应用地球物理学电学原理

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出版者:地质出版社
作者:傅良魁
出品人:
页数:325
译者:
出版时间:1989-11
价格:4.15
装帧:平装
isbn号码:9787116005198
丛书系列:
图书标签:
  • 地球物理
  • 地球物理学
  • 电法勘探
  • 应用地球物理学
  • 地球物理勘探
  • 电阻率法
  • 电磁法
  • 勘探技术
  • 地球物理方法
  • 地质勘探
  • 地球科学
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具体描述

内容提要

本书系统地研究了激发极化法中一次电流场、总电流场、二次电流场及它们产生的磁场。尤其是分解出

场的异常部分,详细讨论了异常电流和异常电场强度的关系,阐明了以往不清楚的一些物理概念,并给出了

许多直观的图件。对水平层状介质上的负激电效应和超正现象进行了详细讨论。

本书与一般“场论”教程研究问题的立场不同,从电法勘探的角度出发,选定地表出露的某一种介质(岩

石)作为正常区,其它介质均视为异常区,在此前提下讨论各种地电条件下场的分布特征,这对解释实际观测

的异常十分方便。

这些有新意的讨论能够加深对电场分布规律的认识,提高分析问题和解决问题的能力。适于作为高校的参

考书及供广大物探工作者参考。

矿产勘探与地球物理学研究:聚焦地球深部结构与资源评估 本书旨在为地质学、地球物理学、资源勘探及环境科学领域的专业人士和高级学生提供一本全面而深入的参考指南,专注于当前地球物理勘探技术的最新进展、数据处理方法以及在复杂地质环境中的实际应用。全书结构严谨,内容涵盖了从基础理论到前沿实践的多个重要方面,旨在提升读者对地球深部介质电学、磁学、重力和地震响应的理解和解释能力。 第一部分:地球物理勘探基础理论与数据采集 本部分首先建立坚实的理论基础,为后续的复杂应用打下基石。 第一章:地球物理勘探方法概论 本章系统地回顾了主要的地球物理勘探方法,包括重力、磁法、电法(电阻率法、激发极化法、电磁法)和地震法。重点探讨了这些方法所依据的物理场理论,例如牛顿万有引力定律、麦克斯韦电磁场方程组以及弹性波在介质中的传播理论。我们深入分析了各种场源(自然场与人工场)的选择标准、仪器设备的最新发展,以及在不同地质背景下选择最适宜勘探方法的决策框架。特别关注了多物理场数据采集的同步性和数据质量控制的标准化流程。 第二章:电磁场理论在浅层地球物理中的应用 虽然本书不聚焦于“应用地球物理学电学原理”这一特定主题,但对电磁场理论在现代勘探中的核心作用进行了详尽阐述。本章详细解析了大地电磁法(MT/TEM)的深部结构响应机理,特别是如何利用高频段的信号来揭示浅层不均匀体,如地下水、污染羽等。内容包括: 1. 时域和频域电磁响应: 深入探讨了导电体和磁性体在瞬变电磁场中的响应特性,包括砧体效应(Plate effect)的校正与消除。 2. 频率选择性与穿透深度: 建立了频率与探测深度的数学关系,讨论了如何通过优化观测频率范围来平衡分辨率和穿透能力。 3. 高精度磁法勘探技术: 侧重于地壳岩石磁性特征的分析,包括地磁场的日变与年变的校正,以及磁异常数据处理中剥离区域场和剩余磁化的技术。 第三章:地震波传播与成像技术 本章聚焦于地震波在复杂介质中的行为,是油气和能源勘探的核心技术。 1. 弹性波理论与岩石力学: 阐述了P波和S波在各向异性介质中的速度依赖性,以及岩石孔隙度、流体饱和度对弹性参数的影响。 2. 地震数据采集与处理流程: 详细描述了三维(3D)和四维(4D)地震数据采集的几何布局优化,以及数据处理中的关键步骤,如静校正、去噪、反褶积和偏移成像技术(如Kirchhoff偏移与深度聚焦偏移)。 