基于自适应纯形模拟退火法一维大地电磁测深视电阻率和相位反演研究

针对大地电磁测深反演中线性化方法容易陷入局部极值,而全局优化方法收敛慢等问题,这里采用自适应纯形模拟退火综合优化方法进行大地电磁测深数据反演。该优化方法综合了下降纯形法和模拟退火法各自的优点,已被证明具有全局搜所能力和收敛速度快的特点,并且实现了视电阻率和相位同时反演,减小多解性的同时提高了反演的分辨率。通过H、K和HKH型模型的数值计算,验证了这种综合优化方法的搜索效率和全局收敛性;所有模型合成数据的反演结果都能较好地反映真实模型的结构特征。对于中间层为相对高阻的模型,虽然相对其他层结构恢复差些,但是反演后该层结构基本得到恢复。     

大地电磁测深拟二维模拟退火约束反演

大地电磁测深(MT)资料解释的核心是反演问题,其反演方法可分为两大类:局部方法和全局方法。局部方法基于最小方差原理,依赖于目标函数的导数求解,因而其解依赖于初始模型,容易陷入局部极值,难以得到全局最优解。全局方法如模拟退火算法,它是近年发展起来的全局最优化算法。其主要优点是:不用求目标函数的偏导数及解大型矩阵方程组,即能找到一个全局最优解,而且易于加入约束条件,方法易于移植。目前模拟退火算法已开始用于解决非线性地球物理反演问题,但还存在计算效率低的缺陷。以快速模拟退火算法为基础,对大地电磁测深理论数据及实际资料进行快速模拟退火约束多参量的反演,效果较为理想。对H型地电断面的理论曲线反演和根据某盆地预探井实际资料对中生界厚度及基底埋深的反演作了举例说明。     

基于差分进化的大地电磁反演

针对大地电磁线性迭代反演依赖初始模型,易陷入局部最优解的特点,设计一种基于差异进化的非线性反演方法。利用该方法对大地电磁一维层状介质G、H、HA型地电模型进行反演研究,在无噪声情况下反演结果和模型一致;在加入10%和20%噪声后,反演仍取得良好效果。数值实验结果表明,该反演方法不依赖于初始模型,具有较好的全局优化能力和抗噪声能力,能有效反演大地电磁数据。     

采用生物遗传算法的大地电磁测深资料反演

本文用遗传算法（ＧＡ）进行大地电磁测深（ＭＴ）一维模型的反演。本反演方法无需初值，不用求导数，受噪声影响小，能有效克服反演中出现的局部极值，并能给出一组解     

音频大地电磁法在泸沽湖地区地热勘查中的应用

利用音频大地电磁测深（AMT）在泸沽湖地区进行地热资源勘查,在分析地热形成条件的基础上,通过音频大地电磁测深和大地电磁测深（MT）数据联合反演,结合地热资源赋存有关的水文地质条件,对反演图件进行推断解释,查明了区内主要断裂构造位置、产状、规模及地下热储层深度,取得了较好的应用效果。     

利用一维正则化反演进行大地电磁测深数据拟二维反演解释

大地电磁测深的反演问题是不适定的,其反演结果不稳定,且具有非唯一性。通过在目标函数中采用正则化方法,可以使得不适定反演问题具有稳定的反演结果,并改善解的稳定性和非唯一性问题。为了提高野外大地电磁测深数据的处理效率和初步解释的精度,提出了大地电磁测深数据的一维正则化反演进行拟二维反演解释方法。这里所述的大地电磁测深一维反演解释,与以往的解释方法不同,其思路首先用Bostick反演的深度来控制层参数,使反演计算的模型参数仅存在电阻率;最后采用阻尼高斯-牛顿算法进行反演计算,并将Bostick反演结果作为反演计算的初始模型。通过模型试算,结果表明其处理速度快、解释直观,对野外大地电磁测深数据进行初步反演解释是可行的。     

