大地电磁一维连续介质反演的曲线对比法

根据电磁波的传播特性,把视电阻率随周期变化的曲线转化为电阻率随深度变化的曲线,并以此作为初始反演的地电模型．通过初始地电模型得到的视电阻率曲线与真实模型的视电阻率曲线的对比,对初始地电模型的电阻率值进行校正．校正后的反演模型的视电阻率曲线与真实模型的视电阻曲线的拟合程度有所提高．然后如此反复进行多次校正,获得与真实模型更为接近的反演模型,反演的拟合误差一般小于ｌ％．模型试验和实际例子表明,该方法的拟合程度优于Ｂｏｓｔｉｃｋ法．     

张北地震区三维深部电性结构与孕震环境

张家口—渤海地震构造带(张渤带)是中国著名的强震集中带,地震以强度大、频次高、破坏严重为特点,1998年1月在张渤带西段发生了张北6.2级地震,造成了极强的破坏性,2021年以来该区域中小地震频繁发生,显示出张渤带张北地震区可能进入了又一轮的地震活跃态势.2020年8—9月期间,以张北地震震中区为中心,完成了阵列状的大地电磁数据采集工作.本文利用这些数据进行三维反演计算获得了该区域精细三维地壳电性结构,获得了如下认识：整体上看,张北地震区上地壳电性结构以高阻体为主,部分断裂带分布区域存在着高阻、低阻相互交替的现象,而中下地壳以规模较大、横向不连续性的低阻层为主.电性结构特征与地表地质构造格局相对应,大满—前黑沙土断裂(F1)和赤城—尚义断裂(F4)以及张家口断裂(F5)在电性结构上均表现为明显的电性差异带.针对地震学方法对1998年张北地震震源深度的多种定位结果,大地电磁探测结果支持震源深度位于12~15 km之间;发震断裂可能为隐伏在汉诺坝玄武岩区下方的大河镇—海流图断裂(F3).通过此次获得的三维电性结构信息,结合张北地震震源参数、震源机制解以及前人地震地质和地球物理探测结果综合分析,认为该区的上地壳高阻体代表着刚性较强的汉诺坝玄武岩区,汉诺坝玄武岩区下方的低阻体代表着地幔岩浆热物质,这些地幔热物质持续的向上侵入和上涌作用可能会削弱汉诺坝玄武岩区内发育的断层稳定性,直到累积足够的应力,产生了非均匀应力积累和变形并弱化了断层强度,导致了张北地震的发生.鉴于张北地震区深部具有的特殊构造环境,该地区仍然是张渤带未来应该长期关注的地震危险重点区域.

     

有限差分法大地电磁多参数偏移成像

提出一种改进的有限差分法进行大地电磁场偏移成像,通过保留波数对水平方向的一阶导数项,使差分方程精度和成像分辨率得到了提高,并采用快速近似反演结果作为对背景电导率的客观估计,对两种极化模式联合成像以及多参数和再次成像进行了研究,通过模型试验和实例说明有限差分法大地电磁多参数成像技术解决复杂问题的能力,证明了该方法的有效性和实用性.     

多尺度逐次逼近遗传算法反演大地电磁资料

遗传算法是一种随机全局搜索算法,与常规的基于局部线性化的最优化方法相比对初始模型的依赖性大为减弱,但是存在着有效基因丢失和早熟收敛问题．采用多尺度逐次逼近反演思想而建立的多尺度逐次逼近遗传算法,能有效地解决上述问题．用该算法对大地电磁资料进行反演,理论曲线和实测资料的试算结果表明多尺度逐次逼近遗传算法能够自动反演地电参数．     

无人机频率域半航空电磁法三维反演

当前无人机频率域半航空电磁方法(SAEM)成为地球物理勘探中的新兴技术,该方法通过空中无人飞行器测量地面上单个或多个可控源的垂直磁场.本文为无人机频率域SAEM开发了三维反演程序,正演采用交错网格有限差分.由于无人机采集的数据量巨大,因此使用了有限内存拟牛顿法(LBFGS)实现快速的三维反演,以避免计算和存储巨大的灵敏...     

