CSAMT多偶极子源特征与张量测量研究

摘要

可控源音频大地电磁法是一种频率域电磁测深方法。其原理是采用人工源发射交变电流产生交变电磁场，通过观测电磁响应来计算波阻抗及视电阻率。频率域可控源大地电磁法沿用了AMT的测量方式，人工场源主要采用电性源，因为电性源建场方式简便、电磁场覆盖面积大、探测深度较大，多用于煤田探测，地热，油气和固体矿产深部找矿等。传统测量方式都是采用单一场源测量，近年来多源的张量CSAMT测量逐渐得到重视，由于张量测量需要多个源的发射，本文做了多偶极源的特征和张量测量的初步研究。
　　论文首先基于麦克斯韦方程组，推导了水平电偶极源在层状大地地表的电磁场响应，编程实现了CSAMT一维正演，能够开展地表的场值分布特征的计算。同时，基于矢量叠加原理，得到了两个电偶极子的叠加场源分布特征;再通过电磁场的对称性，实现了张量CSAMT一维正演，分析了不同类型地电断面下的阻抗张量元素和磁传输函数的特征。
　　其次，通过对张量CSAMT测量的分析，研究了张量CSAMT测量的勘探深度、最低工作频率、收发距等参数，特别是对不同的发射源的适宜观测区域做了一定的研究，主要分析了目前国内外试验研究的十字型源、L型源及旋转偶极发射装置的适宜观测区域，研究工作对张量CSAMT的实际测量有一定的参考价值。
　　论文基于张量CSAMT数据的特点，本文初步研究了张量CSAMT数据处理的一般步骤，主要包括频谱信息的提取、主抗张量元素的求取和主轴方位的求取，然后求取主轴方向上的视电阻率值并进行反演研究。
　　最后，论文采用CSAMT自适应的正则化方法实现一维全资料段的反演，反演结果能够较好地反映地电断面类型。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 CSAMT一维正演理论

2．1 电磁场的基本方程

2．1．1 Maxwell方程组与基本电磁量

2．1．2 电磁场的边界条件

2．2 CSAMT方法的基理和观测方式

2．2．1 CSAMT方法的基本原理

2．2．2 CSAMT方法的观测方式

2．3 水平层状模型的电磁场

2．3．1 电偶极子水平层状模型的电磁场

2．3．2 层状大地双极源地表任意位置电磁场

2．4 本章小结

第3章 一维CSAMT多偶极子源特征

3．1 水平层状模型CSAMT电磁场各分量响应特征

3．1．1 水平电偶极子地表电磁场各分量响应

3．1．2 收发距对CSAMT电磁响应的影响

3．1．3 两层模型电磁场各分量的响应特征

3．1．4 三层模型电磁场各分量的响应特征

3．2 一维CSAMT多偶极子源特征

3．2．1 偶极子源的叠加

3．2．2 模型验证

3．2．3 多偶极子源特征

3．3 张量CSAMT一维数值模拟分析

3．3．1 张量CSAMT一维正演

3．3．2 算例分析

3．4 本章小结

第4章 张量CSAMT数据的采集和处理研究

4．1 数据采集参数的研究

4．1．1 勘探深度估算

4．1．2 最低工作频率的估算

4．1．3 收发距估算

4．1．4 观测区域的圈定

4．2 数据处理技术研究

4．2．1 求取电磁场频谱信息

4．2．2 阻抗张量元素的求取

4．2．3 阻抗张量的分解

4．3 CSAMT资料的反演

4．3．1 自适应正则化一维全资料反演

4．3．2 算例分析

4．4 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果