虚拟波场降速条件下电性源瞬变电磁垂直磁场分量的波场反变换方法

作     者：范克睿 王刚 鲁凯亮 郑新 李貅 孙兴邦 FAN KeRui;WANG Gang;LU KaiLiang;ZHENG Xin;LI Xiu;SUN XingBang

作者机构：山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东科技大学青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院青岛266590 长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学地球物理场多参数综合模拟实验室(中国地球物理学会重点实验室)西安710054 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 

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

年 卷 期：2023年第66卷第4期

页      面：1743-1757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] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：山东省自然科学基金项目(ZR2022QE242) 山东省土木工程防灾减灾重点实验室开放基金项目(CDPM2021KF11)联合资助 

主　　题：瞬变电磁 波场变换 降速 电性源 垂直磁场 

摘      要：通过波场反变换从瞬变电磁信号中提取虚拟波场是定位电性界面和刻画地下导电目标形态的有效手段.波场反变换过程中,降低虚拟波场速度有利于改善虚拟波场对电性界面的分辨能力.然而,波场变换核函数随时间、虚拟时间以及虚拟波场速度变化的动态范围极大,且随虚拟波场降速而进一步扩大,造成波场反变换问题高度不适定,制约了虚拟波场提取的精度和效果.对此,在虚拟波场降速的条件下,本文以核函数在无穷区间上积分的解析解为准绳,通过最优化与数据拟合得到了经验公式,确定了波场反变换所需的最优积分区间;在适应采集时间与虚拟波场速度的同时,最大限度缩短了积分区间长度,降低了核函数变化的动态范围,压制了波场反变换方程的病态程度.此外,通过引入精细积分方法求解波场反变换方程,提高了波场反变换方程的求解精度.为验证方法的有效性与可靠性,对正演模拟的电性源瞬变电磁垂直磁场分量及其时间导数分量进行了波场反变换;结果回代后的拟合数据与正演数据的相对误差小于5%.在所提取的虚拟波场记录中观察到了合理的运动学特征,如实反映了低阻目标层深度、厚度和二次场观测时间范围的变化.在计算条件相同的前提下,通过降低虚拟波场速度,改善了波场反变换的精度和效果.降速后提取的虚拟波场记录对低阻层上下界面的刻画更为清晰.在对实测数据的处理中,本文的虚拟波场降速、积分区间最优化和精细积分求解方法得到了合理可信的虚拟波场提取结果,为进一步利用虚拟波场开展低阻目标体成像提供了数据保障.