频率域航空电磁法人机交互式二维正演研究

研究了频率域航空电磁法的电磁场理论、边界条件、有限元单元法求解等内容,重点介绍了网格剖分原理,实现了人机交互网格剖分软件以及二维有限单元数值模拟算法。通过二维数值模拟计算,了解了圆柱体模型的响应曲线特征,提高了频率域航空电磁数据的解释水平。     

一种适用于电磁法数值模拟的二维建模与网格剖分方法

为满足电磁法二维数值模拟解释对交互建模与可视化网格剖分的需求,利用计算机图形学、人机交互、拓扑关系学等技术,设计了基于测线、测点等信息的二维矢量建模、四边形和三角形网格剖分方法与流程,并开发形成了软件模块。该方法与软件可提供起伏地形下大地电磁、可控源音频大地电磁法二维数值模拟的三角形、四边形网格(下边界随地形变化或平地形)剖分实用化工具。将该方法应用到多种模型试验中,取得了良好的建模与网格剖分效果。     

电法软件设计中交互与可视化技术应用

电法软件中的可视化技术包括电法数据交互编辑修改、样点曲线和一维地电模型的可视化和人机交互、断面图等值线与颜色填充、二维地电模型人机交互建模、三维异常体交互建模.这些技术为实现一个实用、快速、操作方便的电法软件系统提供了可靠的保证.     

电磁探测正反演软件设计与开发

从电磁探测软件的需求、设计和技术实现等方面,介绍软件的开发过程和功能。在软件设计与开发中应用软件工程技术流程,分别对时间域激电法(TDIP)、大地电磁法(MT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)和频谱激电法(SIP)四种电磁方法正反演模块的软件集成进行需求分析和系统设计,形成一套完整的开发文档。针对SIP二维正反演计算、CSAMT二维正演计算和MT三维正反演模块应用并行计算技术,达到提高软件计算效率的目的,同时在软件中集成可视化技术与人机交互建模技术,提升软件的实用性。     

河北某大型铅锌矿电法资料的计算机解释

介绍了利用新研制的常规直流电法二维人机联做反演软件系统对河北省某大型铅锌矿的激电和电阻率法资料作计算机解释的结果。解释结果表明,采用该软件系统对激电和电阻率法实测资料做二维人机联作反演,可以较好地推断地下矿(化)体的空间形态及赋存状态,为合理布置勘探工程提供依据。     

基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像

岩溶地下水通道是隐伏岩溶区常见的地质现象,开展城市隐伏岩溶通道探测对城市地下空间开发和地质灾害防治具有重要意义。岩溶通道常具有高度的空间变异性,常规二维探测难以对其进行较好的表征。基于此,文章采用三维高密度电法对城市隐伏岩溶地下通道进行了精细探测,结合地球物理数值模拟和应用实例,分析三维高密度电法对不同充填类型岩溶地下通道的成像效果。结果表明：三维高密度电法较二维探测在数据量和分辨率上均有较大提升,可更直观地表征目标体三维电性结构特征,该探测方法对岩溶地下水通道成像具有优势;通过对武汉市源泉村岩溶地下水通道三维电性成像,揭示了该低温热泉的地下水运移特征,可为城市地热勘探开发提供参考。     

用剩余信息量最小准则实现直流电测深数据的二维自动反演

自Pelton等发表第一篇直接电测深数据的二维反演文章以来，电测深数据的二维反演解释已广泛应用于资源勘探和环境监测，并取得一定效果。然而，由于该方法中加入了人为确定的平滑约束，其反演解释结果具有很大不确定性，使其在实际生产中普及应用受到限制。因此，如何在现有方法的基础上进一步改进完善成为该方法普及应用的关键。为了使反演解释结果既忠于实测数据，又合理地反映地下介质的变化，作者在本文中讨论了基于最大熵谱原理的剩余信息量最小准则实现电测深数据的二维自动反演。作者在文中还介绍了正演计算和偏导数求取中，提高精度和计算效率的技巧。用三个数值模式算例对本文的自动反演方法进行了验证。数值模拟结果表明，基于剩余信息量电小准则的二维自动反演给出的解释结果基本不受人为因素影响，能反映地下介质电阻率的详细变化。     

