瞬变电磁法(Transient electromagnetic methods,缩写称TEM)是以电磁感应原理为基础的时间域人工场源电磁勘探方法,具有探测深度大、分辨率高、信息丰富、施工效率高、适应性强等优点,在金属矿藏、石油、天然气的探测以及自然灾害的预防等诸多地球物理领域中应用越来越广。在TEM中,通过对瞬变电磁响应信号的提取和处理,分析地下异常体的导电性、异常体大小和结构形态等,从而达到找矿和解决各种地质问题的目的。但是,目前还没有成熟可靠的TEM软件,因此,开展 TEM方面的研究具有重要的实际意义。　　在实际工程中,涉及的勘测问题一般是三维问题。因此,本文针对三维瞬变电磁法问题展开研究,利用时域有限差分算法实现了瞬变电磁法三维正演模拟。主要研究内容有:　　(1)引入Du Fort-Frankel方法建立地电电磁模型,并基于二阶和四阶差分对该模型进行数值离散;详细研究了地-空边界条件,导出了瞬态场分量间的关系式,利用傅立叶变换和三次样条差值等方法实现了地-空边界条件创建。　　(2)实现了基于频域磁偶极子的瞬变激励源计算方法,同时研究了时域瞬变激励源。从时域源模型出发建立了瞬变电磁法的初始条件;从频率域源出发,基于数值积分法和G-S数值计算法建立起通用的瞬变电磁初始条件;对比分析了这两类激励源的优缺点;最后,用解析结果对地表源扩散方程数值算法可靠性进行了验证。　　(3)建立了多个地下异常体地电模型,包括高阻围岩低阻异常体、分层电导率结构体等,接着对它们的瞬变电磁响应进行了正演计算,对比并分析了异常体的响应特性。最后还给出了电磁波在不同时刻的扩散及与异常体相互作用的正演数值结果,清晰呈现了瞬变电磁法中的“烟圈”扩散效应,并对地电模型电磁特性及产生原因进行了分析,为三维TEM反演的实现提供重要的正演依据。　　(4)实现了基于频域磁偶极子移动源的瞬变电磁响应正演计算方法。为提高模拟勘测的灵活性,更好地适应实际勘测的需要,对移动发射源的瞬变电磁响应进行了正演计算,给出了地表电动势响应曲线和地下场的分布图,并分析了在移动源激励下地电模型的电磁波响应机理。