磁偶源频率域电磁法正演模拟及快速成像研究

【摘要】： 磁偶极子源电磁法是一种轻便、快捷、应用范围很广的地球物理探测方法,目前已经在固体矿产勘探、工程勘察、考古探测、军事区地雷等未爆炸物定位、农业土壤传导性填图等领域得到了广泛地应用。本文主要针对实际生产中常见的垂直磁偶极子源正演模拟与快速成像两个方面进行了探讨与研究。 (1)对于一维正演模拟,本文推导出了垂直磁偶极子源在均匀导电全空间中的电磁场表达式、水平层状大地介质表面、以及均匀半空间大地表面的电磁场表达式。实现了均匀半空间、低阻目标层半空间正演模拟。模拟结果显示:对均匀半空间模型进行模拟时,垂直磁场分量响应值会随收-发极距的增加而迅速衰减,并且频率越高,衰减越快。而在对低阻目标层半空间模型进行模拟时,在近-中间区进行变极距测深时,对目标层的反应不明显;而在远区进行频率测深时,对目标层反应效果很好。 (2)对于2.5维正演模拟,通过Fourier变换把走向方向转化为波数域,用一系列波数模拟三维源的特征,然后采用有限差分法计算得出沿走向方向的一系列离散波数场,最后再进行反Fourier变换就可以得到二维空间域的场响应,从而实现垂直磁偶极子源2.5维正演。模拟结果显示:在单一模型情况下,对于水平板状体模型,通过改变板长、顶面埋深深度、装置收-发极距等参数,均产生了不同的场响应;而对于倾斜板状体模型,无论左倾还是右倾,其场响应都能清楚地反应出产状。在对组合模型进行模拟,其场响应情况也能有很好的效果。 (3)对于快速成像,引入已在自然电位法、大地电磁测深法中成功应用的概率成像法。该方法简单、计算量小、无须常规反演中给出初始模型和正反演叠代拟合过程。本次针对几种典型模型进行概率成像,并对实际资料进行了处理,结果显示效果较好。但仍然还需进一步改进,例如在针对水平板状体模型、直立板状体模型进行概率成像时,其响应的高概率值区域轮廓左右还存在细微的不对称性,同时在对实际资料进行处理时,有些细微的效果也还不是很好。