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《中南大学》 2010年
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TEM中宽频激励源及单脉冲测深方法研究

吴小平  
【摘要】:拓展深部资源是当前矿产勘查的战略方向,进行深部成矿理论和勘查新技术研究,是促进我国矿业发展的新任务、新挑战。危机矿山可接替资源找矿已成为中国经济持续快速协调发展的矿产资源保障的战略措施,是当前矿产资源预测评价与找矿的热点和前缘问题。危机矿山可接替资源评价与找矿具有矿山勘探开发程度高、地质勘探与矿山生产原始资料积累充分、评价与找矿向深边部三度空间发展的特点,其要求建立适应于危机矿山深边部及外围找矿的找矿创新体系与评价新理论、新技术和新方法。 时间域电磁测深方法是一种具有高分辨率、大探测深度的新方法,是地球物理勘探方法中的一个重要部分。 时间域电磁法的实际应用中,通常与激励源的强度及种类有关。一般喜欢采用阶跃波信号来做激励源,表面看来,其高频成份丰富,计算相对而言要简单,但从阶跃波激励源的频谱可以看出,阶跃波的频谱能量主要集中在低频部分(时间域的晚期),谱值范围大部分集中在10Hz级次以下,而且其频谱没有办法实现人工控制。对于时间域的观测方法,过早期(对应于频率域的高频段),由于一次场的藕合干扰,加上电磁场的趋肤效应,再加上阶跃波高频部分的低能量的激励作用,因此,效果不会是最佳的;而在过晚期(对应于频率域的低频段),虽然阶跃波的激励成份主要集中于此,但由于电磁场的快速衰减特性,电磁响应分析表明效果也不是最佳的。 寻找理想的激励源,对时间域方法非常重要。作者从分析激励源的频谱特征出发,提出了以时间域的δ函数激励源为基础的单脉冲电磁测深方法,它能在全频率范围内均匀激励,并可以获得准确的大地视电阻率随时间变化的规律。 我们知道,δ函数的频谱为一恒定值,从而由傅立叶级数可知,时间域的δ函数可以表示为频率域的谐变波函数。事实上,我们在电磁场的理论计算中,常常假定为谐波激励源的情况,也就是时间域的6函数激励。对于时间域的δ函数激励来说,由于它没有持续时间,也就是没有一次场的存续时间,而它的激励能量又是足够的大,可以充分的对系统进行激励,我们定义这种方式为单脉冲电磁测深方法。 作者在论文中详细推导了6函数激励源的时间域电磁相应,并定义了单脉冲电磁测深方法的视电阻率。从磁偶极子源和电偶极子源的实际激励方式出发,分别计算了均匀半空间的视电阻率和层状介质晚期视电阻率的值。通过与阶跃波激励源视电阻率图形的比较,发现单脉冲电磁测深方法的视电阻率更能反映大地的真实电阻率。 通过对不同脉宽的方波激励源的电磁响应分析,发现激励方波的脉宽越宽,电磁响应越接近阶跃激励源激励的电磁场响应,而激励方波的脉宽越窄,电磁响应越接近单脉冲激励的电磁响应。方波信号激励源具有阶跃波、方波和单脉冲三重性。作者建议根据条件的不同选择不同宽度的方波激励源来近似单脉冲激励源进行单脉冲电磁测深方法。 传统的时间域电磁测深方法大多采用方波的方式激励,而在资料处理和解释中又采用阶跃激励的理论。作者通过计算比较分析,发现这种处理方法在理论上就存在很大的不完备性。建议采用单脉冲电磁测深方法来处理和解释方波激励源的电磁响应更加合理实用。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P631.325

【参考文献】
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