矿化度及水型变化对饱和度评价模型中m、n、B值的影响机理研究

在岩石物理实验的基础上，综合运用水岩相互作用、表面物理、电化学等方面的理论，研究水型及矿化度变化对阿尔奇模型中的m、n值以及Waxman-Smits模型中B参数的影响及作用机理.结果表明，水型及矿化度的变化不仅对m、n、B值产生影响，由于在不同的浓度范围内，地层水矿化度对岩石颗粒表面偶电层厚度及平衡离子活动性的影响不同，还导致Archie公式中的m、n值以及Waxman-Smits模型中的B参数在不同矿化度范围内表现出不同的特征：低矿化度情况下，m、n、B值随着矿化度的降低而迅速减小；而当矿化度升高到一定程度以后，m、n、B值趋于稳定，此时的岩电参数是偶电层中扩散层消失后岩石电学特征的反映.     

聚合物溶液对岩石电性影响的实验研究

为正确认识聚合物对测井曲线的影响,并为测井曲线的解释提供依据,以砂岩油藏为对象,通过岩电实验研究了聚合物对岩石电性的影响。岩样取自孤岛油田某井。实验分析了聚合物溶液自身电阻率特征及聚驱前后岩石电性特征的变化。实验结论,阴离子型聚合物溶液具有一般稀电解质溶液的导电特征;聚合物溶液的配制用水的矿化度对岩石的R0值有显著影响;聚合物溶液矿化度不同．对其Archie岩电参数的影响也不同;聚驱后,随聚合物溶液滞留浓度的增加,a,b值逐渐增大,m、n值逐渐减小。     

基于逆重复m序列的精细探测电法发送机设计

介绍了基于伪随机相关辨识理论的电法发送机设计思想.通过分析逆重复m序列伪随机信号的性质，产生原理，以及伪随机信号系统辨识的原理，研究了其在电法勘探应用中的可行性.用工程软件MATLAB仿真产生了逆重复m信号的波形，并分析了频谱和自相关函数，对产生伪随机信号的序列长度和时钟频率等参数的选择作出讨论，以说明其作为电法勘探场源的优良特点.作出了电法发送机系统初步设计，包括主控单元、逆变器、GPS同步，电流测量等模块，发送机信号控制单元采用硬件描述语言VHDL设计，并用CPLD可编程逻辑器件LC4256V实现了硬件产生m序列和逆重复m序列，及各种控制信号.宽频带、密频比，抗干扰能力强是其主要特点，在电法勘探中有良好的应用前景.     

阿尔奇(Archie)公式：提出背景与早期争论

根据关于岩石电学的早期资料，介绍了阿尔奇公式的提出背景和当时身处学术界和测井界的研究者和工程师们围绕阿尔奇公式所展开的一系列研究和论战.回顾与分析证明：围绕阿尔奇公式所进行的早期论战在于地层因子F及指数m和n.具体的论战焦点有四个：（1）地层因子的表达式F=1/m是否合适；（2）m和n是否具有物理内涵；（3）m和n的值到底是常数还是变数；（4）m和n与岩石的内部结构是否有关.在经过近20年的研究和论争后，即在1960年左右发现指数m和n与岩石的结构、构造以及孔隙流体的饱和度和流体替换的历史有关.此外，还发现岩石的湿润性和超毛细管孔隙度对岩石的电阻率也有很大的影响.虽然阿尔奇公式影响深远而且在岩石物理学和石油测井的发展中具有划时代的意义和里程碑式的作用，但是没有考虑泥质、淡水、低孔隙、非均匀几何参数分布（孔隙度、曲折度）、非均匀饱和度分布、各向异性以及参数a和b对岩石电阻率的贡献和隐藏在这些参数和因素后面的物理机制.因此，在应用阿尔奇公式时必须注意有关的应用条件.此外，根据完全水饱和公式ρ0=FρW=aρW/m和部分水饱和公式ρt=Iρ0=bρ0S-nW来研究F、I、a、b以及m和n与岩石的内部结构、孔隙分布以及孔隙流体和岩石颗粒之间的物理及化学相互作用的关系具有反问题的特点.所以，围绕阿尔奇公式的研究和争论将有可能会伴随着时代的进步和科学技术的发展一直进行下去.     

