计算视复电阻率的新的近似公式

本文推导并评价了一个新的计算视复电阻率的近似公式,其视振幅表达式为|ρs（ω）|≈ρs（ω）|ρs（ω）=ρs（ω）|,视相位表达式为φs（ω）≈sum from i=1 to n（Bi（ω）φi（ω））,这里Bi（ω）是按各介质复电阻率振幅计算的稀释系数。此近似公式比迄今为止已发表过的同类近似公式都精确,可在频率域激电法数值模拟计算视复电阻率时应用。     

多层地电断面视电阻率的高精度计算

目前地电的方法在我国已应用到地震预报的研究中,为了了解与地下力学场变化相联系的地电变化,需要了解台址下勘探体积内的电阻率分层情况,从而正确地认识各种影响因素对地电阻率的作用。     

裂隙非均匀分布岩石中的电位及视电阻率计算

计算了在均匀高阻介质中含有低阻裂隙的岩石的电场分布，并由此推导出裂隙非均匀分布的岩石中视电阻率的计算公式．结果表明，裂隙的埋深、规模、走向（平行或垂直视电阻率测线）以及真电阻率等，对视电阻率的观测和计算结果都有不同程度的影响．本文结果对视电阻率法用于地震分析预报提供了一种有效的计算方法．      

层状方位各向异性介质的视电阻率计算

从电性各向异性的欧姆定律出发，推导了直流电法层状方位各向异性介质中的电位分布、边界条件及视电阻率计算公式．以四极对称装置系统为例，对具有相同各向异性系数的4层模型采用核函数递推法作了理论数值模拟，得到了不同方向的电阻率测深曲线及其等值线形态．结果表明理论公式是正确的，测深曲线既反映了分层介质的电阻率差异，又反映了各层中电阻率的各向异性特征．      

一种真复电阻率谱参数的求解方法

本文建立了地下半空间中存在二种可极化介质时,真谱与视谱间一种新的关系式,它将视谱直接以待求的真谱参数表出,而无需任何中间量的介入.在此基础上利用改进的广义逆法实现真谱的反演.文中以四种简单地电模型为例,考察了极化体形态、规模、产状、埋深、测点位置、装置类型和大小以及极化体相对围岩的电阻率不同时的反演效果.结果表明,只要初值选择合适,真谱参数的反演效果是良好的.     

一种真复电阻率谱参数的求解方法

本文建立了地下半空间中存在二种可极化介质时,真谱与视谱间一种新的关系式,它将视谱直接以待求的真谱参数表出,而无需任何中间量的介入.在此基础上利用改进的广义逆法实现真谱的反演.文中以四种简单地电模型为例,考察了极化体形态、规模、产状、埋深、测点位置、装置类型和大小以及极化体相对围岩的电阻率不同时的反演效果.结果表明,只要初值选择合适,真谱参数的反演效果是良好的.     

两次大震的视电阻率各向异性特征

对1976年松潘7．1级和唐山7．8级地震的地电阻率变化及各向异性特征作了较全面的分析,并从理论上作了一定程度的解释。结果表明,震前地电阻率变化的各向异性是客观存在的,各向异性主要有两种表现,一是不同台站的方位性差异：二是同台不同测向的差异。这种各向异性主要外观因素是台站的震中距、方位、测向、介质的力学因素和地震本身的机制;内在因素主要是原生裂隙的膨胀、闭合和排列、新生裂隙或破裂的发育、贯通、排列受应力场的作用。     

人工洞室上直流电阻率法视电阻率的异常特征

直流电阻率法装置种类较多,根据实际地质条件选用不同的装置类型,通过对探测结果进行综合对比分析,可全面地反映地下洞室赋存状态。通过对一地下人工洞室进行多种装置类型直流电阻率法勘查,综合分析了各种装置类型探测结果的视电阻率异常特征,并论述了直流电阻率法探测地下人工洞室的有效性。     

航空瞬变电磁法的全时域视电阻率计算方法

鉴于ATEM数据量大质低的特点,视电阻率仍是最有效而直观的参数.本文给出了适用于ATEM多种观测条件下(包括各种装置类型,发送波形,关断电流等情况)的全时域视电阻率的计算方法,并对典型层状大地模型的理论瞬变电磁响应作了全时域视电阻率及其对应等效深度的计算.结果表明,全时域视电阻率随等效深度变化的曲线可定性反映地下介质电性特征,并可近似估计低阻或高阻层上界面深度.对于非单调下降的瞬变电磁曲线,该方法也能取得较好的计算结果.     

