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大地电磁测深法与长偏移距瞬变电磁法联合反演方法研究

2020-12-08阅读(270)

大地电磁测深法与长偏移距瞬变电磁法联合反演方法研究

论文摘要

单一的地球物理方法只能反应地质构造某一单方面信息。凭借这单一地球物理信息进行地球物理反演,反演结果所能刻画地质构造的细节是有限的。通过联合多种地球物理资料进行反演,能有效提高对地质构造的逼近程度,和降低反演非唯一性。大地电磁测深法（MT）以天然交变电磁场作为场源,其勘探深度由数十米直至上百公里。长偏移距瞬变电磁法（LOTEM）采用人工源,测量纯二次场,对高导体灵敏,拥有较高的分辨率。本文通过对大地电磁测深法与长偏移距瞬变电磁法联合反演方法研究,分析了目标函数权重的不同分配方式,得出此联合反演方法可以保证较大勘探深度的同时有效提高了浅部分辨率。本文以麦克斯韦方程组为基础,实现了MT和LOTEM正演模拟电磁场的响应特征。分析各方法对地电参数的灵敏特征,得出MT和LOTEM对高频低阻有更好灵敏度,随着勘探深度的增加,灵敏度衰减迅速。在浅部LOTEM对地层分辨能力强于MT,但LOTEM勘探深度是有限的,MT具有较大的勘探深度。因此,在做好参数选取与权重分配的基础上,联合MT和LOTEM反演解释既可以保证较高的分辨率,又能保证较大的勘探深度。本文基于OCCAM反演算法,完成了MT与LOTEM联合反演方法的算法设计和基于c++编程的算法实现。与此同时,推导并实现了对目标函数四种不同权重分配方式,即:按固定参数、按信噪比、按拟合差和按灵敏度特征分配目标函数权重。通过模型设计与试算,验证了算法的正确性和所提联合反演方法的有效性。即此联合反演方法结合了MT较大勘探深度的优势与LOTEM对浅部高分辨特征,实现对地质构造准确识别与精确探测。论文还对比分析了四种权系数分配方式的反演效果,分析了反演结果存在差异的相关原因。本论文通过以西南某石墨矿实际地质构造为背景的复杂模型验算,对比联合反演结果与单独反演结果,在刻画石墨矿形态、圈定其空间展布方面,联合反演结果更加符合所设计的模型,结果优于单一方法。实践表明本文所提的MT与LOTEM联合反演方法,能保持较大勘探深度的同时可有效提高浅部分辨率,并且适合于复杂地质环境。同时,在加快反演迭代速度、限定反演非唯一性、保证反演迭代稳定进行等方面,联合反演比单独反演具有明显的优越性。这为将来方法研究提供了指导意义,为实际勘探提供了方法选择。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  •   1.1 研究目的和意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 研究内容与技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  •   1.4 论文创新点
  • 第2章 MT与 LOTEM响应特征分析
  •   2.1 电磁场理论基础
  •     2.1.1 Maxwell方程组
  •     2.1.2 电磁场的波动方程和边界条件
  •   2.2 电磁法正演理论
  •     2.2.1 大地电磁测深理论
  •     2.2.2 长偏移距瞬变电磁理论
  •   2.3 电磁资料分辨能力分析
  •     2.3.1 Fréchet导数分析
  •     2.3.2 响应曲线的斜率分析
  • 第3章 MT与 LOTEM联合反演方法
  •   3.1 常规反演方法
  •     3.1.1 反演问题的数学描述
  •     3.1.2 OCCAM反演
  •   3.2 MT与 LOTEM联合反演方法
  •   3.3 目标函数权重分配分析
  •     3.3.1 按固定参数分配目标函数权重
  •     3.3.2 按信噪比分配目标函数权重
  •     3.3.3 按拟合差分配目标函数权重
  •     3.3.4 按灵敏度特征分配目标函数权重
  • 第4章 模型验算
  •   4.1 模型设计与响应计算
  •     4.1.1 正演响应资料Fréchet导数特征分析
  •     4.1.2 响应曲线的斜率特征分析
  •   4.2 反演特征分析
  •     4.2.1 按固定参数分配目标函数权重
  •     4.2.2 按信噪比分配目标函数权重
  •     4.2.3 按拟合差分配目标函数权重
  •     4.2.4 按灵敏度特征分配目标函数权重
  •     4.2.5 对比分析四种目标函数权重分配方法
  •   4.3 小结
  • 第5章 复杂模型验算
  •   5.1 理论二维模型验算
  •   5.2 基于实际地质背景的二维模型验算
  •     5.2.1 地质和地球物理背景
  •     5.2.2 模型设计与响应计算
  •     5.2.3 反演计算
  •   5.3 小结
  • 结论
  •   6.1 本文主要研究成果
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 涂君

    导师: 王绪本

    关键词: 大地电磁测深,联合反演,分辨率

    来源: 成都理工大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

    单位: 成都理工大学

    分类号: P631.325

    DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000589

    总页数: 77

    文件大小: 6570K

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