ZTEM二维非线性共轭梯度反演研究

ZTEM(Z轴倾子电磁法)是一种天然场源的频率域航空电磁法,其特点是磁场垂直分量在空中机载平台测量,磁场水平分量在地面的固定基站测量,具有勘探深度大、速度快、成本低、覆盖面积大等技术优势。本文实现了ZTEM二维有限差分正演和二维非线性共轭梯度(NLCG)反演算法。研究对象是倾子资料,反演过程中通过解"拟正演"问题来避开雅克比矩阵的直接计算。通过理论模型合成数据反演试算,验证了ZTEM倾子资料二维NLCG反演算法的稳定性与可靠性。与大地电磁(MT) TE模式阻抗资料反演结果进行对比,发现在异常体横向边界的约束方面,ZTEM倾子反演比MT阻抗反演更具优越性。     

大地电磁六元素张量阻抗理论及其应用

在经典大地电磁（MT）理论中,张量阻抗[ Z ]定义为电场分量和磁场分量之间的线性关系.估算张量阻抗[ Z ]及和它有关的其他参数（例如视电阻率、相位、倾子等）是MT数据处理中的一个重要环节.引入了六元素张量阻抗[ R ]的全新概念,并开发了相应的处理方法.为检验本方法的特征和抗噪性能,对采集自朝鲜的MT野外资料进行了分析.分析结果表明在MT资料处理中新定义的六元素张量阻抗[ R ]比传统的四分量张量阻抗[ Z ]提高测深曲线的相干度至少0.1以上,并且改善了大地电磁资料处理的质量.      

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。     

基于MATLAB的SSMT-2000大地电磁资料批处理技术

资料处理是大地电磁测深工作中的重要环节。在野外测量数据量大,并且要求相互做远参考处理的情况下,由于SSMT-2000大地电磁资料处理软件在批处理上的限制,室内资料处理的工作量巨大。为了提高工作效率,节约成本,通过研究SSMT-2000的参数文件格式、文件操作及内部模块调用方式,以MATLAB脚本语言为基础编写接口,实现了时间序列傅氏变换,单点阻抗张量ROBUST估计,固定测点或固定参考点的多点远参考阻抗张量RO—BUST估计以及多个测点相互远参考阻抗张量ROBUST估计的批量处理。采用批量处理,可为室内人员节省大量时间,更能为整个大地电磁测深工作节约资源。     

Effects of near-surface inhomogeneities on MT responses: An analytical model

An analytical model is suggested to describe the electrostatic field produced by near-surface inhomogeneities responsible for galvanic shift in magnetotelluric (MT) apparent resistivity sounding curves. The near-surface inhomogeneities are modeled in thin-sheet approximation with laterally variable longitudinal conductance and transverse resistance. The model accounts for the TM (transverse magnetic) mode secondary electric field in the conductive layered subsurface below the thin sheet. Equations have been obtained to relate the subsurface geoelectric parameters and the spatial harmonics of the secondary electrostatic field. This secondary field, which is the source of galvanic shift in MT data, turns out to be in-phase with the primary field. The equations derived to simulate galvanic distortions are applicable to long-period MT data acquired by a synchronous array.     

Migration of Magnetotelluric Data in Two——Dimensional Model

Since the wave equation of magnetotelluric(MT)field is similar to the one of seis-mic,the migration techniques used in seismic can be applied to MT data.In thispaper we make use of the principle of reflector mapping(i.e.U/D imaging principle)to image MT data.That is,the MT wavefield observed on the surface of the earth canbe resolved into upgoing and downgoing waves,the waves are extrapolated downward bythe phase-shift method or the phase-shift plus interpolation(PSPI)method.Conductivi-ty interfaces of the medium could be found by using the time coincidence of the upgoingand downgoing waves.Theoretical calculations show that the migration technique of MTdata presented here is very effective.It can not only enhance the lateral resolution of MTdata,but also obtain the visual image of subsurface interfaces.As compared with theconventional 2-D inversion,this procedure is more simple in calculation and can be easi-ly put into practice on a personal computer and is able to obtain the MT depth section,which is     

板状体MT倾子响应的二维有限元模拟与定性分析

在二维地电模型中,大地电磁测深倾子资料可以很好地反映地电构造的水平非均匀性,特别是在解释垂直或者倾斜板状体的空间分布情况时,可以起到十分重要的作用,在实际应用中可以用来寻找断裂,判断其走向、倾向、埋深和规模。应用有限单元法分别对水平、垂直和倾斜的板状模型进行正演模拟,该算法采用矩形网格内进一步三角形细化的方式剖分模型,通过三角形网格提高了对倾斜接触面的近似程度,同时增加计算量不明显,然后计算出倾子的实部、虚部和振幅的资料。研究结果表明:倾子响应对介质电性水平不均匀反映十分灵敏,特别是对横向低阻异常体,同时对异常体的位置和埋深也有清楚的显示。     