GGT综合地球物理资料人机交互解释系统的初步研究

为提高GGT解释性剖面的质量，构制地球物理解释模型，设计和研制了人机交互解释系统。整套系统即具有单一方法相对独立的快速求解任意复杂断面的人机交互功能，又可通过模型转换和参数的替换方式实现多方法的联合解释。系统设计以二维非均质任意形体的计算方法和物性参数间关系的研究为物理基础，引进鼠标器工作方式和调用DBASE图形软件包，增强了系统的图形编辑功能。系统的菜单式结构和用DBASE Ⅲ语写、串写的各子程序模块，不仅为采用新型数据库软件管理和查询物理场与模型数据开辟了较好的软件环境，而且使整个系统的软件结构灵活、清晰，便于改进、扩充。文章结尾以3个实例，介绍了人机交互系统在GGT地球物理解释中的应用。     

一种电磁法三维数值模拟的建模与网格剖分方法

为满足电磁法三维数值模拟解释对交互建模与可视化网格剖分的需求,利用计算机图形学、人机交互、拓扑关系学等技术,设计了起伏地形下三维矢量交互建模、四面体和六面体网格剖分流程,并开发了软件模块。该软件可提供起伏地形下电磁法三维数值模拟的四面体、六面体网格剖分的实用化工具,提高了电磁法三维在数据模拟与解释方面的可视化程度和计算效率。     

利用有限单元法模拟二维MT倾子响应

在二维地电模型中,考虑到大地电磁测深(MT)倾子响应依赖于横电(TE)模式的数值模拟问题,笔者采用矩形网格单元和双二次插值对MT的倾子响应进行求解。首先,给出了二维地电条件下的边值问题和变分问题,并通过有限单元法对模型进行单元剖分、插值、积分和整体合成;其次,通过求解复系数方程组得到了每个节点的电场值;最后,采用差分方法求得电场沿横向和垂向的偏导数值,从而计算出二维MT的倾子响应。通过对2个二维地电模型的倾子响应进行数值模拟,获得了倾子响应的实部、虚部和振幅,结果很好地反映了不均匀体的横向分布情况。     

多功能海底大地电磁数据处理软件包

作者在本文中详细地介绍了“863计划”项目“海底大地电磁数据处理和解释系统研究”所取得的成果。本系统功能强大,既能对海底数据进行畸变改正、压制噪声、二维正反演、三维正演,又能对中国南海、东海典型地段进行正演模拟。     

Analytic Solution to the MT Responses of a Two-Segment Model with Axially Anisotropic Conductivity Structures Overlying a Perfect Insulator

The analytic solution of the magnetotelluric fields for an idealized 2-D model which is composed of two segments with diagonal anisotropy underlain by aperfect insulator basement is considered using aquasi-static analytic approach.The analytic magnetotelluric responses for a particular model are presented.The resulting analytic solution could be used to check the numerical solutions given by numerical algorithms before more complex situations are investigated.     

国外大地电磁研究现状

简要介绍了目前国外大地电磁的研究现状,重点对二维大地电磁反演研究现状进行了总结,并列举了当前国际流行的常用反演方法,讨论了大地电磁反演解释的发展方向。     

大地电磁测深三维反演系统及应用

大地电磁测深是基于电磁感应原理,在地表采集正交的电、磁场来研究地壳乃至上地幔电性结构的地球物理方法,后期衍生出采集高频天然场信号的音频大地电磁测深和采集人工源信号的可控源大地电磁法。此类方法在深部构造研究、矿产资源勘查、油气资源探测等多领域得到了广泛应用。近几年来,虽然其野外工作趋近三维勘探水平,但其采集数据的处理和三维反演研究仍然存在不足,限制了地质解释的准确度和效率。针对这些问题,我们开发了大地电磁测深的三维反演软件系统,系统主要分为静位移校正、三维反演的初始模型构建和三维反演3个模块,有效地解决了数据处理中的静位移问题和数据解释中的三维反演问题,并且其中涉及的很多算法改进了现有技术,在计算精度、计算效率和成本节约方面有很大优势,具有良好的应用前景。     

