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时间域激电二维正演研究

李小康  
【摘要】: 激发极化法是以岩矿石激电效应的物性差异为基础,通过测量大地视电阻率频谱或激电场时间衰变情况,寻找电性异常体,并利用各种参数评价异常体,进而解决相应地质问题的电法勘探方法。激电方法具有许多独特的优点,尤其在区分围岩与异常体导电性质差异较小的情况下具有较强的能力。为了更好的利用各种激电参数进行反演和异常体的评价,对其进行正演研究具有非常重要的意义。 在电法勘探中,大地的导电与激电效应可以近似的看作线性时不变的,岩石极化效应频散特性可以用Cole-Cole模型来表示。因此本文从其频率域的模型表达式出发,通过拉式变换得出其时间域表达式。根据D.Guptasarma提出的数字滤波算法,通过线性数字滤波器解决了此表达式中Γ函数的计算问题。另外,根据等效电阻率法,将各个地质体的真电阻率换成相应供电时间下的等效电阻率,使用对无激电效应的一次电位数值模拟方法来模拟体极化的时域总场值,进而计算得出了视极化率等参数。 有限元方法现在被广泛地用于电法勘探的正演数值模拟中,已经形成了成熟的理论体系和解决问题的过程。本论文由基本的点源二维地电问题出发,讨论使用有限元理论解决该问题的方法。根据时间域激电二维正演计算的要求,使用有限单元理论进行分析,编写了二维正演程序。然后,通过对比不同异常体模型的解析值或物理模拟值与正演计算值,对正演程序的精度和可靠性进行了验证。最后,讨论了Cole-Cole模型中频率相关系数c和时间常数τ的变化对于视极化率的影响。


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