庐枞矿集区大地电磁探测及电性结构初探

在庐枞矿集区开展大地电磁测深(Magnetotelluric,MT)工作,有助于研究庐枞矿集区区域地质结构、构造,同时,对强干扰地区大地电磁下扰信号规律的研究和MT数据的处理与解释水平的提高有着重要的理论意义.论文首先阐述了庐枞盆地的地质概况及深部MT探测的研究现状,接着介绍了庐枞矿集区大地电磁测深数据采集及相关实验研...     

测量磁场水平分量H y的电性源广域电磁测深法

基于层状大地表面水平电偶极源电磁场公式系统,提出了比值法获取H y分量全区视电阻率计算公式。计算了层状地电模型多个收发距的电磁场各场分量E x、H y、H z,并用这三个场分量计算了全区视电阻率,以及E x/H y卡尼亚电阻率,并与模型的MT卡尼亚电阻率频谱曲线进行对比。发现H y全区视电阻率在赤道装置和轴向装置的广大区域对地电模型均有较好的响应,可进行单分量广域电磁测深。轴向装置H y全区视电阻率与赤道装置垂直磁场H z全区视电阻率相似,在低频段与层状模型大地电磁测深卡尼亚电阻率有相似的频率响应特征,在较小收发距条件下对大埋深基底就能有较好的响应。赤道装置和轴向装置测量的水平电场E x分量全区视电阻率在低频区均会进入“饱和”区。对于各电阻率定义方法,合适的收发距是较好地反映出地电特征深度变化的前提,多收发距测量有利于揭示深部电性特征。     

基于经验模态分解的MT数据脉冲类电磁噪声处理

电磁脉冲干扰是大地电磁测深系统(MT)信号的主要噪声之一,严重影响后续视电阻率和阻抗的计算及目标信息的提取。针对脉冲类噪声在时间域中的变化特征,利用经验模态分解（EMD）对脉冲类电磁噪声进行压制处理。首先,对大地电磁信号经EMD分解后得到N个本征模态函数（IMF）;然后,对每一阶的IMF选择一个合适的阀值,对于该IMF中超出该阀值的部分进行截断;最后,进行EMD重构。实测数据测试表明:改正后信号能量损失小, 与改正前信号相关性高, 可有效地抑制脉冲类噪声干扰。     

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。      

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.     

大陆岩石圈导电性的研究方法

随着地球科学的进展 ,大陆岩石圈导电性结构的研究越来越引起人们的重视 ,而超宽频带大地电磁测深则是目前用于探测岩石圈导电性最有效的地球物理先进技术。它把现代性能优良的宽频带大地电磁系统 (MT 2 4NS或V5 2 0 0 0 )与长周期智能化大地电磁系统 (LIMS)配套使用 ,采集地面上频率范围为n× 10 -4～n× 10 2 Hz的天然电磁场信号 ,并通过一系列数据处理和反演计算 ,获得深达下地壳和上地幔的地下导电性结构模型。此模型不仅可以提供有关岩石圈地质构造轮廓的信息 ,更重要的是可以间接反映现今地下深部的热结构特征和物质状态分布特点。多年来 ,应用超宽频带大地电磁测深对青藏高原岩石圈导电性结构的研究表明 ,高原的中、下地壳确实是良导电性的 ;它可能说明西藏地壳中普遍存在岩石的局部熔融 ,或地热流体。沿着应县—商河剖面的大地电磁测深研究结果从电性的角度证明了太行山山前断裂为一组向东倾斜的深断裂 ,华北地区岩石圈以其为界划分为东、西两区 ;东区为低阻区 ,与构造活动区的岩石圈导电性特征相符 ;西区为高阻区 ,表现出稳定大陆区岩石圈导电性结构的特点。     

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。     

济源-开封坳陷西南部电性结构研究及地热资源远景区预测

应用大地电磁测深(MT)法对济源-开封坳陷西南部深部地层结构和隐伏断裂进行探测研究,共布设了4条MT剖面,获得了84个测深点。通过对大地电磁测深数据的处理、分析和反演,获得了研究区内6 km以浅的二维地电结构模型。结合以往地震和区域地质资料,地层由上至下依次划分为第四系-新近系、古近系、三叠系、二叠系-石炭系、下古生界-元古界。推断了老鸦陈断裂F1与推断断裂F2的位置、产状,其中F1断裂西侧缺失古近系沉积,二者可能对新生代地层沉积厚度有明显的控制作用。认为研究区内有利热储层位应为新近系馆陶组及断裂交汇处附近的三叠系地层。     

