大地电磁测深的TE和TM极化模式对比研究

发布时间：2017-05-02 06:01

  本文关键词：大地电磁测深的TE和TM极化模式对比研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在大地电磁测深工作中,由于实际地下介质的非均匀性,我们所得到实测资料的TE、TM模式极化视电阻率曲线有很大差异,因此不同的模式会有不同的解释结果,给我们正确认识和判断实际地质结构带来困难。我们在长期的工作中发现,虽然TE、TM模式极化视电阻率曲线有明显差异,但在特定的地质构造中,它们之间的差异也有规律可循,寻找并正确认识这些规律对实际资料的处理和解释有重大意义。 本文首先介绍了大地电磁测深的一些基本理论,简要表述了一些重要的公式及原理,对有限元正演方法和几种反演方法做了较详细的讨论。在正演方面,着重分析了有限元正演方法的基本方程式,边界条件以及二维大地电磁场的有限元解法。在反演方面,简要阐述了OCCAM反演,RRI反演,NLCG反演方法的原理,并对三种反演方法做了对比分析,且最终确定了本文模型的正反演计算方法。本文中所有模型的正演计算方法为有限元正演法,一维反演方法为OCCAM反演法,二维反演方法为NLCG反演法,但二维反演的初始模型为一维OCCAM反演模型。 本文的重点是通过建立理论模型,进行正反演并寻找在这些模型条件下TE和TM模式极化视电阻率曲线的变化规律。我们建立了地垒模型、地堑模型、断层模型、静态位移模型、浅层低阻体模型等常见地质构造模型,对其进行正反演并分析结果,看哪种模式对模型有更好的拟合效果;并对比分析TE和TM模式极化视电阻率曲线的变化形态,找出在不同模型中两种模式极化视电阻率曲线所具有的特征,总结得出如下结论:TE模式有很好的纵向分辨能力,而其横向分辨能力不足,TM模式有很好的横向分辨能力,而纵向分辨能力不足;对于地垒构造,在地垒区域,TM模式视电阻率曲线总是在TE模式视电阻率曲线的上方,对于地堑构造,在地堑区域,TM模式视电阻率曲线总是在TE模式视电阻率曲线的下方,对地垒和地堑模型,TM模式要比TE模式反应更灵敏,能更好的反映真实模型;对于断层构造,TE模式对断层模型的反应比TM模式灵敏,在断层区域,TE模式视电阻率曲线的低频段逐渐下移到TM模式视电阻率曲线的下方,与其形成“喇叭状”;当地表存在局部电性不均匀二,三维地质体,产生静态效应的时候,TM模式视电阻率曲线受影响很严重,而TE模式视电阻率曲线受影响较小,TM模式视相位曲线基本不受静态位移的影响,而TE模式视相位曲线有明显的静态效应,但其受影响程度较低。在实际地质工作中,我们发现TE模式视电阻率曲线受静态位移的影响一样严重,这表明实际地质结构是三维的,没有二维的情形;TE模式对浅层低阻体的反应要远好于TM模式。 文章最后我们用一实际大地电磁测深资料对我们所得出的结论做了论证,证实了这些结论对实际资料的解释提供了很好的参考,为正确得出真实地质构造结果具有重要指导意义。
【关键词】：大地电磁测深 TE模式 TM模式 正演 反演
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-14
• 1.1 大地电磁测深发展现状10-12
• 1.2 选题背景12-13
• 1.3 研究思路及目标13-14
• 第2章 大地电磁测深基本理论14-19
• 2.1 麦克斯韦方程组14-15
• 2.2 均匀各向同性介质中的大地电磁场15-16
• 2.3 二维介质中的大地电磁场16-17
• 2.4 集肤效应17
• 2.5 视电阻率曲线的畸变17-19
• 第3章 大地电磁测深的正反演方法19-31
• 3.1 大地电磁测深二维有限元正演19-21
• 3.1.1 基本方程式19-20
• 3.1.2 边界条件20-21
• 3.2 二维大地电磁场的有限元解法21-25
• 3.2.1 场域剖分22
• 3.2.2 单元分析22-24
• 3.2.3 总体合成及线性方程组求解24-25
• 3.2.4 辅助场的求解和视电阻率与相位的计算25
• 3.3 几种反演方法25-31
• 3.3.1 OCCAM 反演25-28
• 3.3.2 快速松弛（RRI）反演28-29
• 3.3.3 非线性共轭梯度（NLCG）反演29-31
• 第4章 不同模型的TE、TM 极化模式对比31-60
• 4.1 TE、TM 纵横向分辨能力对比31-32
• 4.2 地堑和地垒模型的TE、TM 模式对比32-41
• 4.2.1 模型一（地堑）32-35
• 4.2.2 模型二（地垒）35-38
• 4.2.3 模型三38-41
• 4.3 断层模型的TE、TM 模式对比41-44
• 4.4 断层地垒模型对TE、TM 模式的反应44-47
• 4.5 地表电性不均匀体对TE、TM 模式的反应47-51
• 4.6 浅层低阻体的 TE、TM 模式对比51-53
• 4.7 均匀半空间嵌入不同产状二维板状体53-60
• 第5章 实测资料分析60-63
• 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 攻读学位期间取得学术成果67

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本文编号：340370