Файл: Применение ЦВМ и средств вычислительной техники в геологии и геофизике [сборник]..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 57

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

X

R

xi*

 

 

В (19) первичное возбуждение необходимо суммировать с векторным потенциалом А х1, характеризующим вторичное по­ ле в слое, где расположен источник (і=1, 2, 3), а множитель /соц/4я определяет единичный 'момент диполя М0.

 

 

 

3.

Компонента А z

 

 

 

Распишем последнее равенство из (9):

 

 

 

 

 

д А х L

 

=

д А хі+ 1

d A zj+i

 

 

 

 

dx

‘ dz

д х

'

dz

 

 

Так как Ахі п А хі+\

зависят от х и у только в

силу их зави-

 

 

г-----------

то

дА х:

=

дАх і

дг

дАх ,

СИМОСТИ ОТ Г~~\АX2

у2 >

- g f -

 

 

 

w — угол между х и

г. Аналогично выражается

 

. ІПро-

 

öAxi

д А х і-|-1

 

/ t c \

 

/і^7\

 

дх

изводные

 

 

 

 

 

и —^ — согласно (15) — (17) и вышенаписан-

ных равенств будут содержать cos ср и функцию Бесселя перво­

го рода первого порядка, поскольку

-=)J1(kr).

С учетом сказанного найдем:

 

 

 

 

 

ОО

 

 

Аг1 = ~

cos f

^

 

(20)

 

О

 

 

 

°o

 

 

 

A z2= ^ c o s c p

j {D2ex’z+ D3e~^z\Jx(lr)d\

(21)

 

oJ

 

 

 

 

OO

 

 

 

Аг3= ^

cost j

DKe~ x'zJxQ.r)dX

 

(22)

 

о

 

 

 

Равенства (20), (21), (22) определяют Аг-компоненты , кото­ рые характеризуют только вторичное, нормальное к границам раздела поле, поскольку первичное возбуждение учтено уже в выражениях для А хі -компонент.

112


4. Магнитное поле Нх. Источник в среднем слое

Погрузим источник в средний слой и зафиксируем положе­ ние его относительно верхней и нижней границ на расстояниях

#і и hi

(рис. 1). Коэффициенты

Си С2, С3, С4, Dи /Л,

D3,

D4

определим, решая систему линейных алгебраических

уравне­

ний,

получающуюся

 

после

подстановки (15) —(17)

и

(20) — (22) в граничные условия (9)

 

 

 

 

 

 

__^ —(Хя —х,)л,

 

1 -f /12б~2ХаЯ‘

 

(23)

 

 

 

1 - 1 12е - ^ н

 

 

 

^•231 "Ь f

 

 

 

 

 

С

 

2ХзЯ'(1 +

/12g~2X»ft‘)

(24)

 

 

2 “

 

/.,(1 - 1Ѵ2ге - ^ ”)

 

 

 

 

 

 

£

_ )і12е_2ХаЛі(1+ / 12е ~ 2ХаЯі)

 

(25)

 

 

3=

 

Х2(1 -

l12*e~W)

 

 

 

 

 

 

 

С =

2Ьа

с - д „ - \,) н ,

1 -4-/i2g~2Ml

 

(26)

 

4

 

 

 

 

 

2g-2X,H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д .=

_____^ Ü

£ i j z _ ? a ) ____ g -2 х2я ,

 

(1 Л /12е -2х»й-)(1+£12)

 

 

 

 

 

 

( Х2 + Х і )( Х о ^ і Л Х ^ г )

(1- / 122<?-2Х>Я)(1 —kl22e~2l*H)

 

 

 

 

 

 

 

( 1 + /12е--2ХаЯ')(1+&12е -2ХаЯ)

(27)

 

( 1 - / 122ц-2ХаЯ)(1 -А 132е -2ХаЯ)

 

 

 

 

 

Г)

^Х3^ —=г) _ у

 

 

 

 

2

 

(хз+^і)(ѴГ+^л ) А

 

 

 

