Электрические свойства земной коры в крайненизкочастотном-сверхнизкочастотном диапазонах радиоволн

• Автор: Хаптанов, Валерий Бажеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ПОВЕРХНОСТНОГО ИМПЕДАНСА В КНЧ-СНЧ ДИАПАЗОНАХ РАДИОВОЛН
§1.1. Особенности распространения элЕктромдгнитаых волн КНЧ-СНЧ
ДИАПАЗОНОВ В ВОЛНОВОДЕ "Земля-ионосфера"
§1.2. Краткий обзор методов и результатов определения электрических
характеристик земной коры В КНЧ-СНЧ диапазонах
§ 1.3. Методика расчета поверхностного импеданса. Формулы
статистического усреднения
1.3.1. Вывод формул для дисперсий модуля и фазы импеданса
§ 1.4. Поверхностный импеданс и эффективное сопротивление земной
коры по данным региональных электроразведочных работ
1.4.1. Кристаллические комплексы горных пород
1.4.2. Осадочные комплексы горных пород
Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ИМПЕДАНСА ЗЕМНОЙ КОРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ СНЧ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
§ 2.1. Аппаратура и методика амплитудно-фазовых измерений
поверхностного импеданса в СНЧ диапазоне радиоволн
§ 2.2. Анализ синхронных вариаций горизонтальных компонент Ег иНг на границе раздела "воздух-земля". Оценка погрешности
измерений поверхностного импеданса
2.2.1. Оценка погрешности измерений поверхностного импеданса
§ 2.3. Калибровка аппаратуры на квазиоднородном геоэлектрическом
разрезе озера Байкал

Выводы
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕМНОЙ КОРЫ В СНЧ
ДИАПАЗОНЕ РАДИОВОЛН
§3.1. Результаты полевых измерений поверхностного импеданса земной
коры и их анализ
§ 3.2. Интерпретация частотной зависимости поверхностного
ИМПЕДАНСА
3.2.1. Восстановление параметров обобщенного геоэлектрического разреза
3.2.2. Определение параметров геоэлектрического разреза по данным радиоимпедансного зондирования
§3.3. Прогнозные карты эффективного сопротивления земной коры
§3.4. Оценка вариаций поверхностного импеданса при подготовке
сейсмических событий
Выводы
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ КНЧ-СНЧ ДИАПАЗОНОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗЕМНОЙ КОРЫ
§ 4.1. Основные закономерности пространственно-временного и
СПЕКТРАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЕЭМП В СРЕДНИХ ШИРОТАХ АЗИИ
§ 4.2. Аппаратура для определения эффективного сопротивления земной

§ 4.3. РЕЗУЛЬТАТЫ экспериментальных работ и их АНАЛИЗ
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние годы крайненизкочастотный (КНЧ - 3 -30 Гц) и сверхнизкочастотный (СНЧ - 30 - 300 Гц) диапазоны электромагнитных волн привлекают большое внимание радиофизиков и геофизиков. Знание электрических характеристик земной коры в КНЧ-СНЧ диапазонах необходимо для решения задач возбуждения и распространения КНЧ-СНЧ радиоволн, определения электрического строения земной коры, в разведочной геофизике и электромагнитном прогнозе землетрясений.
Проблема эффективного возбуждения СНЧ радиоволн имеет важное значение для радиосвязи с объектами, находящимися в проводящей среде. На столь низких частотах размеры любого реального излучателя будут весьма малы по сравнению с длиной волны в воздухе. Излучателем может служить электрическая антенна, состоящая из горизонтальных кабелей на границе "воздух-земля", заземленных на концах для создания низкоомного пути возврата тока через землю. Важнейший вывод теории СНЧ радиоволн - увеличение дальнего поля при уменьшении электропроводности земли под излучателем. Электропроводность земной коры необходимо знать до глубин, сравнимых с толщиной скин-слоя, который может достигать 10-20 и более километров.
Определение электрических свойств земной коры в КНЧ-СНЧ диапазонах представляет интерес и с точки зрения задачи о подземном распространении электромагнитных волн, вновь ставшей актуальной при поисках электромагнитных предвестников землетрясений.
Анализ состояния проблемы исследования электрических свойств земной коры в радиодиапазоне показал, что в КНЧ-СНЧ диапазонах экспериментальных исследований практически не было. Проведенные в России и за рубежом исследования дают, в основном, представление о приповерхностном или очень глубинном (включая верхнюю мантию) геоэлектрическом строении земной коры. Существующие геоэлекгрические карты для СДВ-СВ (10-1000 кГц) диапазонов радиоволн учитывают лишь поверхностные слои до глубин 100-300 м и

циацию их электрических параметров. Средние частотные зависимости характеризуют однородную в геологическом отношении площадь в целом, они описывают некоторую наиболее вероятную модель геоэлектрического строения массива.
Полученные статистические характеристики позволяют оценить степень геоэлектрической неоднородности однотипных комплексов, а также степень отличия между различными по геологическим характеристикам комплексами горных пород. Коэффициент вариации <Т|5|/| 81 рассмотренных комплексов горных пород составляет (17-29)%, он увеличивается по мере уменьшения эффективного сопротивления .
Выводы
1. Рассмотрены особенности возбуждения и распространения КНЧ-СНЧ электромагнитных волн в волноводе "Земля-ионосфера" и проводящих средах. Показано, что на расстояниях от источника с1 > Х3 выполняются импедансные граничные условия и распространяющуюся в земле волну можно считать плоской вертикально падающей волной, соответствующей модели Тихонова-Каньяра.
2. В итоге интерпретации и статистической обработки материалов электроразведки получены:
- значения поверхностного импеданса и эффективного сопротивления для разнотипных геологических формаций и комплексов горных пород;
- для основных тектонических структур выделены типичные геоэлектрические разрезы и определены их количественные характеристики;
- выполнено геоэлектрическое районирование и установлены общие закономерности геоэлектрического строения крупного региона России;
- показана отчетливая дифференциация электрических свойств кристаллических и осадочных комплексов горных пород в КНЧ-СНЧ диапазонах;
- показано влияние проводящего слоя на глубине 10-20 км на величину поверхностного импеданса на частотах 3-40 Гц, учет "корового" проводящего слоя может дать более реальные оценки 6;
- формулы для вычисления дисперсии модуля и фазы импеданса 8 однотипных комплексов горных пород с учетом корреляции между Яе8 и 1т8.