大地电磁测深在火山区地热研究中的应用

大地电磁测深(MT)由于勘探深度范围较大,且对温度、流体、岩浆房和岩性等与热储相关的地质条件的敏感度较高,因而成为火山区地热勘探和岩石圈结构研究中常用的一种地球物理勘探手段。地壳和上地幔的电性结构与热结构之间存在着密切的联系,通过解读二者的关系,可以刻画更为精细的岩石圈结构模型,进而掌握火山区的构造特征和热演化过程,了解其岩石圈地球动力学机制。本文着重介绍了MT方法的原理以及从野外数据采集到后期数据处理的过程,综述了MT法的应用特点以及电导率与温度之间的关系,通过实例分析,介绍了国际上这一方法在火山区地热勘探和岩石圈热结构研究中的应用进展,展示了MT法在新西兰Taupo火山区Ngatamariki高温地热田0~3km地热资源勘探中的应用;以埃塞俄比亚Afar省的Tendaho地热田和Badi火山为例,分别讨论了0~20km和0~50km不同深度的电性结构特征及其与温度存在的内在联系,探讨了形成火山的驱动机制;以日本九州岛的Shinmoe-dake火山为例,介绍了大地电磁测深和温度监测在火山监测方面的应用。最后简述了国内MT法在火山区的应用进展以及存在的问题,并利用上地幔电导率与温度的关系以及岩石圈内硅酸盐熔体不同含水量引起的电导率随温度的变化关系,初步估算了长白山天池和阿尔山火山区的莫霍面以下的温度以及长白山天池火山区的高温岩浆房温度。     

磁倾子矢量的图示分析及其应用研究

对磁倾子矢量的图示方式进行了研究。根据平面上矢量与复数之间的关系 ,在原有Schmuck er感应矢量定义的基础上 ,提出了虚感应矢量及其他图示矢量的新定义 ,并对其旋转特性进行了分析 ;根据感应矢量的旋转不变特性以及其在二维情况下的特点定义了倾子二维近似度 ,该参数可作为定性判别某点电性结构二维性的一种衡量标准。利用二维和三维模型对新提出的倾子图示方式进行了计算 ,并将其应用于海原大震区的实际资料的处理和解释当中 ,主要讨论了感应矢量尤其是虚感应矢量的响应特征。理论计算和实际应用结果表明本文所定义的感应矢量和倾子二维偏离度有着较为明确的物理意义 ,对于MT资料处理和解释有一定的指导作用     

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。     

大地电磁测深相位数据的研究和应用

MT资料处理方法近年来得到了较快发展;各种二维反演、偏移成像技术也有了新的进步。在大地电磁测深资料处理中,长期以来使用视电阻率和相位作为解释参数,但是视电阻率和相位均存在一定的局限性。该文从理论上研究了相位微分的性质,通过模型说明了相位微分的算法:先将获得的相位数据求导,得到相位微分曲线,用比较法得到曲线的极值点,通过极值点对应的周期确定主要导电层的深度和电阻率。利用相位微分能在较小的周期内得到较大的勘探深度。使用该方法对一维和二维模型进行的实验是可行的,对实际资料进行的处理结果也是令人满意的, 从而说明该方法是有效的。     

MT方法在冀东迁安铁矿区深部找矿中的异常识别

文章叙述了通过MT方法在已知矿体上的剖面试验,结合钻探验证的3个钻孔的见矿情况,以及电偶极子人工场源对观测数据影响的对比、分析,指出依据航磁异常布设、采集的大地电磁剖面测深数据,尽管测点位于生产矿区,数据受到较严重的人文噪声干扰,且其部分频段异常形态与近区特征非常相似,实际上应为数据反演过程中所用软件未曾考虑铁矿石磁导率所致,而非近区效应;当一维视电阻率和相位曲线自几千赫兹以上即出现类似近区特征,二维反演剖面中的假象视电阻率异常高达几千至几万欧姆米时,应为有较强磁性的岩石和磁铁矿的反映;具有一定磁性的岩石和磁铁石英岩（包括磁铁石英辉石岩）在假象视电阻率异常强度、异常梯度变化上具有不同特征,可结合岩、矿石的电性、磁性特征予以识别.