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磁电法正演理论研究

作　者: 邓靖武
导　师: 魏文博
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 磁电阻率法磁激发极化法正演模拟有限差分
分类号: P631.325
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 406次
引　用: 4次
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内容摘要

磁电法是一种测量磁场的传导类电法勘探方法,它通过在传统电阻率法中将测量地面上两点之间的电位差改为观测磁场(总磁场强度和二次磁场强度)来分析异常分布规律并实现勘探目的。磁电法包括磁电阻率法和磁激发极化法。磁电法中观测的磁异常是由异常体中的传导电流引起,它主要取决于地质目标体的导电性和电化学作用。论文采用了有限差分数值模拟方法实现了磁电法的三维正演,并在正演模拟的基础上进行了相应的研究和探讨。通过正演模拟发现,磁电阻率法中的磁异常(即一次场或者是总场)幅值相对较大,而磁激发极化法中的异常场(即二次场)则小得多,二者在异常形态上不仅都能反映异常体的存在,而且在形态上与异常体——围岩之间相对高阻或相对低阻有较好的对应关系,但是从相对幅值上考虑,二次场与一次场(或者总场)的悬殊很大,这一点在实际工作中直接测量磁极化率时应该予以考虑。论文还根据数值模拟结果讨论了高、低阻屏蔽层的影响和区分组合异常的问题。在异常体上方存在局部的高阻屏蔽层时,由于高阻层对电流分布的影响会导致异常体内电流增大,从而产生的磁异常也会增大。而当高阻屏蔽层在平面上趋于无限大而且埋深较大时,这时因进入异常体的电流很小,甚至趋于零,所以地面上观测不到异常体产生的磁异常。在异常体上方存在低阻屏蔽层时,由于低阻层会吸引电流,从而导致通过异常体的电流减少,因此异常的幅值也会受到较大的影响。另外,在区分组合异常体方面,当组合异常体中异常单元与围岩之间有相反的电阻率差异,即相对高阻或相对低阻时,磁电法可以清晰地区分组合异常体,当异常单元与围岩之间电阻率差异相同时,磁电法则没有优势可言。因此,利用磁场强度来区分组合异常体需要结合异常体与围岩之间电性差异来考虑。

全文目录

第一章绪言  8-11
  1.1 磁电法研究意义和现状  8-9
  1.2 磁电法的特点  9-10
  1.3 论文的主要研究内容  10-11
第二章磁电法正演算法及数值模拟  11-37
  2.1 电位U 的计算  11-22
    2.1.1 电位满足的偏微分方程  11-12
    2.1.2 电位有限差分法数值模拟  12-18
    2.1.3 电位函数的边值问题  18-19
    2.1.4 电位有限差分中边值问题的处理  19-22
  2.2 电流密度的计算  22-24
    2.2.1 计算公式及其离散化  22-23
    2.2.2 电流边界条件的处理  23-24
  2.3 磁场的数值模拟  24-25
    2.3.1 离散方程组的导出  24-25
    2.3.2 磁场边界问题的处理  25
  2.4 磁极化率的计算  25-28
    2.4.1 等效电阻率法的应用  25-27
    2.4.2 磁极化率的整理和模拟  27-28
  2.5 系数矩阵的特点与存储  28-30
    2.5.1 电位系数矩阵的存储  28-29
    2.5.2 磁场系数矩阵的存储  29-30
  2.6 方程的求解  30-37
第三章磁电法正演  37-69
  3.1 磁电法的观测装置  37-38
  3.2 磁电法的基础理论  38-49
    3.2.1 点电源地表供电的电流磁场  38-44
    3.2.2 偶极电流源的磁场  44-49
  3.3 模型的磁电法异常  49-65
    3.3.1 数值模拟与解析结果的比较  49-56
    3.3.2 常见异常体数值模拟结果及分析  56-65
  3.4 异常幅值与观测装置的关系  65-69
第四章几个问题的深入探讨  69-83
  4.1 地表覆盖层的影响  69-76
    4.1.1 高阻屏蔽层  69-75
    4.1.2 低阻屏蔽层  75-76
  4.2 组合异常体的磁异常  76-83
    4.2.1 沿水平方向上高、低阻组合异常体  76-79
    4.2.2 高阻水平组合异常体和低阻水平组合异常体  79-83
第五章结论与建议  83-86
  5.1 结论  83-84
  5.2 建议  84-86
参考文献  86-91
致谢  91-93

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