准噶尔和塔里木盆地不同岩性岩电参数研究

准噶尔盆地和塔里木盆地存在着各种不同岩性的岩石，大量的岩电实验证明，不同的岩性岩电参数不同，砂岩以及砂岩中的低阻油藏、砾岩、碳酸岩盐、火山岩其岩电参数有很大的差别；对同一岩性，高温高压下的岩电参数和常温常压下的岩电参数有很大的差异；不同矿化度下的岩电参数不同，岩石的润湿性对岩电参数也有较大的影响.本文给出不同岩性岩电参数实验结果并分析造成这种差异的原因.     

光滑地表面毁伤检测方法研究

光滑地面毁伤程度评估非常重要，目前评估方法主要是基于光学图像，可是在恶劣的气候或环境条件下，很难获得光学图像，合成孔径雷达（SAR）克服了这个缺点. SAR图像是地表结构和电特征等地球物理参数的映射，通过SAR图像反演地表结构参数，可以推测出光滑地面毁伤程度. 本文以几何光学模型（GOM）为基础，建立神经网络反演模型，以获得光滑地表面受损后的粗糙度参数：表面均方根高度（σ）和表面相关长度（l），并进一步评估光滑地表面受损程度. 实验结果表明该方法可行.     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

2000年姚安MS65地震震源及近邻区的低QS

利用震源距23 km范围内观测的2000年姚安MS65地震余震记录，计算了震源及近邻区域的尾波规一直达S波在频率15～20 Hz之间的傅里叶谱振幅.结果显示谱振幅随震源距增大而增大， 在对谱振幅进行了震源辐射方向性校正之后, 才出现谱振幅随震源距衰减的现象.由此获得了震源及近邻区域S波的Q(f)值,可表示为QS(f)=89f098其值比由尾波得出的姚安地区的平均QC(f)值低得多，表明了震源破裂带的强烈非均匀性对QS(f)的重大影响.     

LaCoste&Romberg航空重力仪K因子的动态标定及其特性研究

摆杆尺度因子（K因子）是反映LaCoste&Romberg航空重力仪线性响应特性的最重要参数. 利用基于地面参考数据的外部标定法和基于交叉点不符值的内部标定法分别对其进行了标定，实测数据分析表明，K因子的内、外部标定结果非常一致，且利用新K因子计算的空中重力扰动，其精度较采用出厂值提高了02～04 mGal. 内部标定法具有较好的实际应用价值. 研究了K因子与滤波尺度的相关性，表明重力仪可能为一非线性响应系统，即K因子的大小与摆杆速度的变化有关.     

LaCoste&Romberg航空重力仪K因子的动态标定及其特性研究

摆杆尺度因子（K因子）是反映LaCoste&Romberg航空重力仪线性响应特性的最重要参数. 利用基于地面参考数据的外部标定法和基于交叉点不符值的内部标定法分别对其进行了标定，实测数据分析表明，K因子的内、外部标定结果非常一致，且利用新K因子计算的空中重力扰动，其精度较采用出厂值提高了02～04 mGal. 内部标定法具有较好的实际应用价值. 研究了K因子与滤波尺度的相关性，表明重力仪可能为一非线性响应系统，即K因子的大小与摆杆速度的变化有关.     

