不同极化模式的二维大地电磁非线性共轭梯度反演及应用研究

同时满足大地电磁反演精度与计算效率的反演方法中,非线性共轭梯度法具有明显优势。首先,利用该方法对块体低阻模型及隐伏构造模型进行TE、TM以及TE与TM联合(TE+TM)的视电阻率和相位反演研究,并完成了不同极化模式条件下,该方法对地下复杂构造的适用性与有效性测试,发现在二维构造条件下,TE+TM极化模式对异常体边界的刻画与反演精度均优于TE、TM极化模式。其次,采用该反演方法,对朝克乌拉凹陷大地电磁(MT)实测资料进行反演,对比不同极化模式反演曲线与测井电阻率曲线,发现基于TE+TM的反演电阻率吻合度最高。最后,对TE+TM极化模式的反演电阻率剖面进行了地质解释。解释剖面清晰地刻画了表层玄武岩分布及地层结构,为厘清研究区凹陷基底构造形态及储层提供了有效依据,表明大地电磁非线性共轭梯度反演方法在凹陷构造定量刻画方面优势明显。     

大地电磁测深中用一维反演结果近似二维地电断面的效果

一维反演方法仍然是现今大地电磁测探资料解释中最常用的方法。但是利用一维庆演方法所得的等值线图很准确定二维地电断面的形态和大小,若配合截断电阻率,就能基本确定地电断面的形态和大小。文中利用有限元法计算了四种二维地电断面上的大地电磁TE极化和TM极化时的机电阻率测深曲线,反演分别采用Bostick法和最小二乘迭代法。     

油气MT勘探COPROD-2S1模型数据的二维反演

在传统的奥克姆法基础上，反演问题从模型空间转换到数据空间的迭代过程中，把解表示为由模型协方差平滑过的灵敏度矩阵行的线性组合，可以降低对计算机内存和时间的需求，有效地提高反演速度。应用简化基奥克姆法分别对此二维模型的TE、TM、TE+TM、TE+TP、TM+TP、TE+TM+TP等极化模式数据进行了联合方式反演，过程中用一维广义逆反演法确定背景场模型。５次迭代后反演模型结果表明，该数据模型成层分布，包含6个良导体；推测在水平位置30～130 km，垂直方向为1～40 km之间良导体存在，电阻率可能值为1，在垂直方向0～40 km可能是电阻率为1000 的高阻层；TM反演模型对此高阻层反映比较明显，对低阻体反映效果较差；加入TP信息的TE+TM+TP联合反演结果最好，分辨率比其它反演结果要高，表明TP联合反演有助于提高MT反演的纵向分辨率。     

�ϲ㹹��Ĵ�ص����Ӧ���߱仯�������о�

在大地电磁测深法中，分析大地电磁响应曲线的变化特征是其资料处理和解释工作中相当重要的一个环节。文章以断层构造为例，利用有限差分法分别计算出TE、TM模式的视电阻率值和相位，并且绘制了大量的视电阻率曲线和相位曲线；通过对TE、TM曲线变化情况的综合分析，得到了TE、TM视电阻率曲线形成的“喇叭”形状以及“放大器”和“均衡器”特征等认识，根据曲线的这些表现特征，可以初步判断该测区可能存在断层构造。文章还建议将该方法应用于地垒、地堑、背斜等其它地质构造。     

带地形频率域可控源电磁法三维反演研究

单一的地震勘探不能满足所有地质地形条件下的油气勘探开发需求,试验证明与非地震勘探方法尤其是电磁法的联合应用可以有效提高钻井成功率,而对带地形三维可控源电磁法的正反演研究可以有效克服地形对勘探结果的影响,进一步提高勘探精度。采用基于二次电场的有限差分方法进行三维正演,与前人有限元大地电磁计算的经典地质模型在远区卡尼吉亚视电阻率正演方法相比,结果基本一致,证明该正演算法的可靠性和准确性;应用非线性共轭梯度（NLCG）方法进行三维反演,提出并使用初值优化方法,能减少每次反演迭代所需时间,从而提高反演效率。带地形的地质模型反演结果表明：反演的地下电阻率模型能够较好地还原异常体的形态和位置;初值优化方法能够明显缩短反演时间,为三维反演的实用化带来可能。     

电磁阵列剖面法电场与磁场极化效果比较

电磁阵列剖面法是在大地电磁测深(MT)法的基础上发展起来的一种新方法,研究分析电场(TE)与磁场(TM)极化模式的特征是资料处理和解释工作中重要的一个环节.文章以大巴山地区的实际资料为例,通过两种极化模式的反演模型与地质资料的对比得出了TE极化对水平、横向脉状体反映灵敏,而TM极化更好地反映了垂向脉状体.     

