四叉树网格线源频率域电磁法二维正演研究

作     者：王培杰 陈小斌 张赟昀 WANG PeiJie;CHEN XiaoBin;ZHANG YunYun

作者机构：中国地震局地质研究所北京100029 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 

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

年 卷 期：2024年第67卷第5期

页      面：1999-2014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] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金地震联合基金项目(U1839205) 应急管理部国家自然灾害防治研究院基本科研业务专项(ZDJ2019-26)联合资助 

主　　题：线源频率域电磁法 正演 四叉树网格 有限差分法 全区视电阻率 

摘      要：可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰减,在距源很远的侧边界,地下的电磁场主要是由空气中的电磁场感应产生的,而非从源经由大地传播而来,因此在地中使用一维平面波侧边界条件比一阶吸收侧边界条件更为合理,精度更高.通过算例分析,我们还发现空气侧边界的场强叠加了大地介质感应的二次场而显著改变,因此空气侧边界使用基于一次场的一阶吸收边界条件,是导致线源正演边界处计算精度不高的主因.本文中,我们使用四叉树网格将边界发散式向外扩展,以较少的网格覆盖更大的边界区域,来确保核心区的计算精度.研究还发现,线源全区视电阻率能较好地反映地下电性结构的变化,且趋势形态与大地电磁卡尼亚视电阻率相似,使用成熟的大地电磁反演技术对线源全区视电阻率进行反演,可以得到地下电性结构较好的近似模型.特别是倾子计算的全区视电阻率也能反映地下结构的变化,这为无电场观测的地下结构探测提供了可能.但二者之间仍存在差别,线源全区视电阻率还具有一定的几何测深能力,需开发基于线源全区视电阻率正演的二维/三维反演技术.