等离子体片中能量离子的空间分布--Cluster/RAPID观测数据分析

本文根据Cluster卫星上的粒子成像质谱仪（RAPID）探测器在穿越地球等离子体片过程中的观测数据,统计研究了等离子体片中能量离子能量密度的空间分布（氢离子能量范围从40keV到1500keV,氦离子和氧离子从10keV到1500keV）,并且给出了离子能量密度在不同地磁活动时期随GSE Z向分布的剖面.研究表明能量离子的能量密度以及能量密度的梯度与地磁活动指数Kp之间存在近似线性的关系.观测结果表明形成这种分布变化的主要原因是在地磁活动期间在电流片附近离子能量密度的增加,特别是其中的重离子成分增加更为显著.本文通过一个简化的电流片模型的数值计算,定性地研究了形成能量离子空间分布的机理.计算表明重离子在电流片中可以获得更多的能量,电流片加速可能是形成能量密度分布变化的一种可能的机制.     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料，利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到，本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层， 速度梯度约为0.2 s-1；第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体；第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳， 速度梯度约为0.03 s-1；第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层，总的趋势是西厚东薄，青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄，各处的地震波速度梯度不尽相同.     

激发态氮分子N*2在电离层中的作用的模拟研究

激发态氮分子N*2在电离层F区中起着重要的作用,它使F区占主导地位的O+离子的损失率增大,从而使该区的电子浓度减少. 本文利用理论电离层数值模型,通过考虑与不考虑N*2的作用,对包括1990年6月、1997年5月、1998年5月以及2000年4月磁暴事件在内的时间区间的电离层响应情形进行模拟研究,并与实测结果进行对比. 结果表明,N*2对电离层电子浓度的影响在太阳活动高年非常明显,在太阳活动低年虽有些影响,但效果并不明显,其程度远不如高年. 在太阳活动高年,不仅是磁暴期间,在较宁静期间也必须考虑N*2的影响. 而且,在考虑N*2的作用时,还与激发态振动温度Tν有关,在采用Tν=Tn（其中Tn为背景中性大气的温度）的简化处理时,所得结果与观测结果的符合程度不如对Tν进行精确计算时所得的结果好. 模拟结果还表明,太阳活动高年,N*2作用的结果主要是使150km高度以上的F区电离层电子浓度减少,而对150km以下高度的电离层电子浓度则影响不大. 另外,N*2基本不影响F2层峰高hmF2的值.     

岩石物理的理论模拟和数值实验新方法

当代物理实验科学和计算机科学技术的巨大进步为岩石物理的理论和实验研究开辟了新的领域.在细胞自动机基础上发展起来的格子气自动机和格子玻尔滋曼方法就是这种技术进步的产物.本文讨论了格子气自动机的发展及其应用于研究多孔岩石微观孔隙结构对宏观导电特性影响的新方法. 我们开发的模拟多孔岩石导电特性的数值实验新方法，提供了一种可深入到从微观孔隙结构这个尺度上来考察具有复杂孔隙结构的，孔隙度小于10%的低孔、低渗岩石的宏观导电特性及其影响因素.研究表明:Archie 系数m,n并不是传统上的意义，研究各种不同条件下F-、I-Sw关系，结果显示非阿尔奇现象与孔隙介质中孔隙、骨架和流体的混合导电网络有关，得出新的饱和度计算公式.同时还研究了泥质含量和分布、电阻率各向异性对宏观导电特性的影响，提出适用于电阻率各向异性地层的F-、I-Sw的关系.本文最后探讨了应用格子气自动机和格子玻尔滋曼方法进行岩心渗流和核磁共振数值实验的新方法及其发展前景.     

磁尾通量绳结构中由压强损失导致的核心场增强

与亚暴活动密切相关的磁尾等离子体团可以具有不同的拓扑位形,多数磁尾等离子体团具有 强核心场,是一种通量绳型磁结构. MHD模拟表明：地球磁尾不同拓扑位形磁结构的形成, 与越尾分量By的分布形态有关. 但是模拟研究所展示的通量绳结构,核心场强度远低 于尾瓣区磁场强度. 本文考虑磁尾通量绳结构中,螺旋形磁力线向侧翼伸展产生的压强损失 ,在MHD方程中引入修正项ρt|loss,Tt|loss 及Byt|inc. 对于 初始By分量为均匀分布,受晨昏电场产生的边界入流作用,磁尾通量绳结构重复形成 与逐一排放的两个算例,计入修正项后,多重磁结构峰值压强的平均值降低,核心场的平均 值明显增大. 两个算例中,背景By值较低的算例1（By0=1nT）中,核心 场的相对增幅较大.     