大地电磁法中有关地形影响的研究

地形影响是大地电磁法中突出的问题之一。当在山区进行大地电磁测量时,地形影响是不可忽视的。因此,地形改正是解释中的一个重要步骤。本文就是研究地形是如何影响大地电磁法的解释问题的。对于二维悬崖模型而言,在近悬崖边缘处,TM模式显示出假的低视电阻率。与TE模式相比较,TM模式中的地形影响在量级上较大,且具有频率依从关系。这种现象是由于地形导致电磁场散射所引起的。该散射场主要是由边界极化电荷形成的。在远离悬崖大于一个波长(集肤深度)的那些点上,地形的影响显著减小。将地形的二维分析应用于野外资料,可发现某些无地形二维分析所解释的电阻率异常,是由于地形影响的结果。此外,可知所建立的阻抗极座标图及尖锐走向,无论对地下二维或者三维结构的确定,都很有用。     

直接消除电场分量静态效应的静改方法

大地电磁测深法(MT)中的静态效应使实测的视电阻率和阻抗相位曲线发生畸变,导致反演解释得出错误的结果。本文基于大地电磁测深响应在高频时应具有一维响应特征这一认识,提出了对实测电场分量直接进行校正,并给出了相应的计算方法。采用电场分量校正法可同时校正静态对MT中诸如电性主轴、二维偏离度、椭率等参数产生的畸变,使其反映出真实的地质意义。     

关于MT二维反演中数据旋转方向的选择问题初探

 文中通过二维及相应的三维理论模型响应在不同方向上反演结果的对比分析，探讨了大地电磁一、二维反演中数据旋转方向的选择问题。发现在纯二维情况下，宜采用主轴方向的数据进行反演。此时如采用旋转到测线方向的数据，则要求测线与构造倾向之间的夹角不能太大（对于本文的模型不能大于30°）。而在三维情况下，采用旋转到最佳主轴方向的数据进行二维反演未必能得到比旋转到测线方向更优的反演结果。由于实测资料一般都可视为三维响应，故本文认为在实际资料处理中，对于那些构造走向明显，而测线是尽量垂直于构造的情况下，可直接将数据旋转到测线方向后进行二维反演，从而避免最佳主轴方向上极化模式选取的困难。     

有效的一维MT直接反演新方法

在大地电磁测深方法中,视电阻率反映在给定频率处穿透深度范围内的平均电阻率,不同频率的电磁波,其穿透深度不同。据此,利用等效电阻率的概念,设计了一个由视电阻率曲线直接计算地层电阻率的算法。该算法首先依据最高频率点的视电阻率确定表层电阻率并估算其厚度;然后由高频的视电阻率确定相应的并联等效层的电阻率和厚度;之后再由第一层的电阻率及厚度和等效层的电阻率及厚度计算第二层的电阻率及厚度;依次类推,从上到下计算出各电性层的参数。该算法不需要初始模型,也不必进行数据拟合。对不同模型的理论数据的反演均表明该方法在划分电性层时很有效,反演结果与实际模型对应较好。     

2．5维有限元法CSAMT数值反演

2.5维有限元法CSAMT数据反演是建立在2.5维有限元法正演模拟和CSAMT-RRI灵敏度矩阵近似计算以及拟一维反演方法基础上的一种反演方法。它是一种快速松驰算法型的CSAMT数据反演方法。该法采用2.5维正演模拟,利用CSAMT-RRI方法近似计算的灵敏度矩阵,既符合精度要求,又提高了计算速度,而且在计算中采用拟一维反演减少了对灵敏度矩阵的大量代数运算,进一步加快了计算速度。文中通过两低阻体上覆导电层模型进行数值反演,结果表明倾斜低阻体能得到较好地归位,但反演的模型结构的异常范围要比真实模型大,倾斜异常体在深度方向上也有下拉现象。尽管如此,模型反演与真实结构的拟合曲线均方根误差除个别点外都小于2,达到了较好的拟合。     

带地形的大地电磁测深联合二维反演

山区大地电磁测深资料主要受地形与浅层电性非均匀体的共同影响,各自的影响一般很难单独分开且有效地进行校正,本文成功地确定了一种将地形与浅层电性非均匀体对大地电磁测深影响同时校正的二维反演方法－带地形的ＴＥ与ＴＭ联合二维反演方法,其具体实施过程可分为ＴＥ与ＴＭ极化曲线的识别,模型的建立和反演三步。经理论模型试算与实际资料处理表明,用该方法对山区大地电磁测深资料处理是适用的,有效的。     

一维全资料CSAMT反演

 本文围绕一维全资料CSAMT反演探讨了一种用于层状地层的反演方法。该方法将网格参数法和剥层法联合应用，并使用两个控制参数作约束，使反演结果更理想。网格参数法和剥层法的联合应用具有反演参数少，不依赖初始模型的优点。文中给出了四个三层及两个五层数字模型进行实验，反演结果表明，该方法能够再现模型的层状结构，而且对噪声有一定的抑制能力。将反演方法用于具有层状分布的实际资料，其反演结果与地质资料基本吻合。这种方法避免了近场校正带来的误差,为全资料CSAMT反演的可行性提供了依据。     

