几种电法仪器在地质勘查中的应用

文章介绍了几类物探电法仪器的工作原理、技术特点和适用范围,强调了物探资料的合理解释必须与地质认识相结合的重要性,物探工作要做实做细,对物探原始资料要选择合理的方法与参量进行计算处理,结合一些具体的勘测实例,说明各种方法的有效性及其实际应用效果.     

基于神经网络的时间域直升机电磁数据电导率深度成像

采用G-S变换以及高斯数值积分法,形成了时间域直升机的航空电磁响应正演样本集,分析了飞机测量过程中吊舱高度变化对电磁响应的影响,并将吊舱高度的变化等效成电导率为零的假层厚度的变化,以去除高度计等的影响.以假层半空间模型为基础,研究了基于人工神经网络的电导率深度成像算法,通过分析两个三层模型的电导率深度成像结果得出,神经网络方法计算时间域航空电磁探测的视电导率精度较高,特别是对高阻层的视电导率计算.     

利用加速差分进化算法反演非均匀介质电磁成像

本文研究了差分进化算法在地球物理反演中的几种应用.利用双频电磁波电导率成像原理建立成像方程后,根据其严重病态性质,将Tikhonov正则化方法与差分进化算法结合,反演其成像方程.为加速差分进化算法的收敛速度,提出了将种群熵的自适应差分进化(ARDE)算法以及粒子群差分进化混合(PSODE)算法分别与Tikhonov正则化方法结合.在大型反演计算中,这两种方法可以在不影响反演效果的前提下,不同程度地提高收敛速度,降低时间成本.适宜于在正则化参数选取困难情况时的地球物理反演问题的求解.     

地震的感应磁效应（二）

本文是“地震的感应磁效应（一）--三维电磁感应的数值理论”一文的继续。首先从理论和实际计算两个方面证明了三维电磁感应数值方程解的唯一性、收敛性和稳定性,从而充实了作为研究地壳、上地幔电性结构横向不均匀性理论基础的“三维数值方法”。作为这一理论方法的实际应用,文中对不同源场周期和具有不同埋藏深度的三维电导率异常体进行了模拟计算,以研究地震感应磁效应的大小、空间分布特征和频率特性。模拟计算结果表明,对于周期从数秒到数分钟的地磁短周期变化,若电导率异常体的线度与5至7级地震的震源体积大体相当,其电导率较原背景电导率高近一个量级,其感应磁效应主要特征为:在异常体正上方,地面磁场的水平分量变化最大,相对变化量约30％;在异常体于源场方向一致的两侧,垂直分量变化最大,相对变化量约40-50％。因此,观测短周期地磁场的异常变化,有可能是监测地震孕育过程地下电性变化的一种试验途径。但由于上述异常强度在空间上衰减迅速,所以观测必须接近震源区,这对测点的选择是个不利的因素。     

电导率日夜不均匀性对磁层-电离层电场耦合过程的影响

本文用随时间变化的对流模式,讨论了电导率日夜不均匀性对磁层-电离层耦合过程及大尺度场向电流日变化形态的影响,以Senior-Blanc随时间变化的简单模式为基础,计入电导率日夜变化加以发展,对驱动势随时间变化为阶梯函数的情况进行了讨论。修正模式表明电导率日夜不均匀性对磁层-电离层弛豫过程产生影响,在不同地方时,二区场向电流发展状况不同,达到平衡时间也各异。在某些条件下,中午前后甚至可能达不到平衡。模式计算给出的电位及场向电流图象与观测基本特点相符。这说明S-B模式反映了电场耦合中的主要物理过程,也表明电离层电导率日夜变化的调制作用。     