随深度指数变化的视电阻率解

从横向均匀介质满足的基本方程出发,得到视电阻率核函数的一阶非线性微分方程,通过方程求解,并利用滤波系数法容易得到电阻率随深度任意变化的视电阻率问题。当各层介质电性结构随深度呈指数变化时,还可得到各层之间核函数的递推关系,这对实际介质的正反演问题都有重要意义和应用价值。     

A Robust Two-Step Inversion of Complex Magnetotelluric Apparent Resistivity Data

Though two-dimensional inversion is now a standard procedure, interpretation of magnetotelluric (MT) data under the assumption of isotropic and one-dimensional structures is a valuable procedure for a first step interpretation of exploratory and solid earth geophysics investigation data. Because its interpretation requires an efficient inverse modelling, we propose and evaluate an inversion procedure, which consists of two steps. Both steps employ jointly the modulus and the phase of the apparent resistivity function. The first one consists of the use of the asymptotic Bostick-Niblett approach. The second employs the result of the inversion obtained in the first step as a starting model to initialize the linearized inversion performed using a multiple re-weighted least-squares approach. We applied the analysis both to synthetic data and to field data from the Parana Basin in Brazil. The results show that the inversion procedure presents a faster convergence without loss of accuracy, increases the resolving power of the MT technique, and may improve its capability to delineate conductors up to a depth of one hundred kilometers. Therefore a reasonable interpretation of the data employing one-dimensional model can be achieved even in the presence of relatively noisy data, and under conditions that slightly violate the premise of lateral homogeneity.     

开展小极距井下地电阻率观测的可行性分析

目前,我国用于地震监测的地电阻率观测面临着两个难题:①测区范围较大导致台网稀疏且分布不均匀;②易受环境干扰。本文结合台站实际的地下电性结构,采用地电阻率解析表达式和有限元数值分析方法,对开展小极距井下地电阻率观测的可行性进行了讨论。结果表明:小极距井下观测方式能有效抑制地表电性异常体类干扰和年变化的影响,也能记录到地表大极距观测和井下大极距观测所能记录到的震前异常变化。小极距井下观测能大幅减小布极区范围,有助于地电阻率的足密度组网成场观测,可为解决目前地电阻率观测面临的难题提供一种可选方案。     

含裂隙介质中的视电阻率各向异性变化

我国50多年的视电阻率连续观测结果表明,大地震前近震中区域的视电阻率呈现出与主压应力方位有关的各向异性变化,即：垂直于主压应力方向观测的变化幅度最大,平行方向最小或不明显,斜交方向介于二者之间.目前我国定点台站视电阻率观测的探测范围主要在浅层沉积层以内,通常含有较多的含水裂隙.本文将地下岩土介质简化为由固体基质和含流体/气体裂隙组成的固液气三相介质,且基质、流体和气体具有标量形式的电阻率,推导出了包含基质和流体电阻率、裂隙率、饱和度和裂隙面积率因子的电阻率张量表达式.以裂隙的扩展/闭合表示应力作用下裂隙的变化,得到了电阻率随裂隙变化的微分形式,电阻率变化对裂隙体积变化放大系数的表达式和裂隙横向变化对纵向电阻率影响的横向权系数的表达式.在此基础上得到了介质电阻率和视电阻率的各向异性变化特征：对于含水裂隙介质,无论裂隙如何变化,均是最小主轴方向电阻率的变化幅度大于其他方向;对于含水孔隙介质,沿孔隙主要变化方向的主轴电阻率变化幅度大于其他方向.对于各向异性变化,视电阻率和介质电阻率存在π/2的方向差异.相较于含水岩石,无水岩石介质电阻率的各向异性变化不显著.本文提出的电阻率表达式可以对实验室和野外实际观测的许多结果做出合理的解释.

     

自适应变化幅度方法提取直流视电阻率中短期异常

本文提出一种自适应计算变化幅度的方法,用于提取直流视电阻率中短期异常。采用傅立叶滑动方法计算日均值或月均值曲线的年变化成分,将观测值减去年变化得到去年变数据;之后采用小波分解方法提取去年变数据的趋势变化,以去年变后曲线每一次穿过趋势线时的观测值为起点,计算之后数据相对于该起点值的变化幅度,并采用整个分析时段内变化幅度的2.5倍累计均方差均值作为异常阈值线。该方法有效缓解了在传统原始曲线分析中对异常起始时间的界定问题;基于多年常态变化幅度的异常阈值线,可用于提取变化幅度低于现有异常阈值1%的中短期异常。     

晋冀蒙交界及附近地区小极距井下地电阻率观测装置设计

为提升2022年北京冬奥会期间地电阻率测项的震情保障能力,将对晋冀蒙交界及附近区域的宝昌、集宁、阳原、大同、代县、临汾、通州和平谷8个台站在原有观测基础上增加具有全空间性质的小极距井下地电阻率观测。本文根据台站钻孔岩芯剖面和电测深数据反演测区水平层状电性结构,利用介质对地电阻率观测的影响系数方法,计算影响系数随极距和埋深的变化,选择合适的极距和埋深,使浅层介质对地电阻率观测的影响尽可能小,使目标层位对观测的贡献尽可能大,减少浅层介质对观测的影响。由此得出了各台站观测极距及埋深等装置系数,在此基础上完成了8个台站观测装置的方案设计。     

地电阻率观测常见变化形态及其可能原因分析

地电阻率连续观测中常见的变化形态有长趋势变化、年变、日变化、阶跃、高频扰动、快速下降/上升、年尺度持续性下降/上升变化等形态,且多种形态通常相互叠加在一起,构成观测曲线复杂的变化形态。本文结合地电阻率观测基本原理、地电学科多年的研究成果和异常核实工作,尝试对地电阻率观测中常见变化形态可能的产生原因进行分析和总结,以期为异常分析和震情跟踪提供一定的参考。     

2013年芦山MS7.0地震前甘孜台地电阻率变化分析

甘孜台地电阻率N30°E测道观测资料自2011年7月开始出现趋势上升变化,N60°W测道地电阻率则从2012年出现趋势上升变化.2011年测区原317国道实施扩建工程,N30°E测道测量电极分别向供电极方向移动10m.采用甘孜台电测深曲线以水平层状模型反演了测区的电性结构,理论计算表明,测量电极的移动将会引起N30°E测道4Ω·m的上升变化,扣除这部分变化后,甘孜台两测道观测值于2012年同步上升.以水平层状模型计算了甘孜台两测道各层介质的影响系数,两测道浅层两层介质影响系数均为负,能合理地解释甘孜台地电阻率在雨季降水量增加时观测值上升、旱季降水量减少时观测值下降这一“夏高冬低”的年变现象.建立三维有限元模型计算了317国道拓宽部分对观测的影响,计算结果表明,拓宽部分仅能引起N60°W测道约0.15Ω·m的下降变化和N30°E测道约0.1Ω ·m的上升变化,其对观测的影响非常小.同时2013年1月甘孜台两测道年变低值显著高于2008年以来各年的年变低值,在芦山地震前呈同步的上升变化,但是与汶川地震前的下降变化相反,因此甘孜台自2012年的趋势上升变化是不是芦山地震的前兆异常还难以确定.     

基于断层虚位错模式讨论2008年汶川MS8.0地震前视电阻率变化

2008年汶川M_S8.0地震前,距震中450km范围内有7个视电阻率台站运行,震前记录到了不同形态和幅值的变化。本文采用断层虚位错模式,在模型中将汶川地震同震滑动位移按大小相等但方向相反的方式进行加载,计算震前产生这些同震位错所需积累的应力应变分布。计算结果表明：在100m深度,震前正应力和剪切应力主要积累区域位于龙门山断裂带两侧约100km范围内,最大应力变化量为0.5MPa;体应变积累区域与应力积累区域基本一致,最大应变值为10^-5,显示这些区域在震前存在较高的挤压应力应变积累,而在这些区域外,应力应变积累程度较低。成都台和江油台位于震前主要的应力应变挤压积累集中区域,视电阻率观测数据均为震前下降-准同震阶跃-震后回升,与震前应力应变积累-震后释放的变化形式一致,这2个台站震前的异常变化与汶川地震关系密切;而甘孜台、武都台、冕宁台、小庙台和天水台位于应力应变积累较弱的区域,其视电阻率变化与汶川地震的关联性较弱。     

中国中强地震前地电阻率中短期异常特征及其可能原因

地电阻率已经发展成为我国地震地球物理场观测的重要方法,通过标示一定区域范围内介质电阻率随时间的变化特征和空间分布,应用于探索地震孕育发生的过程。在50多年的观测过程中,记录到了近百次5～8级地震前的中短期异常和部分强震前的临震变化以及地震发生之后的恢复过程。电阻率是地下介质重要的物性参数,与岩土骨架和裂隙内流体电阻率、裂隙率、裂隙结构以及流体饱和度等因素有关。其中,应力作用导致的微裂隙结构变化是引起电阻率变化的重要因素。已有相关研究分别从岩石物理实验、介质电阻率模型、震例研究等方面讨论了地震前地电阻率变化的可能机理。本文对其中具有代表性的研究结果进行梳理,以“介质变形-电阻率变化”为纽带,将岩石物理实验和电阻率模型给出的细观尺度介质电阻率变化机制与震中周围地电阻率异常变化的宏观现象联系起来,介绍地震晚期孕育阶段地电阻率异常变化的可能原因。地震孕育引起发震断层周围介质变形,由发震断层向外围方向附加变形程度逐渐衰减; 地表浅层介质处于低围压状态,新生微裂隙将大致沿最大主压应力方向扩展,进而引起介质电阻率发生变化; 同一台站不同方向观测的地电阻率呈现出与P轴方位有关的各向异性异常变化,与P轴方向夹角越大的测道异常幅度越大,与P轴方向平行或近于平行的测道异常幅度最小或无异常变化; 地震前挤压变形增强区域地电阻率异常呈现下降变化,相对膨胀区域呈现上升变化或变化不明显。