矩形回线源瞬变电磁2.5维正演研究

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3、雞沁兴枠．．為ＶＶ巧雜Ｖｆ＇＇．：＾：．宵＾．．诗接难苗请躬；皆巧巧嗦４分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文矩形回线源瞬变电磁2.5维正演研究学号：2010130030研究生：殷成专业：地球探测与信息技术研究方向：电法勘探指导教师：林昌洪副教授二零一六年四月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeStudyOn2.5DForwardModelingofRectangleLoopSourceofTEMMasterCandid

4、ate:YinChengMajor:Geo-detectionandInformationTechnologyStudyOrientation:ElectromagneticExplorationDissertationSupervisor:A.P.LinChangHongChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要瞬变电磁法是时间域的一种电磁勘探方法，近些年发展迅速并且应用广泛。这种方法对低电阻率的目标体特别灵敏，不仅广泛应用于油气田、煤田和金属矿等矿产勘查，也应用寻找地热、地下水等方面，也大量

5、涉及工程勘察和灾害预防等方面。因为仪器简便、操作简单、效率高等优点，得到普遍认可。瞬变电磁法有多种工作装置，重叠回线、中心回线、大回线等，但野外最常见、效率最高的应该是大回线装置，铺设的发射线圈为矩形线框。但是，矩形线框这方面理论研究很少，回线内多是以中心回线近似研究，回线外部一定距离多是以偶极源近似研究，无法准确计算发射线圈附近的场值，而且野外铺设发射线圈，矩形回线比圆形更容易。由于这些因素的限制，研究矩形线框很有必要。瞬变电磁数据的处理解释方面，一维正、反演较为成熟，二维和三维正、反演仍在探索中。其中纯二维问题中，激发源可视为

6、单条或二条无限长直导线不具有现实意义，而三维问题数据过多，计算量过大，消耗时间长，不利于普及推广。但是2.5维问题，即二维地质体三维源，既可以更好地反映地下结构的复杂性和源的三维性，同时也可以减少计算量，节省时间，很快地完成计算。正演是反演的基础，对于矩形回线源2.5维正演的研究有利于为后期2.5维反演研究做准备，所以瞬变电磁矩形回线源2.5维正演具有很大研究意义。矩形回线源所产成的电磁场公式，由水平电偶极子在TE模式下沿着回线进行线积分求和推导而来。采样有限单元法去实现矩形回线源的2.5维数值模拟的正演计算。对求解范围进行网格剖

7、分、离散化、单元分析，最后合成得总体的稀疏矩阵，求解对应的线性方程组，得频率域的电磁场正演结果，再通过傅里叶反变换将频率域结果转换到时间域的结果，从而实现了瞬变电磁法2.5维正演计算。计算不同接收位置、不同地质模型、不同线框大小、不同地质体埋深和规模等条件下所产生的正演响应，分析场值分布特点和线框附近场值变化特征。同时考虑受岩矿石激电效应的影响，引入Cole-Cole模型来等效模拟瞬变电磁的张弛效应，可以较好地反映野外实际地质情况，研究岩矿石的激电效应对瞬变电磁法的影响规律。关键词：瞬变电磁法，有限元法，矩形回线源，2.5d正演，

8、激电效应目录第1章绪论.................................................................................................................