交错模型的大地电磁二维反演研究

发布时间：2017-10-04 09:09

  本文关键词：交错模型的大地电磁二维反演研究

  更多相关文章： 交错模型 大地电磁 二维反演 电性主轴 阻抗张量成像 分频段-分区段 郯庐断裂带

【摘要】：交错模型指的是由几组不同的线性构造(近似二维)在空间(纵向、横向)上组合而成的模型。在电性结构中,交错模型的主要特征表现为沿着深度方向、水平方向上存在电性主轴方位的变化。从构造维性分析角度来看,交错模型是一种由二维模型组合而成的特殊的三维模型,直接对其进行大地电磁二维反演,不易获得可靠的反演结果。本文针对交错模型是由二维模型组合而成这一特点,提出了分频段-分区段反演新方法。本文首次借助于阻抗张量成像技术,通过对三维理论交错模型以及横跨郯庐断裂带实测剖面的研究,系统的展示了分频段-分区段反演的全过程:首先,设计了简单的三维纵向交错模型并对其进行了三维正演计算以及对目标测线所构建的二维模型进行二维正演,获得三维、二维响应,比较得出三维交错模型宜在TM极化模式下进行二维反演。基于阻抗张量分解(共轭阻抗法,即CCZ法),通过分析剖面所经区域的构造维性、阻抗张量成像,在频率域确定了组成交错模型的各二维构造的电性主轴,及不同主轴方位所对应的频率范围。然后,针对此模型提出先做某一频段的二维反演,然后以其为初始模型做另一频段的二维反演新方案。通过与常规单一主轴反演、二维模型的反演结果对比及相关验证,得出先做低频反演,以其为初始模型进行高频段反演的结果能更好的反映实际的模型信息。其次,对比发现上述模型采取常规反演在平均主轴方位(22.5°)下得到的结果较为可靠。为验证平均主轴方位角反演的适用范围,以及反演所采用主轴方位与实际构造走向的偏差容量,因此设计了另一立交桥模型,仅浅部构造的走向与上述模型不同(此时平均主轴方位角为35°)。同样进行了三维、二维正演。通过阻抗张量成像结合实感应矢量分析,唯一确定了不同频段的构造走向方位。在此基础上将此立交桥模型数据在平均主轴方位下反演得到的结果与二维模型的反演结果作比较发现,深、浅构造均扭曲变形严重,反演结果不可靠。同样对此模型进行了分频段反演,所得的反演结果较常规反演更接近于真实模型,支持了此新反演方案的可靠性。然后,为研究分频段反演方案的适用性及在其他交错模型下的有效性,本文设计了横向交错模型,即选择的目标剖面上存在两个构造走向不一样的测段。通过选取了三条不同的测线展示并总结了阻抗张量成像在线性构造探测中的实用性及其数据处理与分析过程。发现此模型不同的电性主轴方位在频率域存在重叠现象,表明不能在频率域将不同走向的线性构造区分出来,亦即分频段反演方案不再适用;而根据不同主轴方位分布的测点区段特征,提出了先做一个区段数据的反演,然后以其为初始模型做另一区段数据的新反演反案,经过与常规的单一主轴、二维模型反演结果比较得出:先反演主轴方位显著度强的区段数据的反演,然后以其反演结果作为主轴显著度低的区段数据反演的初始模型得到的结果能更好的吻合实际的电性结构。最后,本文主要通过研究郯庐断裂带南段的一条实测大地电磁剖面,按照理论模型的研究思路,验证由理论模型提出的分频段、分区段新二维反演方案。即:根据全剖面、分区段以及分频段的阻抗张量成像,包括构造维性、电性主轴统计成像分析,识别出区域存在复杂的交错式结构,需要将分频段与分区段反演组合起来反演。然后结合实感应矢量以及主轴方位与剖面展布方位之间的关系,选取反演所用的主轴方位而展开分频段-分区段反演。同时将反演参数相同的全剖面数据单一主轴方位下常规二维反演的结果以为参照。经过对分频段-分区段二维反演进行分析与讨论,得出其结果的分辨率高于常规反演,尤其是清晰的反映出了测区的主要构造郯庐断裂带。且通过反演结果本身、与理论研究出现的相同的八字形假高阻异常、据阻抗张量成像识别出的高导异常体以及前人对于此区域的地质、地球物理研究成果论证了分频段-分区段二维反演的可靠性。因此,表明在复杂构造地区,分频段-分区段二维反演具有更高的模型分辨率和可靠性。通过本文研究,我们针对交错模型提出了分频段-分区段二维反演新方法,从理论模型和郯庐断裂带南段的实测数据的反演结果对比分析等,展示和论证了该反演方法的实施过程、反演结果的可靠性和分辨率,是一种值得在实践中推广应用的反演新技术。
