CSAMT2.5维正演算法和响应异常特征研究
【摘要】可控源音频大地电磁法是在大地电磁法的理论基础上发展起来的一种人工控制发射源电磁特征的电磁测深法,通过改变发射和接受电磁波的频率,探测地下不同深度地质体的地电特征。实际工作中,人工发射电磁场源是三维的,而目标地质体的地电结构往往沿走向变化较小,可视为二维的,这种三维的电磁场源、二维的地电结构的CSAMT数值模拟方法,我们称之为CSAMT2.5维数值模拟。正演数值模拟过程是从麦克斯韦方程组出发,结合状态方程,在电导率不变的y方向上利用傅氏变换将空间域问题转化为波数域问题。在波数域,利用有限单元法求得波数域电磁场各分量,通过余弦反傅氏变换,将波数域电磁场各分量转换成频率域的值,从而达到CSAMT2.5维正演的目的。在求解频率域的麦克斯韦方程组时,将电磁场分为一次场和二次场分别求解,从而将三维场源降为二维进行数值模拟;在利用有限单元法求解波数域电磁场时,无穷远边界的收敛和波数的选取是无法回避的两大问题。在解决无穷远边界问题时,本文引入无限单元取代了截断边界条件,使得无穷远处的电磁场值快速衰减为零,这样在减小网格剖分范围的同时,还满足了精度的要求,提高了正演的速度;波数的选取则依据电磁场值实虚部的曲线特征,按对数等间隔选取,尽量减少波数个数的选取,以便减小相应的计算量,保证数值模拟精度,提高工作效率。最后,设计了三种典型的地电模型,应用本文研究的CSAMT2.5维正演算法进行了数值模拟,结果表明:CSAMT2.5维正演对高阻异常体反映较为灵敏,响应异常特征相对明显,模拟位置清晰;对低阻异常体也能有很好的反映,但位置明显向下延伸;对两种异常体组合模型的数值模拟和单个异常体的数值模拟具有类似的响应异常特征和变化规律。从而证实本文研究的CSAMT2.5-D正演算法不但能够有效模拟简单地质体的地电模型,对较为复杂地质体的地电模型也能很好的模拟,并获得相对可靠的响应异常特征。
【作者】姚大为;
【导师】王南萍;
【作者基本信息】中国地质大学(北京),地质工程,2014,硕士
【关键词】可控源音频大地电磁法;2.5维;正演模拟;有限单元法;
【参考文献】
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