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可控源音频大地电磁法三维数值模拟研究

胡善政  
【摘要】:可控源音频大地电磁法(CSAMT)是浅层地球物理勘探的主要手段之一,它是通过接收不同频率的电磁波信号以达到测深目的。目前国内大多数CSAMT资料处理都用一维反演方法,即假定地球介质是水平层状地电结构,这对于横向变化较大的介质结构的反演则是不真实的.为了合理的模拟可控信号源的三维特征应该使用三维数值模拟方法。论文在对可控源音频大地电磁法(CSAMT)理论进行了系统研究的基础上,主要是对可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维数值模拟研究,在已有双共轭梯度迭代算法的基础上,加上电偶极源,研究场源对二次场的影响,进行三维正演模拟研究。 论文采用Ye e提出的交错网格有限差分法( S F D )导出麦克斯韦方程的离散化关系式,将三维电磁响应的模拟问题化成解大型线性代数方程组的问题。相对于有限元法,交错网格差分能自由得对模型进行离散,并且一方面自然表现了法拉第电磁感应的右手螺旋法则,另一方面解决了普通差分网格电场定义在单元节点造成的电场切向分量不连续的矛盾;缺点是必须离散整个模型。文中采取将总场分离为一次场和二次场的方法,一次场采用解析方法求解,论文从麦克斯韦方程出发,结合势函数和波阻抗理论,推导出了层状大地的解的构成。二次场采用有限差分方法求解,结合散度校正的双共轭梯度迭代方法进行正演计算,实现可控源三维频率域电磁场的数值模拟。我们用三维交错采样有限差分算法程序计算了一些理论合成模型的响应,并将其对比分析。


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