基于電磁場似穩(wěn)近似的震電波場模擬及誤差分析.pdf

1、由于雙電層的存在，流體飽和孔隙介質(zhì)中彈性波與電磁波之間存在耦合。當(dāng)彈性波在孔隙介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生伴隨電磁場，另外，彈性波遇到介質(zhì)分界面時(shí)還會(huì)激發(fā)出獨(dú)立于地震波傳播的電磁波。這兩種電磁信號統(tǒng)稱為震電信號。震電效應(yīng)是產(chǎn)生地震電磁場的一個(gè)有效機(jī)制。研究震電效應(yīng)對地球物理勘探以及地震電磁現(xiàn)象的解釋有重要意義。在震電波場模擬中，特別是采用時(shí)間域數(shù)值方法計(jì)算震源的震電波場，為了避免彈性波和電磁波速度相差過大帶來的計(jì)算困難，通常采用電磁場似穩(wěn)近似條件

2、，有時(shí)也稱準(zhǔn)靜態(tài)近似。但前人并沒有對電磁場似穩(wěn)近似帶來的誤差進(jìn)行分析，本文通過研究對比全耦合情況下震電波場的精確解和采用似穩(wěn)近似計(jì)算得到的近似解，研究似穩(wěn)近似帶來的誤差及其影響因素，并探究適宜使用似穩(wěn)近似方法的條件。
　　本文基于水平分層介質(zhì)模型研究似穩(wěn)近似所帶來的誤差（通常應(yīng)用水平分層模型去近似地下結(jié)構(gòu)）。我們在采用似穩(wěn)近似情況下得到簡化的Pride方程組，并且先由Biot方程中解出地震波場。然后，采用電磁場似穩(wěn)近似從電勢的泊松

3、方程中解出電磁場。將上述解出的震電波場的近似解與采用完整Pride方程組解出的震電波場精確解作對比。我們發(fā)現(xiàn):(1)對于接收器遠(yuǎn)離自由表面，同震電磁場信號由體波產(chǎn)生的情況，似穩(wěn)近似忽略了S波伴隨電場;在模擬P波時(shí)，似穩(wěn)近似方法幾乎不產(chǎn)生誤差;在模擬S波的同震磁場時(shí)，似穩(wěn)近似方法帶來了顯著的誤差。誤差隨著礦化度的的增加而增加，隨著頻率的增加而減小。(2)當(dāng)接收器距離自由表面很近時(shí)，似穩(wěn)近似方法所帶來的誤差可大可小，而且依賴于頻率和礦化度:

4、在低頻低礦化度時(shí)或者在高頻時(shí)，似穩(wěn)近似方法在模擬水平同震電場時(shí)只產(chǎn)生較小的誤差;在低頻高礦化度時(shí)，似穩(wěn)近似方法在模擬水平同震電場時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差;當(dāng)接收器距離自由表面很近時(shí)，似穩(wěn)近似方法在模擬豎向電場時(shí)幾乎不產(chǎn)生誤差。(3)對于由直達(dá)P波在自由表面產(chǎn)生的界面電磁波，只有當(dāng)電磁波的波長遠(yuǎn)大于源和接收點(diǎn)的距離時(shí)，似穩(wěn)近似方法才能得出精確的結(jié)果。
　　本文研究了似穩(wěn)近似的誤差與影響因素，厘清了可以使用似穩(wěn)近似的條件，所獲得的結(jié)果可以