大地电磁阻抗张量分解及在滇西地区的应用研究

摘要

大地电磁测深法（Magnetotelluric Sounding，MT）是一种研究区域构造电性结构的重要地球物理方法，由于地球电性结构的复杂性，大地电磁观测数据一般呈现三维特性，但是大多数地质体可以近似为不同尺度延伸的二维地质构造处理。地表小尺度三维局部电性异常体的存在会导致观测的大地电磁阻抗张量产生畸变，使得阻抗张量与地下实际电性结构出现偏差，影响大地电磁数据处理和反演解释。利用大地阻抗张量分解可以研究阻抗张量的畸变特征，进行阻抗张量的畸变校正，还原反映真实构造的区域阻抗。
　　本文从大地电磁场畸变理论出发，论述了大地电磁阻抗张量畸变的基本特征，总结了常用大地电磁阻抗张量物理分解方法的基本原理和物理假设，以及相应的适用条件。在实现各物理分解方法的基础上，通过理论合成数据验证各方法的有效性，详细介绍了大地电磁相位张量的性质以及相位张量分解畸变参数的计算，和单频点GB分解的非线性超定方程组的最优化解法，采用相位张量分解约束结合广义逆矩阵算法实现单频单点的GB分解。同时研究了在噪声干扰下各分解方法的稳定性，并引入了一种在噪声干扰下估算合理的电性主轴方向的算法以及相应的视电阻率曲线校正方法，对分析构造合理的走向方位有比较好的效果。通过大地电磁三维正演技术，设计三维/二维电性结构模型模拟实际应用的地质结构的响应，利用不同方法进行阻抗张量畸变参数的计算，通过对比分析总结合理的有效的阻抗张量物理分解处理方法。
　　将论文研究成果用于滇西高黎贡山地区两条实测大地电磁剖面数据的处理解释中，结合相位张量分解、GB分解和稳定电性主轴方向估算对研究区大地电磁数据构造维性特征，以及区域构造电性主轴方位角进行分析，将剖面所经过构造划分为不同的区块。通过相位张量椭圆的分布情况，定性分析了电阻率在横向和纵向的变化特征。利用大地电磁二维非线性共轭梯度反演，结合地质等相关资料进行了解释，初步建立起腾冲地块和保山地块深部地壳高阻—低阻—中高阻层状电性结构模型以及腾冲地块与保山地块结合部高黎贡山斜向碰撞造山带深部高阻楔形电性结构，并对该区大范围的低阻异常体成因做了探讨，认为可能是含盐水流体和部分熔融的共同作用形成。

目录

声明

摘要

1．1 选题依据及意义

1．2 研究现状

1．2．1 大地电磁传输函数估算现状

1．2．2 大地电磁阻抗张量分解现状

1．3．3 滇西地区电性结构研究现状

1．3 论文主要内容和思路

1．4 主要工作量和论文研究成果

第2章 大地电磁阻抗张量畸变理论

2．1 局部畸变模型的电磁场方程

2．2 大地电磁场畸变的物理基础

2．3 阻抗张量全畸变模型

2．4 大地电磁阻抗张量畸变特点

2．4．1 二维模型畸变特点

2．4．2 三维／二维畸变特点

第3章 大地电磁阻抗张量分解及畸变校正方法

3．1 Swift分解

3．2 Bahr分解

3．3 GB分解

3．4 相位张量

3．5 基于相位张量的稳定电性主轴估算

3．6 “二次方程”法视电阻率畸变校正

3．7 小结

第4章 阻抗张量分解的实现与理论模型分析

4．1 单频点理论分析

4．1．1 二维电场畸变阻抗张量

4．1．2 噪声对阻抗张量分解的影响

4．2 典型测点分析

4．2 三维／二维电性结构模型一

4．3 三维／二维电性结构模型二

第5章 滇西地区实际资料处理解释中的应用

5．1 剖面位置及地质构造背景

5．2 电性主轴方向和构造维性分析

5．3 相位张量椭圆分析

5．4 大地电磁反演及电性结构分析

5．4．1 大地电磁反演

5．4．2 电性结构模型解释

5．5 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果