【关键词】：交错模型 大地电磁 二维反演 电性主轴 阻抗张量成像 分频段-分区段 郯庐断裂带
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 大地电磁测深方法及其发展现状简介12-13
• 1.2 论文选题依据13-15
• 1.3 论文主要研究内容及思路15-17
• 第二章 大地电磁测深法理论概述17-39
• 2.1 大地电磁测深原理17-18
• 2.2 大地电磁测深法的基本方程18-29
• 2.2.1 视电阻率、相位与趋肤深度20-23
• 2.2.2 层状一维介质的正演23-26
• 2.2.3 二、三维介质的正演26-29
• 2.3 大地电磁资料处理29-35
• 2.3.1 阻抗张量分解-共轭阻抗法（Cai-Chen-Zhao法：CCZ法）31-34
• 2.3.2 构造维性分析34
• 2.3.3 感应矢量34-35
• 2.4 大地电磁反演理论35-38
• 2.4.1 非线性共轭梯度法（NLCG）37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 阻抗张量成像技术简介39-45
• 3.1 频率-方位分布云图和方位-测点分布云图39-40
• 3.2 二维有效性分析(二维有效因子)40-41
• 3.3 理论模型算例分析41-43
• 3.3.1 全剖面统计成像：二维性加权前后对比41-42
• 3.3.2 分测点统计成像42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 理论交错模型的二维反演45-74
• 4.1 模型一：纵向交错模型（45°/0°立交桥模型）的二维反演45-56
• 4.1.1 模型与正演计算45-46
• 4.1.2 三维响应与二维响应比较46-47
• 4.1.3 阻抗张量成像分析47-49
• 4.1.4 二维反演结果比较49-56
• 4.2 模型二：纵向交错模型（70°/0°立交桥模型）的二维反演56-60
• 4.2.1 模型与正演计算56-57
• 4.2.2 70°/0°立交桥模型主轴方位确定57-58
• 4.2.3 二维反演结果比较58-60
• 4.3 模型三：横向交错模型的二维反演60-71
• 4.3.1 模型与正演计算60-61
• 4.3.2 阻抗张量成像分析61-65
• 4.3.3 识别线性构造的基本步骤65
• 4.3.4 二维反演结果比较65-71
• 4.4 本章小结71-74
• 第五章 实测算例：郯庐断裂带南段深部电性结构特征研究74-89
• 5.1 阻抗张量统计成像分析75-82
• 5.1.1 全剖面统计成像分析75-76
• 5.1.2 剖面西北段的统计成像76-79
• 5.1.3 剖面东南段的统计成像79-80
• 5.1.4 全剖面低频段（0.0001-0.015Hz）统计成像80-82
• 5.1.5 阻抗张量成像分析结果归纳82
• 5.2 二维反演电性主轴的确定82-84
• 5.3 二维反演方案84-85
• 5.4 对比分析与讨论85-87
• 5.5 本章小结87-89
• 第六章 结论及展望89-91
• 6.1 论文主要结论89-90
• 6.2 今后研究方向90-91
• 参考文献91-96
• 致谢96-97
• 附录197-98

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