水下激发极化测深异常特征研究

利用有限单元法对水下激发极化测深进行数值模拟以研究其异常特征和适用条件.水下的电阻率测深和激电测深均可对水底地质体进行近距离探测,提高探测分辨率.而水底地形对视电阻率测深的影响很大.水底极化体有限元正演模拟的结果表明,水底地形对激发极化测深结果没有影响.采用水下激发极化法进行地质体探测是可行、有效的.通过计算不同水体和水底岩石电阻率对视极化率幅值的影响发现,水体电阻率是影响水下极化率测深的主要因素.由于海水的电阻率过低,观测视极化率异常微弱而不适合开展水下激电工作.     

原始电阻率各向异性岩石电阻率变化的方向性

在3种非含岩成分造成的岩石原始电阻率各向异性标本(在采集和加工过程中，标本完整性遭 到破坏的标本)，和一种由含岩成分形成的 岩石原始电阻率各向异性标本上，布设多个电极，并将标本用水饱和. 然后用多电极组合法 ，将己布电极组合成不同方向、不同极距的电阻率各向异性测线. 采用单轴压缩、低围压 三 轴压缩和剪切3种加载方式，对标本进行动态电阻率变化实验. 观测标本电阻率随承载力的 变化. 实验结果表明∶对于岩石原始电阻率各向异性标本，在电阻率变化各向异性方面，与 岩石 原始电阻率各向同性标本相似，即∶裂隙和破碎带通过区域的测点，视电阻率变化各向异性 结果好，４种组合求得的４个各向异性主轴方向趋向一致，且与破碎带方向基本吻合；裂隙 和破碎带不经过区域的测点，４个视电阻率变化各向异性主轴方向不一致，或者根本求不出 各向异性解. 这后一种情况，在裂隙面平行测量面时，表现最为明显.     

对样品含水结构的电阻率CT研究

采用高密度的电极阵列,对具含水结构样品的视电阻率值进行了测定,并重建了二维电阻率的图象．所得一系列CT图象揭示了样品内部由于裂隙和流体造成的真电阻率分布及其变化．这一方法用于岩石电性模拟实验,使导致样品电性变化的裂隙充水过程得以清楚地揭示．      

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.     

地震地电阻率各向异性变化数值模拟

将APE模式中差应力与裂隙的演化理论与前期研究中建立的张量形式的各向异性电性模型相结合,推导出了裂隙演化参数(密度、孔压、纵横比、闭合角)与电导率关系的动态方程,用数值模拟方法研究了饱水岩石在水平向应力作用下电阻率的各向异性变化．并结合实验和观钡5结果,讨论了电阻率各向异性变化的可能机理。     

一维电阻率各向异性对海洋可控源电磁响应的影响研究

地下介质的电阻率常常表现为各向异性,海底裂隙地层和层状沉积序列可能形成宏观电阻率各向异性.在解释海洋电磁资料时,电阻率各向异性的影响不应该被忽略,否则可能会得到错误的海底地电模型.作者编写了电阻率任意各向异性一维层状介质海洋可控源电磁场计算程序,计算了电阻率各向异性层状模型的海洋可控源电磁响应,讨论了覆盖层和高阻储层分别具有电阻率各向异性时的电磁场响应特征.     

东秦岭岩石层的地电模型

根据大地电磁测深结果,东秦岭河南叶县-湖北南漳地区的岩石层由4个电性单元组成,其中华北地块南缘为相对高温的低阻区;秦岭北部为低温的高阻异常区;南秦岭为高温的低阻区,岩石层平均厚度仅80km,南秦岭的南部推覆到扬子地块之上达40-50km;扬子地块为相对低温的中等电阻率区,岩石层厚度150-200km．利用秦岭地区地壳上地幔岩石样品高温高压条件下电阻率的测定结果推断了各单元岩石层内电性层可能的岩石组成类型,并建立了剖面通过地区岩石层的地电模型．     

海洋直流电阻率法电测深装置响应分析

海洋直流电阻率法是海洋电磁勘探的重要方法之一,已经在许多海底资源探测中得到实践.本文推导了供电电极位于海底时四层水平层状介质电位表达式和视电阻率计算公式.根据快速汉克尔滤波法,计算含有贝塞尔函数的积分,编写MATLAB程序计算水平层海洋地电模型电位和视电阻率,探究海水深度和沉积层厚度对于视电阻率曲线的影响.研究表明海水越深,海平面对视电阻率曲线影响越小;沉积层厚度越薄,视电阻率异常响应越明显.建立了各种地电模型,并用二极装置、三极装置、偶极装置进行探测,对不同装置获得的视电阻率曲线进行分析,得出偶极装置对于滨海低阻层和高阻层异常反应能力较强.分析了低阻环境下不同装置在不同供电电流下接收端的电位信号强度,研究发现供电电流强度仅在收发距较小时对接收端电位信号强度影响较大,且供电电流越大电位信号强度越高.本文的结果为深入研究海洋直流电阻率法装置类型应用于海底资源探测奠定了基础.     

