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电磁测深中极值的研究及其应用

作　者: 余友
导　师: 何继善
学　校: 中南大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 假极值小极值地电信息应用意义大地电磁测深(MT)和可控源大地电磁测深(CSAMT)
分类号: P631.325
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

大地电磁测深(MT)和可控源大地电磁测深(CSAMT)是近几十年发展起来的电磁勘查方法,以其探测深度大而受到青睐。MT测深和CSAMT测深视电阻率曲线,其左支(前支)振荡地趋近于上部层电阻率,振荡的右端(低频端)有一个振幅最大的振荡峰值(但比非均匀大地视电阻率曲线的最大绝对值小很多),过去人们大多称它为“假极值”。也可以(如A.A.Kaufman和G.V.Keller)称之为“极值”并注意到其中含有的部分地电信息。“假极值”含有关于地电断面的比较信息,假极值不假!故本文将这一振幅最大峰值称为“小极值”。本研究是国家自然科学基金重大仪器专项广域电磁法研究的一部分,论文以大地电磁测深和可控源电磁测深的理论公式为基础,以二层、三层及四层断面为例,编程计算了一系列不同断面类型、不同地电参数的视电阻率曲线。通过正演模拟,比较、分析了上述小极值的出现频率、曲线特征、幅度大小与断面参数的关系,发现小极值的这些特征含有关于地电断面参数的比较丰富的信息。对于简单的地电构造(如二层断面),根据视电阻率曲线的左支(前支)渐近线和小极值特征,能够提取到关于断面参数的全部信息。对于比较复杂的地电构造(如三层甚至更多层断面),根据视电阻率曲线的左支(前支)渐近线和小极值特征,能够提取到关于断面上部的部分参数信息,为提取全部断面信息提供有力的约束条件,提高解释的准确性和稳定性。给出了提取上述信息的具体方法。本文关于“假极值不假”,应该称之为“小极值”的观点,关于小极值特征含有地电断面丰富信息的观点以及提取断面信息的具体方法,是一种新的尝试。充分利用MT和CSAMT测深视电阻率曲线左支(前支)和小极值特征,在电磁法勘探的野外工作和室内解释中具有非常重要的实用价值和经济意义。对于简单的地电构造(如二层断面),能够在少观测(或不观测)视电阻率曲线低频段的条件下,获得断面的全部参数信息,大大减少野外观测和室内解释的工作量,节省时间和成本,提高工作效率和经济效益。对于较为复杂的地电构造(如三层或更多层断面),能够在缺少视电阻率曲线低频特征的前提下,利用视电阻率曲线左支(前支)和小极值特征,较可靠地获得断面上部的若干信息,为获取断面全部信息提供有力的约束条件,减少推断解释的未知因素,提高解释的准确性和稳定性,节省时间,提高效率。最后通过实例与前人作出的解释和钻井控制的地质断面相比得出利用极值特征作出的解释效果理想。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章前言  10-22
  1.1 国民经济快速发展对勘查地球物理的要求  10
  1.2 电磁测深的历史回顾与小极值问题的研究现状  10-18
  1.3 本文的主要内容与章节安排  18-22
第二章电磁测深的基本原理  22-65
  2.1 大地电磁测深法的基本原理  22-32
    2.1.1 大地电磁阻抗的基本概念  22-24
    2.1.2 二层地电断面的阻抗与视电阻率  24-27
    2.1.3 三层地电断面的阻抗与视电阻率  27-30
    2.1.4 N层介质阻抗的递推公式  30-32
  2.2 可控源电磁法的基本原理  32-56
    2.2.1 均匀大地表面上水平电偶极源的电磁场  32-40
    2.2.2 二层大地表面上电偶极源的电磁场  40-47
    2.2.3 三层大地表面上电偶极源的电磁场  47-54
    2.2.4 多层大地表面上电偶极源的电磁场的递推公式  54-56
  2.3 可控源电磁法的基本原理(二)  56-65
    2.3.1 二层大地上的垂直磁偶极源  56-59
    2.3.2 多层大地上的垂直磁偶极子  59-64
    2.3.3 小结  64-65
第三章电磁测深中小极值的数值模拟与分析  65-93
  3.1 MT法小极值的数值模拟与分析  65-81
    3.1.1 均匀大地上MT法视电阻率的计算公式与特征  65-66
    3.1.2 二层大地上MT法视电阻率的计算公式与小极值特征  66-70
    3.1.3 二层断面参数与小极值的关系  70-72
    3.1.4 三层断面小极值特征及其意义  72-77
    3.1.5 三层以上断面的小极值  77-80
    3.1.6 小结  80-81
  3.2 CSAMT中小极值的数值模拟与分析  81-93
    3.2.1 二层大地上CSAMT法视电阻率的计算公式与小极值特征  82-87
    3.2.2 三层断面小极值特征及其意义  87-90
    3.2.3 三层以上断面的小极值  90-91
    3.2.4 小结  91-93
第四章从极值提取地电信息的应用  93-99
  4.1 伊通盆地井旁MT测深极值提取地电信息的实例  93-97
  4.2 CSAMT测深极值提取地电信息的实例  97-98
  4.3 本章小结  98-99
第五章结论与建议  99-103
  5.1 结论  99-101
  5.2 进一步开展电磁测深小极值研究的建议  101-103
参考文献  103-113
附录  113-121
致谢  121-122
攻读学位期间主要的研究成果  122

电磁测深中极值的研究及其应用

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