Физический смысл уравнений Максвелла

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКУ

Учебно-методическое пособие для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика» по программе «Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в промысловой и разведочной геофизике»

Казань 2009

Печатается по решению Редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова–Ленина»

Утверждено на заседании кафедры геофизики

Казанского государственного университета,

Протокол №____от____ ______________2009

Д.И. Хасанов

Введение в электроразведку: пособие для самостоятельного изучения для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика». – Казань: Казанский государственный университет, 2009. - 75 с.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для слушателей курсов повышения квалификации специальности «Геофизика» по программе «Методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в промысловой и разведочной геофизике». В пособии рассмотрены наиболее общие вопросы электроразведки. Приведены примеры использования электроразведочных данных для решения различных геологических задач.

© Казанский государственный

университет, 2009

 

© Д.И. Хасанов, 2009

 

Оглавление

Стр

Введение

Глава 1. Теоретические основы электроразведки________________________ 4

Глава 2. Естественные электрические поля _____________________________8

Глава 3. Искусственные электрические поля ___________________________22

Глава 4. Методы профилирования ____________________________________30

Глава 5. Методы электромагнитного зондирования _____________________49

Глава 6. Электромагнитные свойства горных пород _____________________69

Литература__________________________________________________________74

Контрольные вопросы________________________________________________75

Введение

 

Электрическая разведка или просто электроразведка - это большая группа геофизических методов изучающих электромагнитные поля различной природы. Целью этих исследований является определение электромагнитных характеристик геологической среды (сопротивление, проводимость, поляризуемость и т.д.), зная которые можно получить ценную информацию о строении изучаемого участка или района. По виду электромагнитных полей электроразведку можно разделить на два отдела: первый - объединяет методы, исследующие естественные, второй – искусственные электромагнитные поля.

Глава 1. Теоретические основы электроразведки

Уравнения Максвелла

Теория электроразведки базируется на системе уравнений электродинамики - уравнениях Максвелла [Жданов, 1986]. Эти уравнения для любой точки пространства вне сторонних источников поля записываются в виде:

(1)

Здесь и - векторы напряженности электрического и магнитного полей, и - векторы электрической и магнитной индукции, - вектор плотности тока проводимости, - плотность электрических зарядов.

Уравнения Максвелла дополняются уравнениями связи:

; ; (2)

где , и - электромагнитные свойства среды: электропроводность, диэлектрическая и магнитная проницаемости. Отметим, что первое уравнение связи представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

 

Физический смысл уравнений Максвелла

 

Первое уравнение Максвелла представляет собой дифференциальное выражение закона полного тока, согласно которому циркуляция магнитного поля по замкнутому контуру равна полному току в нем. Оно указывает, что магнитное поле порождается как токами проводимости (первое слагаемое в правой части уравнения), так и токами смещения (второе слагаемое). Причем токи проводимости - это движение зарядов, а токи смещения - скорость изменения электрической индукции.

Второе уравнение есть дифференциальное выражение закона электромагнитной индукции, согласно которому изменение магнитной индукции возбуждает вихревое электрическое поле. Таким образом, переменное магнитное поле порождает переменное электрическое, постоянное же магнитное поле не создает поля электрического.

Третье уравнение указывает, что в природе магнитных зарядов не существует, и силовые линии поля магнитной индукции замкнуты.

Четвертое уравнение говорит, что источниками поля электрической индукции являются электрические заряды. Изолинии поля электрической индукции начинаются на этих зарядах и непрерывны вне их.