高温高压下上地幔岩石电导率实验研究

为了建立具有普遍适用性的上地幔电性结构,本文利用Kawai-1000t压机和Solartron IS-1260阻抗/增益-相位分析仪,在4.0~14.0 GPa、873~1673 K的条件下,采用交流阻抗谱法（频率范围10^-1~10⁶Hz）测量了不含水的地幔岩电导率.实验结果显示,岩石的电导率随温度升高而大幅度的增大;在较大的温度范围内岩石的导电机制发生了变化,中低温时为小极化子导电,此时激活焓为0.94 eV （±0.13） eV,激活体积为0.11（±0.92） cm³·mol^-1,高温时为和镁空穴相关的离子导电,此时激活焓为1.6~3.17 eV,激活体积为6.75（±7.43） cm³·mol^-1;本次测量的电导率比低压下岩石的电导率要高,比矿物的电导率也要高.用本次的实验结果回归计算得到Fennoscandian地区的上地幔的一维电导率剖面,发现200 km以上本次实验计算的结果和大地电磁测深的电导率剖面吻合的比较好,在200 km以下本次实验得到的要比野外测量的电导率稍稍高一点,可能是因为实验过程中没有完全避免水的影响.本次的实验结果比用有效均匀介质方法计算得到的pyrolite矿物模型的电导率要高出两个数量级,这样的结果显示只用一种矿物的电导率或是几种矿物理论计算的结果有一定的不合理性.     

氧化镍、二氧化钛高压相变及电导率压力效应

采用金刚石对顶砧压腔静高压技术,对氧化镍、二氧化钛在０—３２ＧＰａ压力范围内的电导率进行了测量．结果表明,电导率－压力关系曲线上的一些特征点与同一物质的高压相交点具有一致性．     

天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川成冰带与雪层pH值和电导率对比研究

对天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川的雪层剖面及雪坑中pH值和电导率的变化特征进行了初步研究.结果表明:哈密庙尔沟平顶冰川以渗浸-冻结成冰作用为主,一年成冰,成冰带由消融带和渗浸-冻结带组成,渗浸-冻结带的垂直高度在60 m左右或者更大一点;奎屯河哈希勒根51号冰川的成冰作用以暖型为主,成冰带由消融带、渗浸-冻结带和渗浸带组成,渗浸-冻结带的垂直高度不大于70 m.雪坑中pH值和电导率的较高值一般出现在冰片和污化层附近,这与冰的阻碍、引起可溶性离子在冰面上部的高浓度值和可溶性离子的淋溶过程与污化物的迁移过程密切联系直接相关.哈密庙尔沟平顶冰川雪坑中pH值和电导率之间的相关性异于奎屯河哈希勒根51号冰川,由于雪坑的资料有限,有待进一步的深入研究.     

藏南沉错钻孔硅藻组合与湖水古盐度定量恢复

通过藏南沉错钻孔化石硅藻组合研究, 应用青藏高原硅藻-湖水电导率转换函数, 对沉错最近300年来湖泊古盐度进行了定量恢复. 推导的电导率变化与近代湖泊水位变化记录有明显的负相关关系, 表明沉错湖水盐度可以反映大气有效湿度的变化. 古盐度的重建揭示了几次重要水文事件: 小冰期最后一次冷期(约1845~1885AD), 湖水明显淡化, 反映了冷湿气候组合特点; 20世纪60年代以来, 湖水盐度呈急剧增高趋势, 也是近300年来盐度最高、增加幅度最大时期, 湖水的咸化反映的有效湿度降低与近几十年来温度的不断上升而导致的蒸发量的增加有关.     

三维地电断面电阻率测深有限元数值模拟

用有限单元法进行了电导率分块均匀的三维点源电场电阻率测深的数值模拟.首先给出了三维构造中点源电场的边值问题、变分问题; 然后, 用有限单元法求解变分问题, 将区域剖分成六面体单元, 在单元中进行三线性函数插值, 将变分方程化为线性代数方程组; 最后解方程组, 得各节点的电位值, 进而计算出地表的视电阻率.对几例较典型的地电模型进行试算, 结果表明本方法是行之有效的