长导线源复电阻率法三维正演研究

发布时间：2017-08-08 18:10

  本文关键词：长导线源复电阻率法三维正演研究

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【摘要】：众所周知,岩矿石会因激发极化效应而具有复电阻率性质,而现在可控源电磁法正反演研究中,大多只考虑电磁效应,忽略激电效应,认为地下介质电阻率是不随频率变化的。本文从实际出发,开展了基于麦克斯韦方程的同时考虑激电效应和电磁效应的长导线源复电阻率法的三维正演研究,该方法所涉及的物性参数较多,能够有效地减少地球物理反演解释的多解性,能更准确地确定、划分地质异常体,为更加准确的地质解释提供更多信息。论文从麦克斯韦方程出发,借助谢昆诺夫势推导得到电偶极子的递推解析解,再对其沿导线方向进行积分得到长导线源的解析解,从表达式中可以看出长导线源解析解与两接地项有关。通过对比电偶极子和长导线源激发的电磁场,发现供电极距越长两者激励的电磁场差别越大,并且认为在一定程度上可以利用多个电偶极子来代替长导线源。在三维正演模拟中,没有将总场分成一次、二次场来求解,而是直接求解总场,采用电流密度呈伪delta函数分布的等效源来代替电偶极子,从而避免场源奇异性,提高了计算效率。模拟长导线源时,为了在离散化的网格中加入连续变化的长导线源,采用在多个网格节点上放置电偶极子(点源)的办法来代替长导线源,通过多个电偶极子场的叠加来达到等效长导线源场的目的。经过与长导线源解析解对比,发现三维正演模拟的电磁场分量、卡尼亚电阻率和相位与解析解的相对误差较小,验证了多电偶极子代替长导线源的可行性。最后,将运用较广泛的Cole-Cole复电阻率模型分别引入到一维、三维正演中,并完成了程序的编写。通过改变Cole-Cole模型参数来分析各激电参数对电磁场分布的影响,在一维正演中,发现电场分量变化要比磁场分量变化明显,并在视电阻率和相位曲线上得到良好的反映;在三维正演中,发现电磁场分布受零频电阻率和极化率影响严重,而时间常数和频率相关系数对其影响相对较小。
【关键词】：激发极化 复电阻率法 长导线源 有限差分法 Cole-Cole模型
【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】：P631.322
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9
• 1.2 长导线源简介9-10
• 1.3 复电阻率法的发展与研究现状10-11
• 1.4 频率域电磁法正演模拟现状11-12
• 1.5 主要研究内容12-14
• 第2章 长导线源一维正演14-34
• 2.1 谢昆诺夫势14-17
• 2.2 层状半空间上的有限源17-22
• 2.2.1 互补解17-18
• 2.2.2 通解18-20
• 2.2.3 水平电偶极子地表电磁响应20-21
• 2.2.4 长（接地）导线源地表电磁响应21-22
• 2.3 快速汉克尔变换22-27
• 2.4 电偶极子与长导线源27-34
• 2.4.1 电偶极子与长导线源的对比分析27-31
• 2.4.2 多个偶极子代替长导线源31-34
• 第3章 长导线源三维正演34-57
• 3.1 交错采样有限差分法34-45
• 3.1.1 麦克斯韦方程34-35
• 3.1.2 长导线源的加载35-36
• 3.1.3 麦克斯韦方程的离散化36-42
• 3.1.4 边界条件42-43
• 3.1.5 大型稀疏复数方程组的求解43-45
• 3.2 正演模拟验证45-51
• 3.2.1 均匀半空间模型45-46
• 3.2.2 层状模型46-51
• 3.3 算例分析51-57
• 第4章 复电阻率的引入57-82
• 4.1 复电阻率等效模型57-62
• 4.2 Cole-Cole模型的引入62-82
• 4.2.1 Cole-Cole模型复电阻率分量的频谱特性62-70
• 4.2.2 Cole-Cole模型参数对电磁场分布的影响70-82
• 第5章 结论与不足82-84
• 5.1 本文的主要研究成果82
• 5.2 不足与建议82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88

【参考文献】

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本文编号：641323