2.5维可控源音频大地电磁测深数据REBOCC反演研究

作     者：刘祖鉴 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：魏文博;王林飞

授予年度：2018年

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] 

主      题：可控源音频大地电磁测深法 REBOCC反演 2.5维反演 

摘      要：可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)使用人工场源发射电磁波场,通过发射和接收不同频率的电磁场信号,达到探测地下不同深度电性介质结构的目的;该方法具有抗干扰能力强,采集效率高等优势,广泛应用于各类地质调查之中。由于“场源效应的影响,也由于目前带场源的电磁探测数据二维反演算法研究还不够深入,尚缺乏实用的带场源电磁探测数据二维反演计算机程序,所以关于CSAMT资料处理往往还只能选取“远区数据,并借用大地电磁测深(MT)数据的二维反演技术进行反演,从而获取研究区地下电性结构模型。然而,我们很难保证所选取的、不同频率CSAMT数据都能满足“远区条件;这即是说,我们很难保证目前CSAMT探测结果是完全真实的。而且,人工发射的电磁场在“近区和“过渡区,其球面波性质不满足大地电磁场数据处理的理论基础,因而不可能借用MT数据反演算法进行反演;所以,造成了CSAMT探测数据极大浪费和探测能力的下降。基于以上原因,本文利用计算电磁场值进行过渡区和远区的电阻率反演,将三维源二维模型称为2.5维问题,考虑源的三维性,实现模型的二维反演。在正演部分,使用计算二次场的方法来减小人工源的影响,通过对一次场和二次场的叠加的方式实现总场的计算,这种方法的优势在于降低场源附近的网格剖分要求,同时避免计算中的误差积累。本文使用有限元法建立电磁耦合方程和第一类边界条件的有限元方程,在频率波数域下求解正演稀疏矩阵,再进行傅里叶反变换得到空间域的电磁场分量的值,经过一系列对比试验,验证了正演的准确性。在反演中,使用数据子空间(REBOCC)方法反演模型,灵敏度计算部分采用伴随矩阵方法计算频率波数域下的灵敏度矩阵,使用傅里叶反变换得到频率空间域的结果。反演中合适的子空间参数选择可以在不影响反演效果的前提下大大减少计算时间,通过对不同子空间选择的对比,选择最合适的子空间参数,对单个低、高阻模型及组合模型和过渡区数据进行了反演测试,结果表明反演模型与理论模型很好吻合。