Проведение магнитно-теллурического зондирования при помощи аппаратуры компании Phoenix Geophysics Ltd
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ческих методах, также как и в методах ВЭЗ или ДЗ, является сложной интегральной характеристикой объема, поглощающего поле. Вместе с тем в модели Тихонова - Каньяра может быть дана достаточно простая физическая интерпретация этого понятия, поясняющая связь кажущегося сопротивления с истинным распределением сопротивлений в слоистом разрезе.
Для выяснения этой связи обратимся к первым двум уравнениям Максвелла, на основании которых для плоской волны в соответствии с формулами и можно записать:
dEx/dz = i??0Hy;
?n dHy/dz = Ex;
где ?n = 1/?n - одномерное распределение удельных электрических сопротивлений в разрезе.
Умножая левую часть на правую часть и, наоборот, правую часть на левую часть, запишем:
Внося в левой и правой частях последнего равенства поля Ex и Hy под знак дифференцирования, получаем:
Сокращая множители Ѕ и интегрируя по z от 0 до ?, записываем
Подставляя в, а затем в, находим
В модели Тихонова - Каньяра земля состоит из N однородных слоев. Следовательно, разбивая интеграл в правой части на сумму интегралов по каждому однородному слою, получаем:
,
qj =
Таким образом, кажущееся сопротивление есть средневзвешенное сопротивление земных слоев. Чем сильнее магнитное поле поглощается внутри слоя, тем больше вес ¦qj¦ слоя. Основной вклад дают слои, охваченные скин-эффектом. Высокопроводящие слои проявляются лучше плохопроводящих слоев, так как в первых наблюдается более сильный скин-эффект. С понижением частоты скин-эффект ослабевает в верхних слоях, поэтому их влияние уменьшается, а влияние более глубоких слоев увеличивается.
Описанные выше свойства импеданса и кажущегося электрического сопротивления позволяют сформулировать основную идею метода магнитотеллурического зондирования, предложенного А.Н. Тихоновым и Л. Каньяром в начале 50-х годов.
Метод заключается в регистрации на поверхности земли в некоторой точке горизонтальных компонент магнитотеллурического поля и вычислении по ним импеданса Тихонова - Каньяра. По определенному указанным образом импедансу вычисляется кажущееся сопротивление ?к как функция частоты ?.
Основной задачей интерпретации полевых кривых МТЗ является восстановление одномерного распределения сопротивлений в разрезе ?к по параметрической зависимости ?к от ?.
В модели Тихонова - Каньяра, являющейся основной в теории магнитотеллурических методов исследования, внешнее электромагнитное поле описывается плоской волной, вертикально падающей на границу раздела земля - воздух. Эта модель позволяет разработать теорию магнитотеллурических зондирований горизонтально-слоистых геоэлектрических сред. Вместе с тем важно научиться решать задачу о распространении поля произвольной системы магнитосферно-ионосферных токов в горизонтально-слоистой среде. Эта задача имеет фундаментальное значение как в теории магнитовариационных методов, так и при электромагнитных зонированиях с контролируемыми источниками, поскольку дает основу для нахождения нормального электромагнитного поля, под которым понимается поле произвольных внешних источников в одномерной модели Земли.
1.6 Электромагнитное поле в горизонтально-неоднородной среде
Реальный разрез Земли неоднороден как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, поэтому для построения достаточно полной теории магнитотеллурических методов геофизических исследований необходимо изучить основные закономерности распределения МТ-поля в неоднородных проводящих средах
1.6.1 Понятие о внешней и внутренней, нормальной и аномальной частях электромагнитного поля
Рассмотрим модель, в которой проводящая земля при z = 0 граничит с однородной непроводящей атмосферой распределение электропроводности в земле может быть представлено в виде
где ?n - нормальное распределение электропроводности, характеризующее N-слойный горизонтально-слоистый разрез; - аномальные электропроводности, равные отклонению сопротивления неоднородной области D от нормального разреза,
, .
Поле в модели возбуждается сторонними магнитосферно-ионосферными токами, распределенными с плотностью в области Q в верхнем полупространстве.
Важное значение в теории электромагнитной индукции в земле имеют понятия внешнего и внутреннего поля.
Определение 1. Поле сторонних магнитосферно-ионосферных токов в отсутствии проводящей земли называются внешним полем. Оно обозначается .
Определение 2. Часть полного поля, создаваемая теллурическими токами, индуцированными в проводящей земле, называется внутренним полем: .
Таким образом, полное электромагнитное поле в модели может быть представлено в виде суммы внутреннего и внешнего полей:
;
При этом уравнения внешнего поля имеют вид
;
Для описания электромагнитного поля в рассматриваемой модели наряду с разложением можно использовать представление полного поля в виде суммы нормального и аномального полей:
;
Определение 3. Поле сторонних магнитосферно-ионосферных токов , возбуждаемое в нормальном, горизонтально-слоистом разрезе земли ?n, называется нормальным полем.
Определение 4. Часть полного поля, возникающая за счет избыточных токов , текущих в неоднородной области D, называется аномальным полем.
Уравнения нормальног?/p>