URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Светов Б.С. Основы геоэлектрики
Id: 200090
 
998 руб.

Основы геоэлектрики. Изд. стереотип.

URSS. 2015. 656 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-382-01616-0.

 Аннотация

В книге рассматриваются теоретические основы геоэлектрики --- геофизического метода исследования строения Земли и происходящих в ней процессов, основанного на изучении электромагнитных (ЭМ) полей искусственного и естественного происхождения. В краткой форме анализируются основные уравнения электродинамики сплошных сред и методы их решения, а также главные теоремы и принципы электродинамики. Попутно рассматриваются важные для электродинамики и геоэлектрики вопросы о представлении ЭМ поля в виде суперпозиции потенциального и индуцированного полей, об эквивалентных возбудителях ЭМ поля, о сторонних полях, создающих ЭМ поле и др. Выводятся условия, при которых векторные уравнения электродинамики скаляризуются, т. е. сводятся к двум отдельным скалярным уравнениям в частных производных второго порядка относительно потенциалов электрического и магнитного типов, а затем формулируются условия, при которых в полученных скалярных уравнениях разделяются переменные. Находятся и анализируются с геофизических позиций аналитические решения электродинамических задач в стационарном и переменном ЭМ поле для основных моделей сред: горизонтально и цилиндрически слоистой, локальных проводящих объектов сферической, цилиндрической, сфероидальной формы, нарушений горизонтальной однородности среды в форме наклонного контакта, параболоида вращения и идеально проводящей полуплоскости. В задачах рассматриваются изотропные и анизотропные среды и типовые возбудители ЭМ поля. Даются интегральные представления решений через функции и аффиноры Грина и приводятся основные сведения об объемных и граничных интегральных уравнениях.

Отдельная глава посвящена электрофизическим и электрохимическим процессам в геологической среде естественного и искусственного происхождения. Она включает основы теории сейсмоэлектрических и поляризационных явлений в пористых и флюидонасыщенных средах (горных породах) и на контакте электронных и ионных проводников.

Обосновывается правомочность применения основных понятий и методов теории информации в геоэлектрике, показывается связь теории информации с теорией обратных задач геофизики, с информационной точки зрения сравниваются различные методы геоэлектрики и используемые в них возбуждающие сигналы, предлагаются критерии для информационной оценки измерительных устройств и результатов наблюдений в геоэлектрике.

Последняя глава, написанная В. И. Дмитриевым и М. Н. Бердичевским, посвящена изложению основ теории обратных задач и методам их решения. Теоретические результаты иллюстрируются примерами решения обратных задач в магнитотеллурике.

Книга предназначена научным работникам, инженерам и студентам геофизической специальности, но будет интересна специалистам в других разделах естественных наук, использующим в своей работе физические и математические методы исследования.