航空电磁法三维电阻率反演成像技术

航空电磁测量三维电阻率成像方法能快速测定地下电阻率的分布。给出了三维电阻率成像方法的基本原理，该方法包括近似三维反演因子和综合子空间解算器两部分，三维反演因子可用于近似正向线性电阻率的解译；综合子空间法实质为共轭梯度法的变换，可以通过综合子空间法把大型的线性方程系统简化为较小的、易求解的非线性系统。三维成像法属线性反演法，可直接用于测定三维电阻率分布，通过模型试验对该方法进行了可靠性验证，结果表明三维电阻率成像能更好显示地质体的导电性，同时可提供大量地质构造信息。     

山区MT资料精细处理与效果分析

由山区获得的MT野外资料不可避免地受到各种干扰及地形与局部异常体的影响，常规方法很难满足山区MT资料处理与解释的要求。本文提出了山区MT资料精细处理方法，与常规资料处理方法相比较，主要从以下三个方面进行了改进：（1）TE与TM极化曲线的精细识别；（2）二维精细反演；（3）电法、地质交互式处理解释。实测资料处理表明：采用精细处理的方法来进行解释，与常规方法相比，得到了较好的地电剖面。     

山区电磁测深的地形影响分析

探讨了山区地形对大地电磁测深曲线的影响。设计了山地地形的二维和三维模型，并进行了模型正演。正演结果的对比表明，地形相对高差越大，畸变越大。在二维情况下，地形起伏变化主要引起TM极化模式曲线畸变，而对TE极化模式曲线影响较小；在三维情况下，地形起伏变化主要引起2种极化模式曲线低频段畸变，且畸变的情况较复杂。针对实际地形条件进行了地形对测深影响的高差实验，实验结果表明，当地形起伏不大于极距的30％时，基本上可以忽略地形起伏对测深资料的影响，某山区的实测资料也证明了这一结论。综合分析正演模拟、野外高差试验及山区实测资料表明，在山区进行大地电磁测深时，地形起伏产生的地表不均匀性引起的静态影响十分严重，远远大于地形影响。     

复杂三维表层模型层析反演与静校正

针对三维地震勘探中的复杂地表问题，本文研究了三维初至波表层模型层析反演及静校正方法。该方法利用了三维地震直达波、回折波、折射波及三者组合的初至波和具有三维空间变速优势的三维层析反演，实现了适应速度任意变化的复杂三维表层模型层析反演，此法对初至的要求是，只需检测首先到达的波的起跳时间，无须解释此波的类型；三维模型正演采用以费马原理为基础的三维网络法射线正演方法；三维层析反演采用带阻尼的最小平方QR分解迭代算法。采用上述措施不仅可提高表层速度模型层析反演的可靠性，为三维地震资料层析静校正提供合理的表层速度模型，而且提高了计算效率，增强了方法的实用性。     

海岸效应对大地电磁响应的影响及校正方法

在近海地区,受海岸效应的影响,当测点到海岸线的距离小于目标频率的趋肤深度时,大地电磁数据会发生畸变。为此,通过大地电磁三维正演模拟,采用误差估计量化海岸效应的影响,分析不同电性结构条件下海岸效应的变化规律,并利用迭代校正法消除海岸效应。海岸效应的影响范围主要取决于测点到海岸线的距离及浅层的电阻率：随着测点远离海岸线,影响范围逐渐减小;浅层电阻率越大,影响范围也越大。海岸效应的强度主要取决于测点到海岸线的距离、海水深度及其深部地层的电阻率：海岸效应强度随着测点远离海岸线而减小,随海水深度增加而增大,随着深部地层电阻率的变化在距海岸线不同的区域有所不同。研究表明,在近海区（距离海岸线小于50km）,海岸效应较强,TM和TE模式的海岸效应随深部地层电阻率的减小分别呈现增大和减小的特征;在远离海岸线的区域（距离海岸线50~100km）,海岸效应较弱,随深部地层电阻率的减小而减弱。同时,TM模式的海岸效应对低阻软流层较敏感,即软流层越浅,TM模式的海岸效应越强,而TE模式的海岸效应则相对较弱。数值模拟结果表明,在近海区域,海岸效应不可忽视,在数据处理过程中须加以校正;在远离海岸的区域可选择海岸效应较弱的模式进行反演。经验证,迭代校正法可以在一定程度上消除海岸效应。对海岸效应变化规律和校正方法的研究,为近海地区大地电磁数据的校正和反演提供了参考。