基于矢量有限元的带地形大地电磁三维正反演研究

发布时间：2023-03-02 21:25

　　大地电磁测深法是一种重要的地球物理探测方法,该探测方法因其具有施工方便、勘探效率高、成本低(相对于地震勘探)、勘探深度大等优点,在资源勘查、能源勘探及深部构造探测等领域应用广泛。对于地表以下,特别是深部地质构造信息的获取主要依赖于对地球物理观测资料的解释,地球物理正反演是观测资料解释的重要手段。近十年来,基于不同正演方法(积分方程、有限差分、有限元等)的大地电磁三维反演理论及其计算技术取得了巨大进展。然而,目前在实际中得到应用的反演技术主要是基于有限差分法正演的三维反演方法,特别是国内实测大地电磁资料的三维解释基本上都采用基于有限差分法的三维反演技术。三维有限差分正演方法虽然具有实现相对简单、计算速度快的优点,但该方法对于起伏地形和复杂地质结构的电磁响应模拟具有很大的局限性。不同于有限差分法,有限单元法在模拟起伏地形以及复杂地质体的电磁响应方面具有明显优势,特别是近些年发展迅速的矢量有限元法,由于其能有效地解决传统节点有限元法存在的伪解问题,目前已成为复杂地形和复杂地质体三维电磁响应模拟的主要方法。但有限单元法也存在一些不足,该方法运算量大是导致基于有限元法的大地电磁三维反演技术实用化...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 带地形大地电磁三维正反演研究现状
        1.2.1 带地形大地电磁三维数值模拟研究现状
        1.2.2 带地形大地电磁三维反演研究现状
    1.3 主要研究内容和创新点
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 主要创新点
第2章 大地电磁测深带地形三维正演数值模拟
    2.1 电磁波传播的基本规律
    2.2 大地电磁三维正演的边值问题
    2.3 矢量有限元分析
    2.4 线性方程组求解
    2.5 视电阻率及阻抗相位的计算
    2.6 正演结果验证
        2.6.1 水平地形条件下模型验证
        2.6.2 起伏地形条件下模型验证
    2.7 无需散度校正的直接解法与带散度校正的迭代解法计算对比
    2.8 三维地形大地电磁场响应分析
        2.8.1 山峰地形
        2.8.2 山谷地形
    2.9 本章小结
第3章 大地电磁测深带地形三维反演研究
    3.1 正则化反演基本理论
        3.1.1 反演问题的数学描述
        3.1.2 反演的目标函数
    3.2 大地电磁测深法三维共轭梯度反演
        3.2.1 目标函数
        3.2.2 反演流程
        3.2.3 基于矢量有限元的雅可比偏导数计算
        3.2.4 雅可比偏导数矩阵与一个向量乘积的“拟正演”问题
    3.3 本章小结
第4章 理论模型三维反演算例及分析
    4.1 三维地形对反演结果的影响
        4.1.1 纯山峰地形模型
        4.1.2 纯山谷地形模型
    4.2 山谷地形下含低阻体模型
    4.3 山峰地形下含高阻体模型
    4.4 峰谷组合地形下含低阻体模型
    4.5 数据含10%高斯噪声的三维反演
    4.6 本章小结
第5章 野外实测数据三维反演
    5.1 某矿区实测资料的三维反演
        5.1.1 关于某矿区资料
        5.1.2 对反演所得三维电阻率模型初步分析
    5.2 新疆某地区实测资料的三维反演
        5.2.1 工作区地质与岩石电性特征
        5.2.2 反演结果分析
    5.3 本章小节
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3752651