Electrical conductivity anomalies study
Anomalous currents in a well-conducting body arise due to local electromagnetic induction inside the anomalous body, as well as due to conductive redistribution (and concentration) of currents induced in the host medium on a large territory equal to the external source size. The local induction gene...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286288 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Institution
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543576820809728 |
|---|---|
| author | Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_facet | Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. |
| author_sort | Rokityansky, I.I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-08-30T12:17:26Z |
| description | Anomalous currents in a well-conducting body arise due to local electromagnetic induction inside the anomalous body, as well as due to conductive redistribution (and concentration) of currents induced in the host medium on a large territory equal to the external source size. The local induction generates the so-called anomaly of geomagnetic variations of the magnetic or inductive type. Its characteristic property is that the secondary anomalous field cannot be greater than the primary normal field of geomagnetic variations. However, in some places on the earth’s surface, the normalized anomalous fields are greater than 1. Analytical solution of the EM induction problem for circular cylinder yields the physical explanation of two types of anomalous geomagnetic fields. The first term (proportional to the normal electric field E0) describes the conductive anomaly type, the second term (proportional to the normal magnetic field B0) describes the inductive anomaly type. The conductive type usually is much greater than the inductive one. The normalized anomalous field of the conductive type is not limited to 1 or any other value. It is proportional to two functions: V(T) — the non-decreasing function of the period T (0≤V≤1, V=1 corresponds to DC) which describes the degree of filling of the conductor by anomalous currents (result of the skin effect inside the anomaly) and the normal impedance of inclosing cross-section — the decreasing function of the period. Product of these functions has a maximum at some period T0. The position T0 is closely related to the total lengthwise conductance G[S×m] of the anomalous body, that is, the scale of the anomaly. On the period T0, the anomalous fields and the induction vector become real C=Cu and the imaginary induction vector Cv passes through zero changing sign. Thus, the spectral properties of the geomagnetic response functions were studied for two-dimensional anomalies with a generalization to three-dimensional conductors with varying cross-section. 18 crustal electrical conductivity anomalies were considered and their integral lengthwise conductance G was obtained. At all anomalies, the G values turn out to be in a relatively narrow range G=(1—8)·108 S∙m; this has geophysical significance. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:13:40Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-286288 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T11:13:40Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2862882023-08-30T12:17:26Z Electrical conductivity anomalies study Дослідження аномалій електропровідності Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. electrical properties electromagnetic theory geomagnetic induction induction vector magnetic variation profiling електричні властивості електромагнітна теорія геомагнітна індукція вектор індукції магнітоваріаційне профілювання Anomalous currents in a well-conducting body arise due to local electromagnetic induction inside the anomalous body, as well as due to conductive redistribution (and concentration) of currents induced in the host medium on a large territory equal to the external source size. The local induction generates the so-called anomaly of geomagnetic variations of the magnetic or inductive type. Its characteristic property is that the secondary anomalous field cannot be greater than the primary normal field of geomagnetic variations. However, in some places on the earth’s surface, the normalized anomalous fields are greater than 1. Analytical solution of the EM induction problem for circular cylinder yields the physical explanation of two types of anomalous geomagnetic fields. The first term (proportional to the normal electric field E0) describes the conductive anomaly type, the second term (proportional to the normal magnetic field B0) describes the inductive anomaly type. The conductive type usually is much greater than the inductive one. The normalized anomalous field of the conductive type is not limited to 1 or any other value. It is proportional to two functions: V(T) — the