 Оглавление

Предисловие
1 Введение в макроскопическую электродинамику
 § 1.Уравнения макроскопической электродинамики
  1.1.Макроскопическая электродинамика сплошных сред
  1.2.Уравнения Максвелла
  1.3.Материальные соотношения связи и уравнения ЭМ поля относительно E и H
  1.4.Материальные связи в некоторых типах неоднородных на мезоуровне сред
 § 2.Условия корректной постановки прямых задач электродинамики
  2.1.Начальные условия
  2.2.Краевые условия
  2.3.Условия сопряжения
  2.4.Теорема единственности
 § 3.Гармонически изменяющееся ЭМ поле и электромагнитные параметры геологической среды
  3.1.Символический способ записи монохроматического поля
  3.2.Уравнения Максвелла в частотной области
  3.3.Понятие комплексной частоты
  3.4.Аналитические свойства и частотная дисперсия проводимости среды
 § 4.Дифференциальные уравнения ЭМ поля второго порядка
  4.1.Уравнения второго порядка относительно напряженностей поля
  4.2.Электродинамические потенциалы
 § 5.Возбудители ЭМ поля
  5.1.Источники и вихри векторного поля
  5.2.Сторонние возбудители ЭМ поля
  5.3.Локализованные сторонние токи и их разбиение на потенциальную и вихревую части
  5.4.Альтернативная форма записи сторонних возбудителей в уравнениях Максвелла. Магнитные токи
 § 6.Основные принципы и теоремы электродинамики
  6.1.Энергия ЭМ поля. Теорема Умова--Пойнтинга
  6.2.Теорема и формулы Грина
  6.3.Лемма Лоренца
  6.4.Теорема взаимности
  6.5.Теорема эквивалентности
  6.6.Принцип суперпозиции
  6.7.Принцип перестановочной двойственности
2 Постоянное ЭМ поле
 § 7.Постоянное ЭМ поле в sigma--epsilon--mu среде
  7.1.Виды постоянных ЭМ полей и их информационные геофизические возможности
  7.2.Постоянное электрическое поле в sigma--epsilon среде. Токи и заряды
  7.3.Простейшие возбудители электростатического и стационарного электрического полей
  7.4.Возбудители постоянного магнитного поля
 § 8.Стационарное электрическое поле
  8.1.Дифференциальное уравнение стационарного электрического поля второго порядка и методы его решения
  8.2.Решения геоэлектрических задач в стационарном электрическом поле
 § 9.Стационарное магнитное поле
  9.1.Дифференциальные уравнения стационарного магнитного поля и методы их решения
  9.2.Аналитическое представление стационарного магнитного поля и решения некоторых задач
 § 10.Спектрально-пространственный анализ и фокусировка поля
  10.1.Спектрально-пространственный анализ (СПАН) электроразведочных данных
  10.2.Фокусировка постоянного ЭМ поля
3 Скаляризация и разделение переменных в векторных уравнениях электродинамики
 § 11.Отделение временного аргумента от пространственных аргументов в уравнениях электродинамики
  11.1.Отделение временной переменной в уравнениях квазистационарного поля и общая форма представления квазистационарных переходных процессов
  11.2.Сопоставление квазистационарных и волновых ЭМ полей
  11.3.Частотные характеристики квазистационарного ЭМ поля в области комплексной частоты
 § 12.Скаляризация векторных электродинамических уравнений
  12.1.Общий смысл понятия скаляризации
  12.2.Скаляризация трехмерных (3D) электродинамических задач с помощью полей электрического и магнитного типов
  12.3.Калибровка потенциалов. Скалярные уравнения поля
  12.4.Скаляризация уравнений Максвелла в двумерных (2D) задачах электродинамики
 § 13.Разделение пространственных переменных в скалярных уравнениях электродинамики
  13.1.Разделение переменных в трехмерных скалярных уравнениях поля
  13.2.Разделение переменных в двумерных скалярных уравнениях поля
  13.3.Разделение переменных в сферической, круговой цилиндрической и декартовой системах координат
4 Аналитические решения геоэлектрических задач в переменном ЭМ поле
 § 14.Переменные ЭМ поля в однородном неограниченном пространстве
  14.1.ЭМ поля в однородном изотропном пространстве
  14.2.ЭМ поля в однородном анизотропном пространстве
 § 15.Модель горизонтально-слоистой среды
  15.1.Общее решение
  15.2.ЭМ поля основных возбудителей в простейших моделях среды
 § 16.Модель цилиндрически слоистой среды
  16.1.Общее решение осесимметричной задачи для цилиндрически слоистой трансверсально изотропной среды в поле дипольных возбудителей
 § 17.Локальные проводники в переменном ЭМ поле
  17.1.Сферический проводник
  17.2.Круговой цилиндрический проводник
  17.3.Вытянутый сфероидальный проводник
  17.4.Вторичные поля электрического и магнитного типов
  17.5.Идеально проводящая полуплоскость в переменном ЭМ поле
5 Интегральные представления решений и интегральные уравнения электродинамики
 § 18.Интегральные представления решений и функции Грина
  18.1.Скалярные интегральные представления
  18.2.Векторные интегральные представления. Аффинорная функция Грина
  18.3.Интегральные представления Стрэттона--Чу
 § 19.Интегральные уравнения электродинамики
  19.1.Скалярные интегральные уравнения
  19.2.Векторные интегральные уравнения
  19.3.Интегральные уравнения, основанные на формулах Стрэттона--Чу
  19.4.Связь между функциями Грина уравнений Гельмгольца и Лапласа
  19.5.Краткая характеристика современного состояния проблемы
6 Электрофизические и электрохимические процессы в геологической среде
 § 20.Сейсмоэлектрические явления
  20.1.Сейсмоэлектрический эффект 1-го рода
  20.2.Сейсмоэлектрический эффект 2-го рода
 § 21.Вызванная и естественная поляризация геологической среды
  21.1.Общая геофизическая характеристика метода вызванной поляризации
  21.2.Двойной электрический слой
  21.3.ВП электрокинетической природы
  21.4.ВП электрохимической природы
  21.5.Феноменологический подход к интерпретации ВП
  21.6.Естественное электрическое поле (ЕП)
7 Теоретико-информационные основы геоэлектрики
 § 22.Модель системы геофизических исследований
 § 23.Основные понятия теории информации. Теоремы кодирования информации и регуляризация обратных задач
  23.1.Энтропия, количество информации
  23.2.Теоремы кодирования К.Шеннона и их геофизическая интерпретация
  23.3.Связь теории кодирования и декодирования информации с теорией обратных геофизических задач
 § 24.Некоторые приложения теории информации к электроразведке
  24.1.Информационные преобразования: смысл и полезность
  24.2.Информационные оценки экспериментальных данных
  24.3.Оценка информационной связи между разнородными наблюдаемыми данными
  24.4.Информационная оценка сигналов, возбуждающих ЭМ поле
8 Об обратных задачах геоэлектрики
 § 25.Условно-корректная постановка обратных задач
 § 26.Решение обратных задач методом подбора
 § 27.Принцип регуляризации в обратных задачах
 § 28.Регуляризованный метод подбора
 § 29.Разрешающая способность и детальность решения обратной задачи
 § 30.Постановка обратной магнитотеллурической задачи
 § 31.Одномерная обратная задача МТЗ
 § 32.Многомерные обратные задачи магнитотеллурики
 § 33.Методы решения многомерных обратных задач магнитотеллурики
Литература

