大地电磁正演数值模拟及反演效果对比分析

发布时间：2020-09-12 08:55

　　大地电磁测深是一种研究地球电性结构地球物理勘探方法,它是利用天然交变电磁场来研究地球电性结构,由于它不用人工建立场源,成本低,工作方便,不受高阻层屏蔽,而且对低阻层分辨率比较高,且勘探深度仅与电场的频率有关,浅部可探测几十米内,深部可探测到数百千米,因此无论是找矿找水还是在工程勘察等方面都有着广泛应用。但是野外数据采集往往没有十分理想的条件,地下地层的电性不均匀性以及工区地形的起伏都会对探测到的数据有影响。所以,弄清楚不同的构造以及地形对大地电磁数据的影响,以及各自适合反演方法对提高我们实际工作的效率非常重要。本文基于对大地电磁的理论基础和二维正演模拟理论以及四种常见的反演方法,包括Bostick反演、OCCAM反演、RRI反演以及NLCG反演,并总结了四种反演方法的优缺点。通过建立不同的断层、褶皱以及地形的模型,对得到的正演结果进行分析,再对正演结果分别进行Bostick反演、OCCAM反演、RRI反演以及NLCG反演,对得到的四种反演效果进行对比,得到与模型最接近的反演结果。根据分析结果得到:对于正演模拟结果来说,阻抗相位比电阻率体现的分层状况要清晰,TE极化模式对于纵向的分辨率比较高,TM极化模式对于横向的分辨率比较高;对于地形来说,对两种极化模式都有影响,但是地形对TE极化模式影响较小,而对于TM的极化模式非常的大,低频部分对电阻率的影响相对较大,在地形变化的地方会出现电阻率等值线的震荡突变,且地形升高的地方比地形降低的地方影响更大。OCCAM反演的一维反演结果,与实际情况相差较远,尤其是OCCAM由于其光滑约束导致很多构造被光滑掉常常与不符合实际情况,所以这种方法作为NLCG的初始模型比较合适;Bstick反演结果与RRI反演结果较为相似,但Bostick作为一维反演方法要比RRI反演要快速很多;对于所建模型来说都得到NLCG是最佳选择,但是不同的初始模型会有所影响,但是差别不大,而且极化模式的选择十分重要,由于TM极化模式的会受到地形的影响比较大,所以基本上选择TE极化模式的数据比较接近真实模型。所以日常处理实际资料的过程中,可以用Bostick一维反演来作为参考,主要用NLCG的反演结果来对地下情况进行分析。最后运用实例来对比四种反演方法,实例主要是研究深部构造为了以后的地热勘探,对于实例的反演结果对比更好的证明了,以Bostick反演结果为初始模型的NLCG反演结果效果较好。
【学位单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.325
【部分图文】：

技术路线图,反演,实例数据,对正

型相应的MT响应结果，在对正演结果以及实例数据分别进行Bostick反演、OCCAM反演、RRI 反演以及 NLCG 反演，对比分析这四种反演结果，得到与模型最接近的反演结果，总结出最适用的大地电磁反演规律。技术路线图如图1-1 所示。

双二次插值,矩形单元,剖分

值问题（3-19）与下列变分问题等价 22 21 1 1d d2 2 210CDABF u u u kuuF u 限单元法分析矩形单元剖分用矩形单元将整个区域Ω剖分，矩形单元双二次插值是在每个单元顶点和 4 条边的中点，编号及坐标见图 2-1（a）所示的母单元，图元。

断面图,正断层,拟断面图,阻抗相位

图 4-1 正断层构造地电模型 MTsoft 进行正演模拟，可以得到图 4-2 所示的正断层的正演模a）为 TE 极化模式的视电阻率-频率拟断面图，（b）为 TE 极化断面图，（c）为TM 极化模式的视电阻率-频率拟断面图，（d）阻抗相位-拟断面图。从正演模拟结果来看，正断层构造对 TE 极模式的视电阻率和阻抗相位资料都有影响，具体的影响为：对于电阻率-频率拟断面图中对断层的体现不够明显，只有在高频部分间的上分界面表现比较明显，对两盘的位置关系稍有体现，但是已经非常平滑，两盘之间的相对关系已比较模糊，对于低阻的断现，三层地层的视电阻率也基本符合模型的设定；阻抗相位-频率相位对电阻率的变化十分敏感，能将地层的分层体现的比较明显层的电阻率是逐渐变大的，可以看到在电阻率变化的界面阻抗相同样对于高频部分两盘关系比较明显，低频部分两盘关系比较模

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