3. 地震属性分析与岩性识别: 探讨了如何从处理后的地震数据中提取振幅、频率、相干性等属性,用于识别断层、储层沉积相和裂缝发育带。 第二部分:地球物理数据的反演与可视化 数据处理和解释是连接物理场测量与地质模型构建的桥梁。本部分侧重于先进的反演算法和三维可视化技术。 第四章:地球物理数据反演理论与算法 本章深入探讨了将观测数据转化为地下物性参数模型的数学方法。 1. 线性与非线性反演: 详细对比了最小二乘法等线性反演技术与迭代加权最小二乘法(IWLS)等非线性反演方法的适用场景和局限性。 2. 约束条件与先验信息集成: 强调了地质先验信息(如钻孔数据、露头信息)在稳定反演解中的重要性,重点介绍约束反演(Constrained Inversion)的实现技术。 3. 贝叶斯反演框架: 介绍了基于MCMC(马尔可夫链蒙特卡洛)方法的概率反演,用于评估地下模型的不确定性和多解性。 第五章:三维地球物理建模与可视化 随着数据量的激增,高效的三维可视化和模型管理成为必需。 1. 三维数据结构与网格划分: 探讨了不规则网格(如四面体网格)在复杂地质体建模中的优势,以及如何处理不同物理场数据的空间配准问题。 2. 多源数据融合与协同反演: 论述了如何将重力、磁法和电磁法数据在同一地球物理模型空间内进行联合反演,以提高对地下结构的唯一性约束。 3. 高精度可视化工具的应用: 介绍利用专业软件实现地下物性体、断裂系统与勘探井位的集成可视化,辅助地质解释人员进行直观判断。 第三部分:前沿应用与特定地质问题解决 本部分将理论和方法应用于解决实际工程和资源评估中的重大挑战。 第六章:固体矿产资源勘探中的地球物理应用 本章专注于金属矿床、非金属矿产以及地热资源的勘探。 1. 硫化物矿体的磁法与激发极化响应: 分析了典型火山岩型、沉积型硫化物矿体在宽频激发极化(IP)法中的电化学弛豫特征,以及磁性围岩对异常的掩盖效应。 2. 蚀变带与构造的地球物理识别: 探讨了利用高精度重力和高频大地电磁法追踪深部隐伏的蚀变带和构造破碎带,这些区域往往是斑岩型矿床或矽卡岩型矿床的有利找矿靶区。 3. 岩体结构与工程稳定性评估: 应用高密度电阻率法(Wenner/Pole-Dipole)和浅层地震勘探评估边坡的潜在滑动面、基岩起伏及工程基础的完整性。 第七章:油气储层评价与非常规资源勘探 本章聚焦于利用地球物理手段进行油气田的精细化描述。 1. 岩石物理联系与测井数据校正: 阐述了如何建立地震、电法、重磁数据与井下测井参数(如声波时差、电阻率、密度)之间的定量岩石物理关系,以实现由地表到地下参数的有效映射。 2. 非常规储层特征刻画: 重点讨论了页岩气和致密油储层中裂缝系统和脆性的地球物理预测,包括利用宽方位角地震数据分析各向异性参数。 3. 油气藏动态监测(4D地球物理): 介绍通过重复性地震或电磁勘探监测油气开采过程中孔隙压力变化和流体置换的地球物理响应。 第八章:环境与工程地球物理挑战 本章关注地球物理技术在环境监测和工程地质中的应用。 1. 地下水资源与水文地质建模: 利用瞬变电磁法(TEM)确定含水层和隔水层的厚度与电导率,结合人工电阻率法确定地下水矿化度分布。 2. 污染羽的追踪与监测: 讨论了利用高精度电导率测量技术追踪和界定地下污染物(如有机溶剂、重金属)迁移羽的扩散范围和深度。 3. 灾害性地质过程的地球物理响应: 探讨了火山活动、滑坡和地质灾害监测中,利用微重力变化和电导率监测流体活动的方法。 全书力求内容与时俱进,涵盖了近年来地球物理领域在数据处理效率、模型精度和多学科交叉融合方面取得的重大突破,为读者提供了一套系统、深入且高度实用的地球物理学研究和应用工具箱。

