论文部分内容阅读
瞬变电磁法(TEM)也称时间域电磁法,近些年发展非常迅速。因其具有低成本、高效率、穿透高阻地层能力强、观测纯二次场、随机干扰影响小、施工简单等优点,已经在金属矿资源勘探、油气勘探、环境与水文地质调查、地下水评估与监测、矿山采空区及灾害水源探测、地质填图等领域发挥了重要的作用。目前,对瞬变电磁的研究多是以圆形回线或磁偶极源为主,为了更为符合实际情况,应该考虑矩形回线源。为了更准确的反应实际的地质情况,瞬变电磁二维正反演应该考虑激电效应。在考虑激电效应的瞬变电磁正演方面,一维正演研究较多,二维正演研究较少,尤其是矩形回线源的二维正演,有待进一步研究。在瞬变电磁反演方面,一维反演研究已经比较成熟,二、三维瞬变电磁反演研究很少。在以上调研分析的基础上,本文开展了考虑激电效应的瞬变电磁2.5维正演和不考虑激电效应的瞬变电磁二维反演研究工作。发射源采用矩形回线,把每条边看做由无数个水平电偶极子组成,对这些电偶极子积分得到矩形发射源下一维介质的背景电磁场。采用有限单元法,对二维研究区域进行剖分、线性插值、单元分析、总体合成、求变分、求解线性代数方程组,得到二次电磁场。背景电磁场加上二次电磁场,从而得到2.5维正演的总电磁场。通过引入Cole-Cole模型,实现了考虑激电效应的瞬变电磁2.5维正演。采用Fortran语言编程开发了考虑激电效应的瞬变电磁2.5维正演程序代码,通过与已有成熟的一维正演算法的计算结果对比,验证了该算法程序的正确性。设计了典型二维理论模型,采用上述考虑激电效应的瞬变电磁2.5维正演程序对瞬变电磁法常用的三种工作装置(中心回线装置、偶极回线装置、大回线装置)的响应进行了计算,并与一维计算结果对比,分析了瞬变电磁场的响应特征,讨论了二维激电效应对瞬变电磁数据的影响。二维反演采用数据空间的Occam方法,使用伴随方程法先求取频率波数域的灵敏度矩阵,再通过两次反变换计算得到所需要的时间域灵敏度矩阵,实现了不考虑激电效应的瞬变电磁二维反演算法。采用Fortran语言编程开发了不考虑激电效应的瞬变电磁二维反演程序代码。理论模型合成数据的试算表明二维反演结果基本正确。