张量CSAMT三维正反演研究

发布时间：2017-08-07 23:27

  本文关键词：张量CSAMT三维正反演研究

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【摘要】：可控源音频大地电磁法(CSAMT)广泛应用于地质、矿产、工程、水文等领域,目前实际应用多以单个源采集标量数据为主,但是CSAMT通过布设多个源采集的张量数据含有丰富的地电信息,其和音频大地电磁法相比信噪比更高,适用于地质构造复杂的地区,因此具有很强的实用价值。随着硬件设备的进步和精细电法勘探需求逐渐增多,张量CSAMT应用增多,对CSAMT数值模拟技术提出了更高的要求。本文从麦克斯韦方程组出发,推导基于电场强度的含源控制方程,通过交错网格有限差分法实现CSAMT的三维数值模拟,完成张量CSAMT与标量CSAMT的三维正演,设计一维模型、二维模型进行试算,与公开的一维、二维CSAMT正演结果对比,验证了三维正演的正确性;设计三维模型进行正演,计算阻抗张量数据,分析了张量数据与倾子向量的响应特征,同时与CSAMT标量数据进行对比,说明了CSAMT张量采集相比标量采集的优点。在实现三维正演的基础上,深入学习三维数据空间OCCAM反演算法,推导该反演算法的模型迭代公式和雅可比矩阵的计算公式,利用Fortran语言在前人的基础上实现了张量CSAMT三维数据空间OCCAM反演,并设计了两个模型进行三维反演试算,验证了三维反演程序的正确性。利用本文开发的张量CSAMT三维数据空间OCCAM反演程序,研究了初始模型和背景模型的大小、收发距的大小、场源附加效应对反演结果的影响。研究结果表明,初始模型和背景模型的大小对反演结果影响较大;收发距对本文开发的三维反演程程序反演结果影响较小;当场源下方赋存有低阻、高阻异常体,对测量区域内的反演结果影响不大,在场源附近,从反演结果上能够判断场源下方的电阻率情况。
【关键词】：CSAMT阻抗张量 三维正演 三维反演
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-13
• 1.1 研究背景及研究意义9-11
• 1.2 文献综述11-12
• 1.3 研究内容与拟解决的关键问题12-13
• 第2章 张量CSAMT三维交错网格有限差分数值模拟13-24
• 2.1 张量CSAMT简介13-15
• 2.2 电场控制方程15-16
• 2.3 三维交错网格有限差分离散16-19
• 2.4 边界条件处理及方程组解法19-20
• 2.5 张量CSAMT三维正演精度20-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 张量CSAMT阻抗张量及倾子向量响应特征24-32
• 3.1 张量CSAMT阻抗张量及倾子向量响应特征分析24-29
• 3.2 CSAMT张量数据与标量数据对比分析29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 张量CSAMT三维数据空间OCCAM反演32-64
• 4.1 三维数据空间OCCAM反演算法32-35
• 4.2 雅可比矩阵的计算35-37
• 4.3 反演算例37-53
• 4.3.1 低阻模型反演37-45
• 4.3.1.1 阻抗Z_(xy)和Z_(yx)反演38-41
• 4.3.1.2 全阻抗张量反演41-45
• 4.3.2 组合高低阻模型反演45-53
• 4.3.2.1 阻抗Z_(xy)和Z_(yx)反演45-49
• 4.3.2.2 全阻抗张量反演49-53
• 4.4 张量CSAMT三维数据空间OCCAM反演影响因素讨论53-63
• 4.4.1 背景模型和初始模型对反演结果的影响53-55
• 4.4.2 收发距对反演结果的影响55-59
• 4.4.3 场源附加效应对反演的影响与场源附近反演结果59-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 结论与建议64-68
• 5.1 结论与成果64-66
• 5.2 存在的问题与建议66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71

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本文编号：637278