作者简介

目录信息

目录
第一章 一次电流场的边界条件及异常的一般表达式
§1.1一次电流场的建立及边界条件
一、初始电流场的性质及边界条件
二、一次电流场在建立过程中性质的变化及边界条件的形成
(一)一次电流密度连续性方程式的变形
(二)一次电流场建成时的边界条件
(三)电阻率不同的分界面上积累一次自由面电荷的计算
§1.2一次电流场异常的一般表达式
一、一次电流场正常背景区和正常背景值的概念
二、一次电流场异常的一般表达式
(一)在ρ1介质中一次电流场异常的一般表达式
(二)在ρ2介质中一次电流场异常的一般表达式
§1.3一次电流场异常成分与分界面上积累电荷的一般关系
一、一次电流场的正常场与初始场的关系
二、一次电流场异常成分与分界面上一次电荷的关系
三、一次初始电流场与一次面电荷密度的关系
四、一次电流场断去后分界面上自由面电荷的消失过程
§1.4一次电流磁场异常的一般表达式
一、一次电流磁场的一般表达式
(一)线电流的磁场表达式
(二)体电流的磁场表达式
二、一次电流磁场的正常场表达式
三、一次电流磁场的异常场表达式
第二章 一次电流场异常的分布规律
§2.1均匀电流场中无限接触面情况下一次电流场异常的分布规律
一、一次电流场异常成分的表达式
二、一次电流场异常成分的分布规律
三、一次异常电流磁场的分布特征
§2.2点源电流场中无限接触面情况下一次电流场异常的分布规律
一、一次电流场异常的表达式
二、一次电流场异常的分布规律
三、电阻率分界面对点源电流场的反射作用与透射作用
四、一次面电荷在分界面上的分布规律
五、一次异常电流磁场的分布规律
§2.3均匀电流场中椭球体情况下一次电流场异常的分布规律
一、椭球体一次电流场异常的表达式
二、水平圆柱体的一次电流场异常表达式及分布规律
(一)柱体一次电流场的异常表达式
(二)柱体一次电流场异常的分布规律
(三)柱体表面上一次电荷的分布规律
(四)柱体表面上一次电流场的反射角与透射角的关系
三、球体一次电流场的异常表达式及分布规律
(一)球体一次电流场的异常表达式
(二)球体一次电流场异常的分布规律
(三)球体表面上一次电荷的分布规律
(四)球体表面上一次电流场的反射角与透射角的关系
(五)球体一次异常电流的磁场分布规律
四、水平椭圆柱体一次异常电流场的表达式及分布规律
(一)横向水平椭圆柱体一次异常电流场的表达式及分布特征
(二)纵向水平椭圆柱体一次异常电流磁场的表达式及分布特征
§2.4点源电流场中水平地层情况下一次电流场异常的分布规律
一、点源二层情况下一次电流场的异常表达式及分布规律
(一)一次电流场的异常表达式
(二)一次电流场的异常分布规律
(三)地层分界面上一次电荷的分布规律
二、点源三层情况下一次电流场的异常表达式及分布规律
(一)一次电流场的异常表达式
(二)一次电流场异常的分布规律
(三)地层分界面上一次电荷的分布规律
第三章 激发极化场的边界条件及异常的一般表达式和理论基础与实验基础
§3.1激发极化总电流场的连续性方程和边界条件以及异常表达式
一、几个基本概念
二、总极化场电流密度的连续性方程及边界条件
(一)极化场电流密度的连续性方程
(三)极化场的边界条件
三、体极化介质的等效电阻率及求解总极化场的等效电阻率法
(一)均匀体极化介质的等效电阻率
(二)非均匀体极化介质中极化场电流密度的表达式及边界条件的具体形式
四、总极化场在分界面上的极化电荷
五、总极化场异常的一般表达式
(一)总极化场的正常背景表达式
(二)总极化场的异常表达式
§3.2二次极化电流场的连续性方程和边界条件以及异常表达式
一、二次极化电流场的连续性方程及边界条件
二、二次极化电流场殴姆定律的微分形式
三、二次极化场在分界面上的极化电荷
四、二次极化场的正常背景及其剖析
(一)二次极化场的正常背景表达式
(二)对二次电流密度正常值等于零的剖析
五、二次极化场异常的一般表达式
(一)在含正常背景区的ρ1和η1介质中
(二)在含异常区的ρ2和η2介质中
