system is presented. The general model considered is characterized by the presence of primary electric sources or sinks, located within any complex resistivity structure with a flat air-earth boundary. First, using physical considerations of the nature of the electric potential generated by any arbitrary distribution of primary source charges and the related secondary induced charges over the buried resistivity discontinuity planes, a general formula is derived for the potential and the electric field component along any fixed direction on the ground surface. The total effect is written as a sum of elementary contributions, all of the same simple mathematical form. It is then demonstrated that the total electric power associated with the standing natural electric field component can be written in the space domain as a sum of cross-correlation integrals between the observed component of the total electric field and the component of the field due to each single constitutive elementary charge. By means of the cross-correlation bounding inequality, the concept of a scanning function is introduced as the key to the new interpretation procedure. In the space domain, the scanning function is the unit strength electric field component generated by an elementary positive charge. Next, the concept of charge occurrence probability is introduced as a suitable function for the tomographic imaging of the charge distribution geometry underground. This function is defined as the cross-correlation product of the total observed electric field component and the scanning function, divided by the square root of the product of the respective variances. Using this physical scheme, the tomographic procedure is described. It consists of scanning the section, through any SP survey profile, by the unit strength elementary charge, which is given a regular grid of space coordinates within the section, at each point of which the charge occurrence probability function is calculated. The complete set of calculated grid values can be used to draw contour lines in order to single out the zones of highest probability of concentrations of polarized, primary and secondary electric charges. An extension to the wavenumber domain and to three-dimensional tomography is also presented and discussed. A few simple synthetic examples are given to demonstrate the resolution power of the new SP inversion procedure. 相似文献
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Domenico Patella 《Geophysical Prospecting》1997,45(5):843-863
This paper is an extension of a previous study, in which the principles of self-potential ground surface tomography were outlined. The new arguments which are here set forth are the proper accounting for the topographic effects and a robust approach to global 3D tomography. The 2D case is initially considered in order to facilitate a full understanding of the new method. In order to gauge the topographic distortions, the concepts of slope effect and surface regularization are introduced, as suitable means to compute point by point correction factors of the measured self-potential data, prior to the recognition of the tomographic images of the primary and induced electric sources underground. The tomographic approach is then developed by introducing again the concepts of the scanning function and of the charge occurrence probability function, which were amply dealt with in the previous paper. The new approach to 3D global tomography means here the composition of charge occurrence probability functions related to any two orthogonal surface components of the natural electric field, in order to account fully for the total surface component of the self-potential field and hence to elicit the greatest amount of information. Two field examples are presented to show the full effectiveness of the proposed method. They refer, respectively, to a near-surface investigation for archaeological purposes and to a very deep investigation in an active volcanic area. 相似文献
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Out‐of‐plane effects in 2D borehole‐to‐surface resistivity tomography and applications in mineral exploration 
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下载免费PDF全文 In this paper, we discuss the effects of anomalous out‐of‐plane bodies in two‐dimensional (2D) borehole‐to‐surface electrical resistivity tomography with numerical resistivity modelling and synthetic inversion tests. The results of the two groups of synthetic resistivity model tests illustrate that anomalous bodies out of the plane of interest have an effect on two‐dimensional inversion and that the degree of influence of out‐of‐plane body on inverted images varies. The different influences are derived from two cases. One case is different resistivity models with the same electrode array, and the other case is the same resistivity model with different electrode arrays. Qualitative interpretation based on the inversion tests shows that we cannot find a reasonable electrode array to determine the best inverse solution and reveal the subsurface resistivity distribution for all types of geoelectrical models. Because of the three‐dimensional effect arising from neighbouring anomalous bodies, the qualitative interpretation of inverted images from the two‐dimensional inversion of electrical resistivity tomography data without prior information can be misleading. Two‐dimensional inversion with drilling data can decrease the three‐dimensional effect. We employed two‐ and three‐dimensional borehole‐to‐surface electrical resistivity tomography methods with a pole–pole array and a bipole–bipole array for mineral exploration at Abag Banner and Hexigten Banner in Inner Mongolia, China. Different inverse schemes were carried out for different cases. The subsurface resistivity distribution obtained from the two‐dimensional inversion of the field electrical resistivity tomography data with sufficient prior information, such as drilling data and other non‐electrical data, can better describe the actual geological situation. When there is not enough prior information to carry out constrained two‐dimensional inversion, the three‐dimensional electrical resistivity tomography survey is the better choice. 相似文献
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在利用不同的地球物理勘探方法对地下复杂介质成像时,因观测系统的非完备性及数据本身对某些岩石物性的不敏感性,单独成像的结果存在较大的不确定性和不一致性.对于地震体波走时成像与直流电阻率成像,均面临着成像阴影区问题.对于地震走时成像,地震射线对低速区域覆盖较差形成阴影区,造成低速区域分辨率降低.对于电阻率成像,电场线在高阻区域分布较少,造成高阻区域分辨率较低.为了提高地下介质成像的精度,Gallado和Meju(2003)提出了基于交叉梯度结构约束的联合地球物理成像方法.在要求不同的物性模型拟合各自对应的数据同时,模型之间的结构要求一致,即交叉梯度趋于零.为了更有效地实现基于交叉梯度的结构约束,我们提出了一种新的交替结构约束的联合反演流程,即交替反演不同的数据而且在反演一种数据时要求对应的模型与另一个模型结构一致.新的算法能够更容易地把单独的反演系统耦合在一起,而且也更容易建立结构约束和数据拟合之间的平衡.基于新的联合反演流程,我们测试了基于交叉梯度结构约束的二维跨孔地震走时和直流电阻率联合成像.合成数据测试表明,我们提出的交替结构约束流程能够很好地实现基于交叉梯度结构约束的联合成像.与单独成像结果相比,地震走时和全通道电阻率联合成像更可靠地确定了速度和电阻率异常. 相似文献
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井间电磁（EM）成像系统的技术目标是实现井间电学特性的直接测量,并提供井间电阻率的二维及三维图像.从1997年开始,胜利油田与美国EMI公司合作,开展了EM技术的应用与研究,主要是通过大型、系统的现场试验,在大井间距的条件下,进一步验证仪器的性能,进行油藏研究的适用性和可行性分析;以系统的现场实测数据为依据,加快成像处理方法和软件的开发;开展穿透金属套管井的EM试验,探讨金属套管条件下的电阻率成像方法。两年来,利用EMI提供的XBH2000型测量系统,对胜利油田典型的低电阻率砂泥岩剖面,成功地进行了3对井、10个井次的试验。试验证明了仪器性能的可靠,取得了测量重复性好、系统完整的井间EM数据.并反演得到电阻率成像,在分析井间油气分布和油层开采动态方面,取得了良好的地质效果. 相似文献
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化极转换是磁异常解释的重要基础,为了克服在地磁纬度较低的地区尤其是磁赤道附近化极不稳定的问题,出现了多种化极方法．本文基于概率成像技术提出了一种等效物性的反演方法,实现对地下等效场源的反演成像,取得了对低纬度磁异常稳定化极的效果．化极反演中逐次对剩余异常进行反演成像,实现由概率模型到物性模型的复杂映射,避免了类似反演中需要大型方程组求解等问题,并将概率模型的构制、物性参数的反演和反演评价有机地集成到一起,加速了反演成像的进程,使反演成像速度与目前概率成像的计算速度达到可相比拟的程度．对理论模型和实际资料的计算表明,该方法对低纬度磁异常化极处理是稳定有效的,而且可以较好地压制噪声干扰,能够在噪声干扰条件下进行反演化极． 相似文献