各向异性介质中的电性源瞬变电磁一维正反演方法研究

发布时间：2020-06-04 23:47

【摘要】：瞬变电磁法(TEM)是一种基于电磁感应原理而建立的时间域人工源电磁探测方法。目前,瞬变电磁勘探的正、反演理论研究多是基于各向同性介质模型。然而,随着研究的不断深入,地下介质的各向异性所引起的观测数据的变化逐渐引起了研究人员们的关注。越来越多的理论研究和实测数据表明,地下介质各种物理性质的各向异性会导致相关地球物理场响应发生明显变化。其中,电磁波阻抗响应函数对电性各向异性非常敏感。与之相应的是,地表观测到的电磁探测数据也会受地下介质的各向异性特征影响而产生较大的变化。因此,立足于提高地球电磁探测结果的可靠性和准确性,有必要对各向异性介质中的电磁正演响应与反演方法开展深入研究。本文以地下介质的电性各向异性理论为基础,对各向异性介质中的电性源瞬变电磁法一维正、反演方法进行了理论研究。在正演方面,首先以常规瞬变电磁正演理论为基础,在电磁波阻抗递推过程中引入了各向异性张量,从而推导得出了各向异性介质中的电性源瞬变电磁地面波阻抗频率域表达式。在此基础上,利用Guptasarma算法得到各向异性介质中瞬变电磁场的时间域表达式。在反演方面,以Occam反演理论为基础,在反演的梯度计算、粗糙度矩阵组成等重要步骤中引入了电性各向异性正演理论,从而实现了基于各向异性介质的电性源瞬变电磁数据反演算法。在前述正、反演方法研究的基础上完成了相关程序实现,并开展了大量的理论算例的研究。其中,正演实验结果表明,模型介质中的各向异性会对正演响应产生影响。各向异性介质对瞬变电磁场的影响具体表现为,模型的各向异性程度越高,瞬变电磁场观测数据产生的畸变越严重,从而导致常规反演结果与真实模型参数之间产生较大的偏差。反演方面,以电性各向异性正演为基础的Occam反演取得了良好的反演成像结果。对理论模型的验算表明,基于各向异性理论的瞬变电磁正、反演运算可以确保反演结果的正确性和可靠性。在此基础上,该运算方式还可以对地下介质有更加细致的区分,加深对地下介质的认识。
【图文】：

瞬变电磁法,矿产

第一章绪论1.1 研究的背景与意义瞬变电磁法[1,2]（简称 TEM）也称时间域电磁法（简称 TDEM），是一种重要的电磁探测方法，是电磁学领域的前沿分支。该方法是一种基于电磁感应原理而建立的时域人工源电磁检测方法。该方法使用不接地回线或接地线源将脉冲电磁场（一次场）发送至地下，激励地下导电地质体产生二次涡旋电流，并在空间中形成二次磁场（二次场）。如图 1-1 所示，当不接地回线或接地线源电流关闭时，脉冲电磁场（一次场）关闭，二次瞬变电磁场不会立即消失，它将有一个随时间按指数规律衰减（过渡）的过程。该过程的速度与地质体的电性参数，体积形态，结构构造和其他因素有关。因此二次场含有丰富的地下矿体的地电信息。通过观测二次场的接收回线的电磁场情况，寻找并掌握接收线圈不同时间段二次场的变化规律，分析和处理观测到的数据，可以达到解释地下地质体和相关物理参数，，探测地下地质体特定结构的目的。

长导线,一维,模型表面,积分

图 2-1 典型长导线源发射和接收装置2-108）、（2-109），一维地下模型表面的电场由下二式给积分( ) ( ) ( )0 0TM TE 100 0 1 14 xI xu zE J R dR y uλ λπ∞ = + ∫ Γ Γ( ) ( )0,TE 000 14LLz IJ R d dxuλλ λπ∞ +∫ ∫ Γ( ) ( ) ( )0 0TM TE 100 0 1 14 yI yu zE J R dR y uλ λπ∞ = + ∫ Γ Γ ( )1 22, 2x x y + , ( )1 2221R x L y = + + , ( )222R x L y = + 据式（2-111）、（2-112）、（2-113），一维地下模型的表RI y∞
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O441

【参考文献】