 Предисловие

"Осколкам разбитого вдребезги"
посвящается

Рождение отечественной геоэлектрики (электроразведки) связано с именами выдающихся ученых: В.А.Фока, В.Р.Бурсиана, А.А.Петровского. Их работу продолжило следующее поколение ученых: А.И.Заборовский, А.П.Краев, Л.М.Альпин, А.С.Семенов, И.К.Овчинников и др. В 60--70Не годы прошлого столетия советская электроразведка пережила эпоху своего расцвета и стала, в определенной мере, "законодателем мировой моды". В настоящее время она сохранила высокий уровень в теоретической геоэлектрике, но, в связи с известными обстоятельствами, утратила свои позиции в аппаратурно-технической области. Вероятно, настала пора подведения некоторых итогов, выделив в разработанных к настоящему времени основаниях геоэлектрики наиболее ценное и не утратившее своего значения. Примерно такую задачу ставил перед собой автор при написании этой книги.

В книге излагаются теоретические основы геоэлектрики, начиная с уравнений, описывающих электромагнитное поле в сплошных на макроуровне средах, и кончая элементами теории поведения этих полей в неоднородных на мезоуровне и более адекватных реальным геологическим условиям средах. Описанию электрофизических и электрохимических процессов, происходящих в пористой и флюидонасыщенной среде (горной породе), посвящена шестая глава книги, в которой с общих позиций рассматриваются сейсмоэлектрические и поляризационные явления в таких средах.

Основное внимание в книге уделяется решению и анализу, с геофизических позиций, прямых задач постоянного (стационарного) и переменного электромагнитного поля применительно к проблемам геоэлектрики. Отдельно анализируются условия получения аналитических решений задач электродинамики -- условия их скаляризации и разделения в них переменных. Подробно рассматриваются электродинамические задачи в моделях горизонтально- и цилиндрически-слоистых сред, имеющих основное значение в структурной электроразведке и электромагнитном каротаже, а также в моделях локальных проводников правильной формы, полезные для рудной электроразведки. Обратные задачи геофизики выходят за круг вопросов, которыми автор непосредственно занимался. Глава, посвященная этой проблеме, по просьбе автора, написана видными специалистами в этой области -- В.И.Дмитриевым и М.Н.Бердичевским. С нетрадиционных позиций та же проблема рассматривается в 7 главе книги, посвященной теоретико-информационному подходу к интерпретации электроразведочных (и, вообще, геофизических) данных. За пределами книги остались вопросы вычислительной геофизики -- большинство расчетов, иллюстрирующих содержание книги, выполнено сотрудниками автора.

Содержание книги, в основном, опирается на исследования, проведенные автором, и на работы отечественных геофизиков, которым автор при прочих равных условиях отдавал предпочтение.

