对称四极电测深法导电纸正演模拟论述.pdf

地球物理实验 16 实验四 对称四极电测深法导电纸正演模拟 （一）实验目的： 地电学是研究大气，海洋和固体地球内部的电性及电场分布规律，利用电法勘探中的 某些方法，来研究固体地球内部介质及其周围的电性以及其电场的分布。用导电纸模似均 匀层状介质地面，采用四极对称电测深法，测量均匀层状介质地质剖面的电场分布，了解 电场分布特征，用理论知识来验证实验结果。学会正演科学实验方法，导电纸可以不同的 地质构造，可以代替复杂的理论计算，为反演推断，解释提供依据。本实验用导电纸模拟 水平均匀层状介质地面电场分布特征。在导电纸上挖洞模拟高阻矿体，在导电纸上压金属 板模拟低阻矿体，比较含有不同模拟矿体时的电场分布特征。 （二）设备： 1. 图板 2．导电纸 3．LZSD-C型自动数字电测仪 4．电池1—2节或直流电源 5．大头针及小铁锤 6．鳄鱼夹及导线 7．特种铅笔、直尺、记录本 8．计算器 （三）原理及装置： 导电纸（电讯传真原纸）是一种纸浆加碳黑制造的纸，其面电阻在10 3 —10 4 欧姆范围 内，与均匀介质相当，当在纸面上以点电源或其他形式供电时，电位在场源内满足泊桑方 程，在场源外满足拉普拉斯方程。 地球物理场的理论研究，无论是直流电场、磁场、重力场或激发极化场，它们同样也 满足这二个方程，因此利用导电纸作为介质就可能模拟这些方法的理论计算。众所周知， 复杂态理论计算的数学解不仅费时，而且有时是不可能的，而导电纸模拟实验恰能担负起 这个任务。 它们之间相互的对应关系，在二维问题中可按下表一一对应。 地球物理实验 17 导电纸实现类比的形式： 场的名称 对应关系 直流电场 磁 场 引力场 激发极化 总合场 导电纸 源内位方程 I=? φ 2 Jπμφ 42 =? Gπφ 42 =? I=? φ2 I=? φ2 源外位方程 0 2 =? φ 02 =? φ 02 =? φ 02 =? φ 02 =? φ 边界条件 nn ? ? = ? ? 2 2 1 1 φ σ φ σ ( ) ( ) 11 21 hZhZ == = φφ nn ? ? = ? ? 2 2 1 1 φ μ φ μ ( ) ( ) 11 21 hZhZ == = φφ ( ) ( ) 11 21 hZhZ == = φφ nn ? ? = ? ? 2 2 1 1 φ σ φ σ ( ) ( ) 11 21 hZhZ == = φφ nn ? ? = ? ? 2 2 1 1 φ σ φ σ ( ) ( ) 11 21 hZhZ == = φφ 位势对应关系 电位φ 磁位φ 引力位φ 总极化电位φ 导电纸电位φ 增强对应关系 E11 (水平) E (垂直) H 2 — △g E1 E2 E E 场源对应关系 I 电流 J 极化强度 △M剩余质量 I 电流 I 电流 物性参数 导电率σ 导磁率μ 剩余密度 等效电导率σ 导电率σ 建场布置：（图中的“纸”为均匀导电纸） 点源 体源 极化源 大头针 A A A 纸 A 水银 多层纸 橡皮泥 金属片 双点源 水平场 垂直场 A A A 地球物理实验 18 V M N V V 特种铅笔 绘出的地形线 测量布置：（地面） 磁场 磁场 电场：水平 水平