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。     

电偶源频率电磁测深二维层状模型参数化反演

本文在大地电磁测深松弛（ｒａｐｉｄ）反演理论方法的基础上，探讨了电偶源频率电磁测深（赤道装置）阻抗视电阻率的二维反演问题。由二维层状模型反演目标函数的近似简化出发。将全剖面的二维反演约化为沿剖面各测点的逐一测点一维反演，从而构制了一个简易可行的二维层状模型参数化反演方案。反演试验表明，这一反演方法是实用和有效的     

大地电磁与地震反射波走时数据二维联合反演

由于地球物理反演存在固有的多解性问题,如何减小多解性,提高地球物理方法反演结果的可靠性和准确性是当今地球物理领域研究的热点。为了减小大地电磁与地震反射波走时资料反演的多解性,在Gallardo和Meju研究的交叉梯度理论的基础上,实现大地电磁与地震反射波走时数据的二维联合反演算法;设计理论地电模型和速度模型进行合成数据的单独反演和联合反演试算,并验证大地电磁和地震反射波走时数据二维联合反演算法的正确性和有效性。反演结果表明,利用交叉梯度方法耦合大地电磁电阻率参数和地震波速度参数能使联合反演过程中的这两个模型在更新的时候相互约束,联合反演结果比单一反演结果更接近真实模型,从而使反演结果更可靠,减少了反演解的多解性。     

CSAMT静态校正及其在煤矿采空区探测的应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种煤矿采空区探测的有效方法,针对可控源音频大地电磁法易受浅部不均匀体影响出现静态效应的特点,参考瞬变电磁法（TEM）晚期视电阻率数据,使用曲线平移法对CSAMT数据进行校正,可以消除静态影响,还原真实的电阻率响应,提高数据解释的精度。以正演模型为例,验证了方法的有效性。将该方法应用于山西某煤矿采空区探测,校正后的反演结果与已知资料吻合,取得了良好的探测效果。理论和实践证明了该校正方法的可行性。      

Effects of galvanic distortions on magnetotelluric data: Interpretation and its correction using deep electrical data

The non-inductive galvanic disturbances due to surficial bodies, lying smaller than high frequency skin depth, cause serious interpretational errors in magnetotelluric data. These frequency independent distortions result in a quasi-static shift between the apparent resistivity curves known as static shift. Two-dimensional modelling studies, for the effects of surficial bodies on magnetotelluric interpretation, show that the transverse electric (TE) mode apparent resistivity curves are hardly affected compared to the transverse magnetic (TM) mode curves, facilitating the correction by using a curve shifting method to match low frequency asymptotes. But in the case of field data the problem is rather complicated because of the random distribution of geometry and conductivity of near surface inhomogeneities. Here we present the use of deep resistivity sounding (DRS) data to constrain MT static shift. Direct current sensitivity studies show that the behaviour of MT static shift can be estimated using DC resistivity measurements close to the MT sounding station to appreciable depths. The distorted data set is corrected using the MT response for DRS model and further subject to joint inversion with DRS data. Joint inversion leads to better estimation of MT parameters compared to the separate inversion of data sets.     

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。     

铀矿勘查中MT数据提取极化信息可行性研究

铀矿勘查中大地电磁测深法(以下简称MT法)的应用十分广泛,而频率域电磁勘探中激电效应切实存在。激电参数作为反映岩、矿石电化学性质的参数,在地质解译过程中常常被认为是金属硫化物的局部富集。为了充分利用铀矿床MT数据辅助地质解译,需要从中提取具有多属性特征的激电参数,能否成功提取该参数一直以来备受关注。文章从激电异常识别和二维反演试算两方面来论述成功提取的可行性。结果表明,仪器能够采集到含矿岩体所产生的激电异常,反演试算结果能够还原理论模型的地下空间展布情况。从而论证了从铀矿床MT数据中提取极化率是可行的。     