non-decreasing function of the period T (0≤V≤1, V=1 corresponds to DC) which describes the degree of filling of the conductor by anomalous currents (result of the skin effect inside the anomaly) and the normal impedance of inclosing cross-section — the decreasing function of the period. Product of these functions has a maximum at some period T0. The position T0 is closely related to the total lengthwise conductance G[S×m] of the anomalous body, that is, the scale of the anomaly. On the period T0, the anomalous fields and the induction vector become real C=Cu and the imaginary induction vector Cv passes through zero changing sign. Thus, the spectral properties of the geomagnetic response functions were studied for two-dimensional anomalies with a generalization to three-dimensional conductors with varying cross-section. 18 crustal electrical conductivity anomalies were considered and their integral lengthwise conductance G was obtained. At all anomalies, the G values turn out to be in a relatively narrow range G=(1—8)·108 S∙m; this has geophysical significance. Аномальні струми в добре провідних тілах виникають унаслідок локальної електромагнітної індукції всередині аномальних тіл, а також кондуктивного перерозподілу (і концентрації) струмів, індукованих у вмісному середовищі, на великій території, що порівнянна з розміром зовнішнього джерела. Локальна індукція породжує так звану аномалію геомагнітних варіацій магнітного типу. Його характерна властивість — вторинне аномальне поле не може бути більшим за первинне нормальне поле геомагнітних варіацій. Втім у деяких місцях на земній поверхні аномальні поля (нормовані) перевищують одиницю. Аналітичний розв’язок задачі електромагнітної індукції для круглого циліндра дає фізичне пояснення двох типів аномальних геомагнітних полів. Перший член (пропорційний нормальному електричному полю E0) описує провідний тип аномалії, другий член (пропорційний нормальному магнітному полю B0) — індукційний тип аномалії. Перший тип зазвичай набагато більший, ніж другий. Аномальні поля провідного перерозподілу не обмежуються одиницею чи будь-яким іншим числом. Вони пропорційні двом функціям: V(T) — неспадна функція періоду T (0≤V≤1, V=1 відповідає постійному струму), яка описує ступінь заповнення провідника аномальними струмами (результат скін-ефекту всередині аномалії); і нормальний імпеданс навколишнього середовища — спадна функція періоду. Добуток таких функцій має максимум на деякому періоді T0, положення якого тісно пов’язане із повною поздовжньою провідністю G [S×m] — аномального тіла, тобто масштабом аномалії. На періоді T0 аномальні поля і вектор індукції стають дійсними C=Cu, уявний вектор індукції Cv проходить через нуль зі зміною знака. Отже, спектральні властивості геомагнітних функцій відгуку були вивчені для двовимірних аномалій з узагальненням на тривимірні провідники зі змінним поперечним перерізом. Розглянуто 18 аномалій електропровідності земної кори та отримано їх інтегральну поздовжню провідність G. Для всіх аномалій значення G лежать у відносно вузькому діапазоні G=(1—8)∙108 См∙м, що має геофізичне значення. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2023-08-30 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286288 10.24028/gj.v45i4.286288 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 45 No. 4 (2023): Геофизический журнал; Том 45 № 4 (2023): Геофізичний журнал; Том 45 № 4 (2023): 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286288/284321 Copyright (c) 2023 I.I. Rokityansky, A.V. Tereshyn https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |
| spellingShingle | electrical properties electromagnetic theory geomagnetic induction induction vector magnetic variation profiling Rokityansky, I.I. Tereshyn, A.V. Electrical conductivity anomalies study |
| title | Electrical conductivity anomalies study |
| title_alt | Дослідження аномалій електропровідності |
| title_full | Electrical conductivity anomalies study |
| title_fullStr | Electrical conductivity anomalies study |
| title_full_unstemmed | Electrical conductivity anomalies study |
| title_short | Electrical conductivity anomalies study |
| title_sort | electrical conductivity anomalies study |
| topic | electrical properties electromagnetic theory geomagnetic induction induction vector magnetic variation profiling |
| topic_facet | electrical properties electromagnetic theory geomagnetic induction induction vector magnetic variation profiling електричні властивості електромагнітна теорія геомагнітна індукція вектор індукції магнітоваріаційне профілювання |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/286288 |
| work_keys_str_mv | AT rokityanskyii electricalconductivityanomaliesstudy AT tereshynav electricalconductivityanomaliesstudy AT rokityanskyii doslídžennâanomalíjelektroprovídností AT tereshynav doslídžennâanomalíjelektroprovídností |