APE理论与地电阻率前兆

介绍了含裂隙介质的ＡＰＥ理论（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｐｏｒｏ－ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）。根据ＡＰＥ理论,对裂隙膨胀提出了新的看法,认为当岩石不产生大量破裂时,裂隙的扩张和闭合是互为依存、彼此平衡的。用笔者建立的裂隙方面性集中体积模型的各向异性电导率张量表达式,研究了应力场导致裂隙纵横比变化与地壳岩石电阻率变化的关系。结果表明,即使地壳岩石的平均体应变很小或不产生新的裂隙,也可以出现电阻率大的突变。     

饱水和排水过程中岩石电阻率各向异性特征的电阻率成像法研究

从电阻率的角度研究岩石裂隙介质的各向异性特征是一种方便而有效的方法,但多限于空间单个点上的测量数据分析.通过在砂岩岩样上的饱水与排水实验以及同步进行的高密度电阻率成像监测,探讨了应用高密度电阻率成像法获得图像研究岩石各向异性特征的可能性,分析了饱水与排水过程中岩石电阻率在不同方向上的响应特性.结果表明,电阻率成像法在分析岩石裂隙介质的各向异性方面具有多方向成像和动态监测的优点,可以通过对不同方向上获得的电阻率图像的分析,提取出岩石沉积结构的空间分布模式,清晰地反映出岩石在饱水和排水过程中电阻率变化空间分布模式的各向异性特征.     

Electric potential and apparent resistivity in rocks containing non-uniformly distributed cracks

IntroductionIn multidisciplinary research of earthquake predication, the geoelectric method is one of the important branches. It takes the electric phenomenon or the electric property changing of the earth medium in seismogenic process as the studying objects, and it is the important composing portion of the earthquake-development comprehensive research. The electric parameters of the earth medium, mostly the resistivity, are the main body in geoelectric research.Experiments indicate (LU, et …     

强地震附近视电阻率各向异性变化的原因

讨论了强地震、孕震晚期阶段、震源区及附近介质的物理变化过程,证明了视电阻率变化最显著的方向与最大加载方向之间的正交关系,建立了真、视电阻率各向异性变化与裂隙率ν、骨架电阻率ρ_o、饱水裂隙电阻率ρ_f的本构关系,解释了视电阻率各向异性变化的原因.研究认为：在强地震孕震晚期阶段,在震源区及附近地壳近地表的较深部,介质微裂隙发育,其走向沿最大主压应力方位优势取向,低阻水充填微裂隙,导电通道连通,引起最大主压应力方向真电阻率变化最显著的真各向异性变化,从而产生垂直主压应力方向视电阻率变化最显著的视各向异性变化,低阻水在其物理过程中起了显著作用.     

Anisotropy of the apparent resistivity variation rate near the epicentral region for strong earthquakes

IntroductionThe geo-electrical anisotropy before earthquake is of special significance for the prediction of earthquake location and for the research on crustal stress status near the epicentral region. The anisotropy has been studied from various aspects (CHEN, et al, 1983; QIAN, et al, 1985, 1996; LU, et al, 1990a; MAO, et al, 1995; RUAN, et al, 1999). But the anisotropic phenomena presented by geo-electrical data are not practically satisfactory and not clear as compared with the res…     

ON THE PROPERTIES OF THE RECIPROCAL GEOELECTRIC SECTION*

The interpretation of vertical electrical sounding data can be facilitated by the application of the reciprocal geoelectric section. If an apparent resistivity field curve has a descending right end, the apparent resistivity curve of the reciprocal geoelectric section can be obtained by the application of linear filter theory; from this the total transverse resistance of the geoelectric section can be calculated without having to interpret the field curve. In addition, Orellana's auxiliary point method can now be extended to interpret three and four layer apparent resistivity curves of all types. This paper summarizes the properties of the resistivity transform curve, the apparent resistivity curve, and the apparent resistivity curve of the reciprocal geoelectric section, with several new applications.     

电测井中电流参数对地层的分辨能力分析

常规电测井一般通过测量供电电极的电流和测量电极之间的电位差来计算围岩的视电阻率并划分地层界面,而忽略了对电流参数的利用。本文基于欧姆定律,通过供电电极电流的变化定性分析其周围岩矿石电阻的变化,进而用电流强度变化曲线识别地层属性。理论分析和试验结果表明,供电电极电流大小取决于电极的接触电阻,而视电阻率大小取决两个测量电极之间或供电与测量电极之间介质的电阻率总和,因此,电流比视电阻率对地层的灵敏度要高一些。绘制电流强度测井曲线可以准确划分地层层位,确定地层厚度,且不增加成本。     

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。     

THEORY FOR THE BIPOLE-DIPOLE METHOD OF RESISTIVITY SOUNDING*

A theory for the bipole-dipole method of resistivity sounding is developed. Bipole-dipole apparent resistivities are related to Schlumberger apparent resistivities at two spacings. The theory can also be used to compute exact dipole-dipole apparent resistivity curves providing an improvement over the existing techniques which involve far field approximations. A comparison of bipole-dipole and dipole-dipole systems reveals the similarity between the two. However, the resolution of the bipole-dipole system depends on the azimuth angle. The flexibility of the theoretical expressions lead to a generalized field scheme independent of the bipolar or dipolar nature of the current source.     

二维有限元大地电磁正演模拟在Matlab上的实现

Matlab高级语言开发平台对矩阵的计算简便快速,并且绘图输出文件方便。以这些特点为契机,在Matlab平台上,讨论利用有限单元法实现二维大地电磁正演的问题,推导出相应的公式,计算地表或海底视电阻率及相位,并与解析解以及主流方法结果对比,证实了本文方法的正确性。