西藏那曲大地电磁数据反演与电性结构分析

西藏地处青藏高原,地质构造复杂,新构造活动强烈。西藏境内蕴藏丰富的地热资源,已发现的地热资源储量居全国之首。青藏高原受南北向强烈挤压,构造活动频繁,随着地质应力的变化,产生了一系列构造带,西藏那曲观测区处于西藏北部的班公错—怒江深大断裂的次级构造带上,主要受控于一组近东西向的断裂和南北向断裂所构成的断裂带,据资料显示,观测区内新构造运动极为活跃,主要表现为深大断裂至今仍有继承性活动,为研究观测区深部电性结构,分析地热在观测区的空间分布特征及形成机理,共部署了3条大地电磁剖面。通过数据维性分析,揭示了观测区浅部主要呈现1D/2D构造,深部2D/3D构造明显,因此进行大地电磁数据2D和3D反演,同时获得观测区3km以浅2D和3D电性模型,十分必要,本文采用连续介质反演方法进行大地电磁法2D反演,采用REBOCC 3D反演代码进行3D反演,综合观测区水文地质调查结果,分析观测区2D和3D电性结构特征。研究结果表明,观测区2D地电结构横向电性梯度带为断层反映,纵向分层明显,高阻层间存在低阻层表明观测区深部地层构造复杂,观测区3D地电结构局部高阻体代表侵入岩活动范围,低阻区域反映了观测区地热的空间分布特征,观测区地热形成于次一级断裂,地热活动受断裂构造控制,由地表河流下渗形成。     

大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟

地形对大地电磁场的影响规律研究对于实际大地电磁测深反演解释具有重要的意义。基于矢量有限元法进行了大地电磁三维地形响应数值模拟。首先与二维地形模拟结果比较,验证了算法的正确性;接着,分别对1个山峰地形和1个山谷地形进行了模拟;最后,比较了二维模拟与三维模拟结果。结果表明：三维阻抗张量的Z_xy模式和Z_yx模式都会受到地形影响;用二维地形模拟结果去近似三维地形响应,二维TE模式与真实三维响应结果差别很大,TM模式接近真实三维响应结果;如采用二维反演处理带地形的三维MT数据,TM极化模式反演更为合理。     

Magnetotelluric investigations along the URSEIS profile: first results

An interpretation of an E–W profile of 30 magnetotelluric field stations along the URSEIS transect is presented. The magnetotelluric instruments used covered a period range from 0.2 to approximately 500 s and thus enabled a resolution of shallow and upper crustal structures. After decomposition of the impedance tensor a 2D interpretation was performed. The model obtained by a 2D inversion displays a conductive zone west of the Main Uralian Fault. It appears to be consistent with a tectonic division obtained by URSEIS seismic studies.     

高精度磁测在四川金河-树河地区1:5万矿调中的应用

在四川省盐源县金河—树河地区开展了1︰5万高精度磁测,对磁测数据采用向上延拓、化极、小波断裂分析、2.5D人机交互反演等方法,进而分析不同磁场区的磁性特征,对区内的铁矿体、断裂构造和岩浆岩的磁性特征进行阐述和解释,提出了4个成矿远景区,认为区内依然存在不同类型铁矿资源的找矿潜力。     

一维层状介质大地电磁模拟退火反演法

大地电磁模拟退火反演法是一种最优化的非线性反演方法,与传统的线性反演方法相比该方法具有：（１）不依赖于初始模型的选择;（２）能寻找全局最小点而不陷入局部极小;（３）在反演过程中不用计算雅可比偏数矩阵等优点;通过对各种类型的大地电磁测深理论曲线试算,结果表明模拟退火法能准确地自动反演地电参数（地层电阻率,厚度）最后对实际资料进行了处理,取得了较好的效果。     

几种梯度场计算的数值算法及其地学应用

梯度作为标量场在空间上最重要的微观变化特征,能较好地反映其在空间上的变化趋势。本文介绍了中心差分算子、相邻梯度因子和Sobel梯度算子三种梯度数值算法。以点电荷在三维空间中产生的电势场构造了一标量场,通过理论公式求解了其梯度值,并将理论梯度值与三种数值算法的结果进行了对比与统计分析,验证了三种梯度数值算法的有效性和适用性。结果表明,排除场源的影响后,Sobel梯度算子相较其它两种数值算法更逼近于理论梯度值。最后,利用Sobel梯度算子求取了某铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的梯度场,用梯度场刻画了视电阻率在空间上的变化趋势,提高了对三维地下空间的电性分布规律和地质情况的认识。