龙门山构造带中段大地电磁测深研究

采用加拿大凤凰公司生产的多功能电法仪V8在龙门山构造带中段进行大地电磁测深研究,采用先进的资料处理与解释技术对龙门山中段大地电磁（MT）剖面资料进行了分析,同时运用大地电磁测深法定性分析方法（Mohr圆分析、极化图分析）对剖面进行了分析,得到一致的结论：剖面整体表现二维性,而在断裂分段区域各向异性程度和三维性较强。最后推断5.12汶川8级大地震震源位置在映秀断裂的下盘。     

大地电磁测深在吉黑东部区域成矿背景研究中的应用

大地电磁测深法( MT) 在探明深部构造方面已得到广泛应用。运用该方法,将吉黑东部两条大地电磁的剖面进行了数据处理和反演,并与航磁、区域重力资料进行综合分析; 结合区域地质资料,对吉黑东部两处矿区的区域构造和成矿背景进行推断解释。剖面结果表明无论是斑岩型还是矽卡岩型矿床,成矿物质都与深部的壳幔岩浆有关; 深大断裂是岩浆和含矿热液的运移通道。大规模的白岗岩有利于矽卡岩型矿床的形成。寻找花岗闪长岩与钾长花岗岩之间存在深部构造的区域,有利于圈定斑岩型钼矿的成矿靶区。一撮毛岩体的正南和东南方向的白岗岩与一撮毛岩体具有相似的构造条件,是寻找矽卡岩型成矿靶区值得重视的地区。     

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。     

基于小波分析的MT静态效应识别及校正

大地电磁测深中,观测结果常受静态效应的影响而发生畸变,增加了资料解释工作的难度。基于小波分析理论,提出使用Daubechies小波分解对有静态效应测点进行有效识别。建立含有静态体并镶嵌有高阻异常体的地垒模型,分别采用中值滤波方法、相位法和小波分析方法进行了静态效应的校正。结果表明:相位法校正结果不稳定,相对误差随频点起伏较大;中值滤波方法在高频段误差较大;基于多尺度小波分析校正方法比较稳定,误差基本不超过5%,能够有效的压制静态效应。采用小波分析方法对某区大地电磁(MT)实测数据进行了静态效应识别和校正,取得比较理想的效果。      

重磁电联合反演在银—额盆地勘探中的应用

依据大地电磁测深连续二维反演结果初步确定构造与地层,通过综合分析区内物性特征给定地层与岩石的物性参数,建立正演地质—地球物理初始模型,在地质、钻井、地震资料约束下进行重磁电联合反演,不断修改地质—地球物理模型和大地电磁测深连续二维反演结果,使重磁正演数据和实测数据拟合度达到最佳。在银—额盆地构造与地层解释中的应用结果表明,重磁电联合反演可以有效克服单方法解释的多解性,准确识别地质层位,大大提高定量解释的精度。     

多种电磁测深技术在深部控矿构造探测中的应用研究—以泥河铁矿为例

长江中下游成矿带是我国东部重要的铁、铜多金属矿产资源基地,使用现代地球物理探测技术对该成矿带典型矿床深部结构进行探测,对认识深部矿床成因、总结找矿方法和深部找矿的实践具有重要意义。本文选取位于长江中下游成矿带庐枞矿集区内的泥河玢岩铁矿为实验区,开展了音频大地电磁(AMT)、可控源音频大地电磁(CSAMT)和瞬变电磁(TEM)等电磁法探测实验;通过对AMT、CSAMT和TEM数据的处理和反演,发现3者相同测线反演结果反映的控矿地质体电性特征基本一致,但细节上存在一定差异。综合3种电磁测深反演结果,电性特征刻画了砖桥组火山岩地层分布,分辨出闪长玢岩体的隆起部位和基本形态,揭示了矿体的赋存位置。认为在合理的数据采集、处理和反演条件下,电磁测深能有效地区分复杂地质构造条件下次火山岩与围岩的电性差异,找到控矿构造界面,从而推断出矿体的位置。