Нумерация формул и рисунков дается по параграфам, нумерация ссылок на литературу -- в соответствии с общим списком литературы. При ссылке на рисунки и формулы из других параграфов перед их номерами указывается номер параграфа. В книге используется система единиц СИ.

Заканчивая предисловие к книге, я хотел бы специально отметить, что в моей работе в области геофизики мне повезло сразу по нескольким пунктам. Во-первых, я заканчивал аспирантуру под руководством Льва Моисеевича Альпина, а почти сразу после окончания института в течение нескольких лет работал вместе с Сергеем Михайловичем Шейнманном. Эти замечательные советские геофизики приучили меня к самокритичности мышления и научили сочетать в проводимых исследованиях теорию и эксперимент. Во-вторых, так получилось, что я все время работал в творческой и дружеской атмосфере коллективов талантливых сотрудников и аспирантов. Список их очень велик: Гарик (Гарольд Владимирович) Прис, Ира (Ирина Александровна) Доброхотова, Витя (Виталий Израилевич) Пятницкий, Паша (Павел Олегович) Барсуков, Женя (Евгений Михайлович) Ершов, Витя (Виктор Федорович) Лаптев, Жора (Георгий Юрьевич) Малашев, Юра (Юрий Тимофеевич) Литвинов, Володя (Владимир Данилович) Новак, Саша (Александр Львович) Хализов, Алла (Алла Александровна) Ноздрина, Сережа (Сергей Ервандович) Кургинян, Миша (Михаил Ильич) Шимилевич, Сережа (Сергей Дмитриевич) Каринский, Володя (Владимир Викторович) Агеев, Паша (Павел Николаевич) Александров, Оля (Ольга Анатольевна) Агеева, Света (Светлана Евгеньевна) Баландина, Сурен (Сурен Сергеевич) Кеворкянц, Юрий Иванович Кукса и многие другие. Наконец, жизнь и работа автора проходила в тесном общении с М.Н.Бердичевским, Ю.В.Якубовским, А.А.Кауфманом, Л.Л.Ваньяном, В.И.Дмитриевым, Ф.М.Каменецким, В.И.Векслером, А.Д.Петровским, А.Ф.Постельниковым, В.П.Губатенко, М.С.Ждановым, В.А.Комаровым, В.В.Кормильцевым, М.И.Эповым, В.А.Сидоровым, Д.С.Даевым, Э.Б.Файнбергом, В.В.Спичаком, О.А.Скугаревской, Л.Я.Мизюком, В.М.Поджарым, Т.М.Сидельниковой и многими другими -- создателями современной электроразведки переменными полями. Все они (в той или иной мере) -- соавторы этой книги.

Особая благодарность за помощь в подготовке этой книги к изданию моим сотрудникам: О.А.Агеевой, В.В.Агееву, П.Н.Александрову, С.Д.Каринскому и Ю.И.Куксе.

Автор будет благодарен за все критические замечания и советы, которые можно направлять по адресу: по svetovbs@mtu-net.ru.

Книга издана при поддержке гранта РФФИ 07-05-07045д, а также грантов 00-05-65256-а, 03-05-64467-а.


 Об авторе

Борис Сергеевич СВЕТОВ

Доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Центра геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли РАН им. О.Ю.Шмидта. Окончил геофизический факультет Московского геолого-разведочного института в 1953 г. и механико-математический факультет Московского государственного университета в 1964 г. Специалист в области теории и практики применения электромагнитных полей для решения геологических задач. Автор более 150 публикаций, в том числе монографий: 1) Светов Б.С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной индуктивной электроразведки. М., 1973, 254 с.; 2) Светов Б.С. Электродинамические основы квазистционарной геоэлектрики. М., 1984, 183 с.; 3) Светов Б.C., Губатенко В.П. Аналитические решения электродинамических задач. М., 1988, 344 с.; 4) Светов Б.С. Теоретико-информационные основы геофизических методов разведки. М., 1992, 72 с.; 5) Светов Б.С. Справочник геофизика. Электроразведка, т. 2, гл. 8, гл. 12 (совместно с Ф.М.Каменецким). М., 1989; 6) Светов Б.С., Мизюк Л.Я., Поджарый В.М. Рудная электроразведка по методике эллиптически поляризованного поля. М., 1969, 136 с.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце