2.5维起伏地表条件下频率域地空电磁正演模拟

作     者：张铭 Colin G.Farquharson 刘长胜 ZHANG Ming;Colin G.Farquharson;LIU ChangSheng

作者机构：吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130061 吉林大学地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130061 Department of Earth SciencesMemorial University of NewfoundlandSt.John′sCanada A1B3S7 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2021年第64卷第1期

页      面：327-342页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 0707[理学-海洋科学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(42074152)以及国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目(41827803) 国家留学基金委(201706170173)联合资助 

主　　题：地空电磁法 2.5维 正演 起伏地表 总场算法 

摘      要：频率域地空电磁探测方法是指在地面布设人工场源,在空中测量电磁场的一种高效的地球物理勘探技术.该方法具有大范围、高通过性、快速测量的优势,尤其适合崎岖山地、沙漠、沼泽、海陆交互带等复杂地貌区域的资源勘查.但是这些地区的地形起伏通常较大,因此分析地形对地空电磁响应的影响具有重要意义.本文利用有限元法对频率域地空电磁响应进行了正演计算,分析了起伏地表条件下的频率域地空电磁响应特征.首先利用傅里叶变换将2.5维问题转化成二维问题,利用伽辽金加权余量法推导了相应的离散有限元方程组.采用任意四边形单元对区域进行不均匀网格剖分,源和异常体附近网格加密处理,保证计算精度,远离目标区域网格逐渐稀疏,模拟无穷远边界,降低对计算资源的要求.在单元内进行插值,将有限元方程组变换为线性方程组,采用总场算法,利用具有一定面积的伪δ函数表达源电流分布,源项近似为分布在以电偶极源为中心的25个节点上.通过求解线性方程组得到波数域电磁响应,再对波数域电磁场响应进行反傅里叶变换从而获得空间域2.5维频率域电磁场值.通过对比2.5维正演结果与均匀半空间解析解,验证了本文算法的精度,同时本文还对地空电磁场与地面电磁场的响应特性进行了对比.