2х3я , (

j _j_ / 1 2 е

- 2ХА ) —

kl2e~2x*H( 1 - f l l2e~2l*H‘)

 

(28)

 

X

(1 - /12Ѵ-»**Х1 - К 2е - 2^н)

 

 

 

 

 

 

 

ГЛ

 

2X4=!-«з)

Ч X

 

 

 

 

8

2- г Xt) (X2=! +

X j Sj )

 

 

 

е_2Хай‘(1Л /12е~ 2ХіЯ>) — А12е~2Х>я(1 + /12£~2х>йі)

 

(29)

 

X

(1 -

/ 1а2е -2ХаЯ)(1 - / г 122е -2ХаЯ)

 

 

 

 

 

 

 

2Х2(=1- = 2)

(1 + / іа*-»А)(1 + £12£ -2Х*Я)

 

 

(Х а + Х1)(Х 2=1 + Xj=2)

(1—/12% -2Х*я)(1 —klt2e~2x*H)

 

 

 

ß -2M,(1 + l12e~ 2l‘H‘)(\+kl2)

(30)

 

 

(1 —/122е - 2ХаЯ)(1 -

k , 2e~2^H)

 

 

 

 

 

Г 3 Х2Д2 — X^a _

<-12 ■

Xä — Хд

 

 

 

12

X^+Xjoa’

 

 

X3— Xt ’

 

 

8- Заказ 1928

 

 

 

 

 

 

 

118


Н о п р е д е л и м из (6 ):

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

1

 

?4 г]

 

(31)

Хі

= аіАХІ -f — [ ^ ^ - +

 

 

 

1

XL

у ш |J. L дхг

 

dxdzJ

 

 

Интересуемся

 

далее

полем Нх2 на

 

оси г, т. е.

при г = 0.

Дифференцируя А х2

и А г 2 по соответствующим

переменным

и подставляя производные в (31), получим:

 

 

 

 

) = jzj j"

~^)e~^zd). +

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

+ j О

P a 2 —

\ ^){C2e^ - I -

Cse~x>z)dl +

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ Y j ^ Ч 0 2е ^ ~ D3e~x>z)d\

 

(32)

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

5. Магнитное поле Hx . Источник вне среднего слоя

Поместим источник вне среднего слоя

(рис.

2).

Процесс

определения коэффициентов ничем не отличается

от рассмот­

ренного выше. В этом случае

 

 

 

 

 

 

Ci

 

 

х/12е-

2Х-Л> (і-е- 2^я )

 

(33)

 

 

dO - Ѵ е - 2ХгЯ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Ха1/12е“ 2Х>я e'~di+l3)*і

 

(34)

 

 

“ (X^+X^Hl

 

 

 

 

 

 

С•

 

 

 

(35)

Г

1

 

Г^■ Т о N)C

 

\

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

Г / -

 

4ХХ2а1а2е~(хч~х‘>я

 

 

 

(36)

(X^ + X

^ d - Z

i ^ ^ ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

А ' =2л2(а1— а2)е~21^

 

X

 

 

 

 

 

2Х2ах(1 + £ 12)е--^я

 

 

 

 

(Ѵх + ѵ

Л

+ h)( 1 -

 

1 - klt*e-W)

(V i + >.га2)(1 +

l12e~2'-H){\ +

k12e ~ ^ )

 

(V i + ^ia2)2(X2 -f Xj)(l -

 

 

1 - k ^ e - W )

 

 

D2’ = 2X2(o1 — а2)е~'ХаіЯі+Я) X

 

 

114


.

