电离层影响下均匀半空间水平谐变电偶极子的电磁响应计算.pdfVIP

第30卷 第6期 物探化探计算技术 2008年11月 文章编号：1oo1—1749(2008)06—0500—06 电离层影响下均匀半空间水平谐变电偶极子 的电磁响应计算 李 勇，林品荣，徐宝利，郭 鹏 (中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 065000) 摘 要：空气介质和电离层是电导率不同的分层媒质，当研究由空气层中电流或磁矩激发的电 磁场时，地面接收到的电磁波不仅受到空气介质、地下介质的影响，而且还受到 电离层的影响。 首先，推导出了电磁场一般边值问题，然后，将电离层、空气及地壳视为均匀、线性、各向同性的三 层媒质，考虑地壳、空气、电离层的相互耦合，利用分离变量法推导求得了位于地壳表面水平谐变 电偶板子的电磁响应表达式，通过这些表达式能够方便地求出电离层影响下均匀半空间空气层 中的电磁场场值，同时，为后续的数值计算奠定了理论基础。 关键词：水平电偶板子；电离层 ；电磁响应；分离变量法 中图分类号：P631．4 文献标识码 ：A 表达式；③通过对矢量位微分运算，可以求得电离 0 前言 层影响下，均匀半空问地壳表面水平谐变电偶极子 在空气层中的电磁响应表达式，为后续研究电离层 目前，在研究大地属性的地学一地球物理方法 影响下，层状大地水平谐变电偶极子在空气层中的 中，电磁法勘探理论已经趋于成熟。但 由于某些方 电磁响应及其数值计算奠定了基础。 面的原因，还有些问题没有涉及到。我们知道，地 球具有圈层结构，其外由空气及电离层所包围，从 1 边值问题 电性特征上来看，应将空气介质和电离层当作电导 率不同的分层媒质。因此，当研究由空气层中电流 假定均匀、各向同性、线性物质分布于全空间， 或磁矩激发的电磁场时，地面接收到的电磁波不仅 并假设时间谐变因子为 e～ ，‘且仅含电性源这种情 受空气介质、地下介质的影响，而且还受电离层的 况下，求解区域的麦克斯韦微分方程组为： 影响，是三者相互耦合情况下的结果。然而，传统 7×力=(一t／oe)左+， (1) 电磁法勘探忽略了电离层的影响。为此，以往的正 7× = (2) 演理论需要重新补充。这样，便可在此基础上进行 7×力=0 (3) 反演。 7 × ：卫 (4) 作者在本文中，详细给出了在电离层影响下， 均匀半空间地壳表面水平谐变电偶极子的电磁响 其中 为磁场强度矢量 (A／m)； 是电场强度 应计算过程。①介绍了电性源电磁场的边值问题 矢量 (V／m)； 为角频率； 为磁导率 (H／m)； 以及相应矢量位所满足的边值问题；②利用分离变 为介 电常数 (F／m)； 为电导率 ($／m)；P是 自由 量法求解矢量位微分方程，得到了各层中的矢量位 体电荷密度(C／m。)；．，为外加电性源的电流密度。 基金项目：国家863重点项 目(2007AA060601)；中国地质调查局项目(1212010660301)；中国地质科学院地球物理地球化 学勘查研究所基本科研业务费专项资金资助(A$2007J14) ‘ 收稿 日期 ：2008—03—19 改回 日期 ：2008—07—07 6期