(三)在各区均适用的二次极化场异常与总场异常及一次场异常的一般关系式
六、二次电流磁场的计算方法
§3.3二次极化电流矢量方向的室内实验结果和野外观测结果
一、二次极化电流矢量方向的测量
(一)面极化体中二次电流方向的测量
(二)体极化体中二次电流方向的测量
二、二次极化电流矢量方向的野外实测结果
(一)致密型矿体中二次极化电流方向的确定
(二)浸染型矿体中二次极化电流方向的确定
第四章 激发极化场异常的分布规律
§4.1均匀电流场中无限接触面情况下激发极化场异常的分布规律
一、总极化场的异常表达式
二、二次极化场的异常表达式
三、二次极化场异常的分布规律
(一)二次极化电位的异常分布规律
(二)二次极化电场强度的异常分布规律
(三)二次极化电流密度的异常分布规律
(四)二次极化电流密度与二次电场强度异常成分间的关系
§4.2点源电流场中无限接触面情况下激发极化场异常的分布规律
一、总极化场的异常表达式
二、二次极化场的异常表达式
三、二次极化场的异常分布规律
(一)二次极化电位的异常分布规律
(二)二次电场强度的异常分布规律
(三)二次电流密度的异常分布规律
(四)二次电流密度与二次电场强度异常成分间的关系
四、二次极化电荷在分界面上的分布规律
五、激发极化异常电流磁场的分布规律
§4.3均匀电流场中椭球体情况下激发极化场异常的分布规律
一、椭球体总极化电流场异常的表达式
二、椭球体二次极化电流场的异常表达式
三、椭球体二次电流场的一般分布规律
(一)椭球体外部二次场的一般分布规律
(二)椭球体内部二次场的一般分布规律
四、水平圆柱体的二次电流场异常表达式及分布规律
(一)柱体二次电流场的异常表达式
(二)柱体二次电流场的分布规律
五、水平椭圆柱体的二次极化场异常表达式及分布规律
六、球体的二次电流场异常表达式及分布规律
(一)总极化场的异常表达式
(二)二次极化场的异常表达式
(三)球面上二次极化电荷的表达式
(四)二次极化场的分布规律
(五)球体二次电流磁场的分布特征
§4.4点源电流场中水平地层情况下激发极化场异常的分布规律
一、点源电流场中水平二层情况下激发极化场异常的分布规律
(一)总极化场的异常表达式
(二)二次极化场的异常表达式
(三)二次极化场的分布规律
(四)二次极化电荷的分布规律
(五)视极化率在水平二层地面上的性质
二、点源电流场中水平三层情况下激发极化场异常的分布规律
(一)总极化场的异常表达式
(二)二次极化场的异常表达式
(三)点源二次极化场的异常分布规律
(四)两异性点源二次极化场的分布规律
(五)二次极化电荷的分布规律
三、负激电效应在ρε和ηs测深曲线上的表现规律
(一)水平地层上ρs测深曲线的佯谬现象及其与负激电效应的联系
(二)视极化率的加权表达式及其在分析水平地层上ηs曲线性质中的应用
四、负激电效应的模拟实验结果和野外实际观测结果
(一)负激电效应的模拟实验结果
(二)负激电效应的野外观测结果
结语
思考、论证、评述、作业题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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作为一本应用领域的专著,其对“应用”二字的诠释非常到位,这体现在它对实际勘探数据的处理流程有着详尽的描述。我特别留意了关于数据预处理和误差分析的章节。书中详细对比了不同野外采集方案对数据质量的影响,比如,在进行高精度勘探时,如何有效分离地表噪声和深部信号的干扰,这一点在实际工作中是至关重要的。更令人惊喜的是,它不仅描述了标准的线性反演方法,还探讨了非线性反演中的迭代策略和正则化参数的选择标准,并附带了少量图形示例来说明不同正则化对模型稳定性的影响。这种对“非理想情况”的充分关注,使得这本书不仅仅停留在教科书的层面,而是更接近于一本“如何处理真实世界复杂数据的实战手册”,对指导一线工作具有不可替代的价值。