滇西南地区南汀河断裂带三维深部电性结构及其孕震环境

南汀河断裂带为滇西南地区活动断裂体系中规模最大的一条北东向断裂,其构造活动及地震危险性一直备受关注.本文基于覆盖云南境内南汀河断裂带的大地电磁测深宽频带阵列数据,利用大地电磁三维反演解释技术,首次获得了南汀河断裂带的精细三维深部电性结构.在上地壳深度,南汀河断裂带西南段与中段的电性结构表现出沿构造走向的高导条带特征,北东段表现为高阻结构.该高阻结构可能为临沧—勐海花岗岩体的电性反映,指示南汀河断裂可能未切穿该花岗岩带.在中下地壳深度,南汀河断裂带西南段存在大范围高导层,北东段则表现为整体性的高阻地壳,因此南汀河断裂北东段可能具有发生强震的介质结构背景.南汀河断裂带西南段的耿马地震区深部呈现北东向与北北西向的\"X\"型高导构造样式,该高导结构以南存在一个显著高阻异常体,1988年耿马MS7.2地震以及2015年沧源MS5.5级地震均发生于该高阻体与\"X\"型高导条带的电性边界.青藏高原东南缘绕东构造结流入滇西地区的中下地壳流可能受到南汀河断裂北东段中下地壳高阻体的阻挡而呈分流式分布于保山地块以及澜沧江断裂以东.     

基于宽范围岩石物性约束的大地电磁和地震联合反演

岩石物性约束是地球物理联合反演重要的实现方式.在以往联合反演研究中,这种约束通常以点对点的映射方式出现,要求经验性的岩石物性关联是相对精确的,无形中提高了岩石物性约束应用于联合反演的条件.基于此,本文结合全局寻优的模拟退火算法,提出了宽范围岩石物性约束技术.该技术将岩石物性约束与模拟退火模型扰动、模型接受准则相结合,实现了空间对空间的映射,将电阻率和速度耦合在一起.文章以MT和地震正则化同步联合反演为例,检验了不同的先验信息条件下的宽范围岩石物性约束技术的适用性.模型试验表明：新技术容易实现,容错性高,可降低“不精确”岩石物性关联信息引入带来的风险,提高岩石物性约束应用的灵活性.     

青藏高原岩石圈三维电性结构

本文报道通过综合大地电磁调查数据研究青藏高原岩石圈三维电阻率模型的初步成果.大地电磁法调查区域已经覆盖了高原大部分面积,为全区三维电阻率成像研究打下了可靠的基础.对多个测区大地电磁数据进行精细的同化处理和反演成像,取得了青藏高原可靠的岩石圈三维电阻率结构图像.成像的区域为28°N—35°N,80°E—104°E.三维反演计算时采用的网格尺寸为20 km×20 km,垂直方向不等间距剖分为26层.结果表明,青藏高原现今岩石圈电阻率扰动主要反映印度克拉通对亚欧大陆板块俯冲引起的热流体运动和大陆碰撞和拆离产生的构造.在岩石圈地幔,察隅地块、喜马拉雅地块和拉萨地块东部联成统一的高电阻率地块,它们反映了向北东俯冲的印度克拉通.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,表明岩石圈深处有热流体活动.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,也表明它们的岩石圈还有流体活动.青藏高原东部的低阻区沿100°E向地幔下方扩大,反映了金沙江断裂带有切穿岩石圈的趋势.地幔电阻率平面扰动的模式显示,青藏高原东西部的地体碰撞拼合形式和方向是不同的.在青藏高原西部,羌塘、拉萨和喜马拉雅等地体从北到南碰撞拼合.在青藏高原东部,羌塘—拉萨、察隅、印支、雅安和扬子等地体多方向拆离拼合,在地壳造成不正交的拆离带和压扭构造系.从高阻-低阻区的分布看,东部的地体拼合有地幔的根源,今后还会进一步发展.察隅地块岩石圈对青藏高原东部的楔入,使其北部和东部地块的岩石圈发生拆离撕裂,也造成热流体上涌的低电阻率异常.

     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.