利用Cluster Ⅱ数据分析等离子体片区磁结构运动特性

利用Cluster Ⅱ 卫星上搭载的磁通门磁强计的观测数据，可以计算磁结构的运动速度.本文在GSM（Geocentric Solar Magnetospheric System，地心太阳磁层系）坐标系下处理了磁暴期间（2002年8月1日到2日）和磁场宁静期（2002年8月6日到7日）的等离子体片区的观测数据.通过分析磁结构速度的统计特性和频谱特性，得到以下结论：（1）磁结构运动速度呈现出不规则的摆动结构.（2）Vz的方差与Vy的方差近似相等，而远大于Vx的方差.这可能是由于“风袋效应”.（3）在黎明侧的等离子体片区, Vx和Vz的平均值约为0，但Vy的平均值的量级为-10 km/s.这可能是在等离子体片区Pc5压缩波造成的.（4）Vx, Vy, Vz的频谱在0033 min-1和0035 min-1之间都有一个峰值.     

特深地下管线的电磁场特征分析及探测研究

研究了管线的一系列电磁场特征，介绍了特深管线探测应用状况，通过实例分析了从1 m到21 m了不同埋深直线电流及强电流3~21 m情况下的电磁场Hx、Hz、ΔHx 〖WTBZ〗的归一化异常的分布特征 , 提出了对特深管线探测的对策，即频率、电流、远端接地等提高信噪比的技术对策，提出了确定地下金属管线平面位置、埋深的方法，利用水平磁场分量70%法确定管线深度的适用条件，分析了特深管线探测的干扰因素，广州市3个特深管线的探测成功实例，说明了方法的良好效果.     

磁层相对论电子通量变化与磁暴/亚暴的关系

本文分析了1 AU处的行星际磁场、太阳风速度、Kp指数、Dst和AE的变化关系，以及它们和地球同步轨道附近相对论电子通量的变化关系.分析说明，当行星际磁场Bz分量出现南向扰动和太阳风速度增大超过500 km/s时，地球磁层中常常发生磁暴/亚暴活动.在磁暴主相期间，相对论电子(能量E≥1 MeV)通量下降；而在磁暴恢复相期间，相对论电子通量恢复上升.但是，只有在伴随有高强度（AE≥500 nT）的持续性亚暴活动的磁暴恢复相期间，相对论电子的通量才能增长到超过暴前通量值，且能量低于300 keV的亚暴电子的通量越高，相对论电子的通量越高，反之则越低.亚暴注入电子数的多少很大程度上决定了磁暴恢复相期间相对论电子数的多少，这说明亚暴活动注入能量低于300 keV的亚暴电子是磁层相对论电子的一个重要来源.     

2000年中国地区地磁场长期变化的区域特征

本文用中国地磁场复测点和地磁台站资料,建立了2000年代中国参考地磁场长期变化模型CGRF-SV2000.模型显示,中国地区地磁场变化比较平缓,X、Y、Z、H、D、I、F七个地磁要素的“无符号平均年变率”分别为122 nT/a、82 nT/a、438 nT/a、118 nT/a、096(′)/a、299(′)/a、224 nT/a,比国际参考地磁场IGRF给出的全球年变率约小1/3到1/2.各地磁要素的变化显示,地磁北极正在向中国移近,或者说,中国正在向高地磁纬度方向移动,平均移动速度约为3(′)/a.磁偏角变化还显示,中国地区东西部偏角差异继续扩大.作为检验和对比研究,本文利用第8代国际参考地磁场（IGRF）模型,分析了全球地磁场长期变化的时空特征,讨论了全球长期变模型IGRF_SV与中国长期变模型CGRF_SV的异同点.对比分析表明,中国地区地磁场的长期变化与全球长期变化总趋势基本符合,但是,CGRF_SV也表现出一些特有的局部异常特征.