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这本书的参考文献部分展现了作者深厚的学术积累和广阔的知识视野。我粗略翻阅了一下,发现它不仅引用了地球物理学领域的经典文献,还巧妙地穿插了电磁学、数值分析乃至信号处理等交叉学科的前沿研究成果。这说明作者在整合这些跨学科知识时,是下了苦功的。在某些介绍最新发展趋势的章节末尾,引用的都是近五年的核心期刊论文,这保证了书中介绍的技术和模型并非过时的理论。对于我们这些需要保持技术前沿的专业人士而言,这本书提供了一个极佳的“知识导航图”——它不仅告诉我们“是什么”,更清晰地指出了“下一步可能往哪里走”,让人在阅读完基础知识后,心中立刻有了继续深造和研究的方向感,而不是读完后一片茫然。

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我花了些时间仔细浏览了全书的目录结构和章节逻辑,感觉作者在知识体系的构建上花费了极大的心力。它似乎遵循了一种由浅入深、层层递进的讲解思路。开篇部分对电磁场基础理论的回顾与梳理非常到位,它没有直接跳入复杂的勘探方法,而是先用一种近乎“溯源”的方式,确保读者对电磁感应、电位移电流等核心概念有扎实的理解,这一点对于自学者或者知识体系有空白的工程师来说,是极其友好的。随后,章节的划分明显地开始向实际应用倾斜,从大地电磁法(MT)、可控源电磁法(CSAMT)到瞬变电磁法(TEM),每一种方法都被拆解得极为细致,不仅描述了理论模型,更深入探讨了正演和反演计算中的数值实现难题。这种从原理到实践的无缝过渡,使得理论不再是漂浮的概念,而是可以被直接转化为现场操作指南的工具。

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这本书在处理复杂数学推导时,展现出一种非常审慎的态度。很多地球物理学的经典教材常常因为数学公式堆砌过多,让非数学专业的读者望而却步。然而,这本书在这方面找到了一个极佳的平衡点。它没有回避必要的场论和偏微分方程,但在关键的推导步骤后,总会附带一段白话总结,解释这个数学结果在物理意义上到底意味着什么,例如,某个积分项的收敛性如何影响到我们对地下介质电阻率的解释精度。这种“数学表述”与“物理直觉”之间的双重解释策略,极大地降低了理解门槛。对于那些试图深入理解勘探误差来源和仪器设计限制的资深读者来说,这些细节的补充,恰到好处地填补了过去阅读其他资料时留下的知识盲区,使得整个理论框架的逻辑性更加密不可分。

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这本书的装帧设计着实引人注目,硬壳封面采用了哑光处理,触感细腻,中央的烫金书名“应用地球物理学电学原理”在光线下泛着低调而专业的微光。初次翻开,扉页的设计简洁明快,字体选择了一种非常清晰、易于阅读的衬线体,这对于阅读厚重的专业书籍来说,无疑是个加分项。内页纸张厚度适中,有效避免了油墨洇墨的问题,即便长时间在灯下研读,眼睛的疲劳感也相对减轻。装帧的严谨性体现了出版方对内容质量的重视,它不仅仅是一本工具书,更像是一件值得收藏的案头精品。尤其值得称赞的是,书脊的装订非常牢固,可以完全平摊,这对于需要对照不同章节或在工作台面上操作的读者来说,极大地提升了使用的便利性。整体来看,从视觉到触觉,这本书都传递出一种扎实、可靠的专业气息,给人一种“内容一定非常硬核”的良好预期。

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