二维各向异性地层可控源电磁法正演研究

发布时间：2017-09-04 05:34

  本文关键词：二维各向异性地层可控源电磁法正演研究

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【摘要】：可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)传统上是基于电性各向同性理论的假设,而实际地层在一定尺度范围内更多会表现为各向异性现象,若仍然按照各向同性理论来处理各向异性地层的问题,则通常情况下结果是不足够可靠的甚至有时会得出错误的反演解释结果,因此研究各向异性地层条件下CSAMT方法的电磁响应具有重要的理论意义和应用价值。尽管国内外的学者们一直在努力研究各向异性情况下各种电磁勘探方法的电磁场响应及其数值计算,然而基于电性各向异性的可控源电磁法还远没有走到实用化的程度。本文从Maxwell方程出发,推导了二维对称各向异性条件下的大地电磁响应,此时的TE和TM模式已解耦,TM模式与各向同性条件下的情形相同,所以文中仅对TE模式进行了详细研究。模型计算的结果表明了各向异性对MT结果的影响是不可忽略的。本文还推导出了二维各向异性地层条件下无限长线源频率域的电磁场响应,得到了一组平行于线源方向的电场分量Ex和磁场分量Hx的偏微分方程,并采用有限元法进行求解。通过对一系列模型的计算结果表明：对于无限长线源激发的情况,TE模式的计算结果不可靠,相对于TM模式,TE模式的数值通常会大2个数量级以上：而TM模式的结果可以较好地体现地电模型的变化。不论是以均匀半空间还是一维层状介质作为背景的二维各向异性模型的计算,均能在计算结果中明显地看出各向同性背景场和各向异性异常体的存在；在计算中通过改变各向异性系数或各向异性旋转角,计算结果在视电阻率和相位曲线上均存在着不同程度的差异。计算结果表明了对于各向异性地层,若仍然采用各向同性的假设进行CSAMT资料的处理与解释,可能会带来比较严重的误差。这种情况下应该采用基于各向异性的地质模型对CSAMT资料进行处理和解释。基于各向异性地层条件下二维CSAMT方法的正演研究,将对于深化电性各向异性情况下CSAMT方法的认识和理论水平,提高CSAMT方法勘探效果和应用水平具有重要的指导意义。
【关键词】：各向异性 CSAMT 有限元 二维正演 线源
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.325
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外各向异性研究现状9-11
• 1.3 数值计算方法11-15
• 1.4 本文的创新点及主要研究内容15-17
• 第二章 各向异性条件下CSAMT/MT的理论方法及变分问题17-29
• 2.1 各向异性问题的引入17-21
• 2.2 二维各向异性条件下MT方法的变分问题21-25
• 2.3 二维各向异性条件下CSAMT方法理论及变分问题25-28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 2D各向异性条件下CSAMT方法的有限单元解法29-38
• 3.1 网格剖分29-30
• 3.2 矩形单元插值30-32
• 3.3 单元分析32-35
• 3.4 刚度矩阵的合成35
• 3.5 场源的处理35-36
• 3.6 辅助场求解36-37
• 3.7 视电阻率和阻抗相位的求取37
• 3.8 小结37-38
• 第四章 正演计算与结果38-84
• 4.1 程序编写38-40
• 4.2 模型计算40-81
• 4.3 各向异性情况下的CSAMT探测精度81-83
• 4.4 小结83-84
• 第五章 结论与建议84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-93
• 个人简介93-94

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本文编号：789669