2X2g1 - M V A + Xta2)( 1 + li2e~n >H)

(38)

(V x +

+ 4)(1 -

ii22e - ^ H)( 1 -

kn *e-W )

 

 

D a' = 2X2(ax -

oa)e(*.-*,)A, X

 

 

2X2o1e -2Xa///<'i2 — (X2g! + ^a2)(l +

^iag~ 2M0

/39ч

(X2ai 4" ^laä)2(^2+ M(1 —Ііъ2е~21*Н)( 1

 

^122^ 2Х2Я)

 

____________ 2X2gx(l +

kx, e - ^ H)_______________

 

(X2-|-X1)(X2|3x + Xia2)2(l

/122е_2ХаЯ)(1

к1г2е ~2l*H)

 

________ (л2аі + ~хіаг)(^ + ^rjQ + lvß ~ T,-H)_______

/^QY

(Х2аі + V 2)*(X2 4- Xx)(l -

/122е - 2Х^)(1 -

£122£-2Х*я )

 

Определим поле Их в первом и третьем слоях. В соответ­ ствии с (31) будем иметь:

ОО

{Г (уш[іа — Ix2)(C2'ex’z + С3е~х*г )dl +

-f 2' j XX2(D2'eXiZ— D3'e~^z )d\

0

00

//„ (r= 0 ) = ^ j [(>,«,, -i- X 2) C / - i-XX^/l e-MrfX (42)

0

Выражения (32), (41) и (42) полностью определяют поле горизонтального магнитного диполя при произвольном распо­ ложении его относительно границ в точке с координатами с, г=0.

6. Анализ поля (32) при малом параметре

Рассмотрим

поле при малых

параметрах П] =.a1p,töL2 и

п2=сг2рю^2, т. е.

в области Долля [7].

Такой подход позволит

ңам выявить основные особенности поля, не прибегая к анали­ зу общих интегралов (32), (41) и (42), Для вычисления кото­ рых необходимо обращение к численным методам. Анализ про­ ведем на примере выражения (32).

Выделим в (32) ту часть поля, которая связана только со

8*

115


ср ед н и м сл о ем и не о п р е д е л я е т с я гр ан и ц ам и :

 

 

 

 

 

со

 

 

1 ,

е ~ l*z dk

 

 

 

 

 

Н}

 

 

 

 

 

( 4 3 )

 

 

 

 

о

 

 

а2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и будем искать отношение Нх2 /.Нхѳ = hx2 , где

 

 

НХв = 1^-5

 

(44) — поле диполя в среде

с электропроводно­

стью сг—0[5], т. е. поле в воздухе.

 

 

 

 

учитывая

Подставляя в (32)

необходимые коэффициенты и

(44), найдем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

.

о

I о •

, о

т

1

е ~ т^ +

l i 2e - 2m^chrn2

,

 

hxz h x z

+ 2 ушра2І

j

m J

u

\ - і [ г

е - 2 тА

d m

 

 

 

 

 

тг ,

e^m^Ar L 2e~2m^chm.l

,

 

 

 

 

 

 

L

2--------

12------------ - dm-f

 

 

 

 

 

О

m

 

1 — /122<?-W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2f

 

m3m2(c

 

2)

 

 

_j_ і ^ е - 2т£сктг

 

dm-

 

 

 

 

тга2) ( \ —l122e - 2m^){\ — k n2e - 2m^)

d (ms + m J i m ^ +

 

- 2J'0 (/ra2 +

m3m2(c1a2)ki2e - 2m£(lu e - m£ -f chmt)

dm, (45)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m 1)(/re 2o 1+ O T 132) ( l — / 12ae~ 2m^ ) ( l

k ^ e ~ 2m^ )

 

где h°X2

 

— поле в однородной среде с проводимостью средне­

го слоя,

выраженное в единицах поля в воздухе;

 

 

 

 

 

Ң

да = ХІ;

ml ='klL\

m2= l2L;

 

 

 

 

&=-£•;

 

 

 

 

 

 

т1?1m\т2.

k

 

~ WX

 

 

 

 

 

li 9т-я^-г mp-}

12 ’

ffZ2

+

/И)

 

 

z = L — координата точки наблюдения.

Соотношение (45) получено в предположении, что точка наблюдения и источник расположены внутри среднего слоя симметрично относительно его границ, т. е. когда

L — L •*> С>1 -

Разложим /12 и /С12 в степенные ряды по малому параметру п\.

Так как тл т —^ 1’- т2

ТП

jNjh

, ТО

2

 

2m

 

116

 

 

 

 

л