E-mail Alert Rss
 

物探与化探, 2018, 42(4): 791-797 doi: 10.11720/wtyht.2018.1059

方法研究·信息处理·仪器研制

大地电磁三维模型二维反演计算数值模拟分析

仇根根, 吕琴音, 彭炎, 裴发根

中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所,河北 廊坊 065000

An analysis for MT 2D inversion to explain three-dimensional model

QIU Gen-Gen, LYU Qin-Yin, PENG Yan, PEN Fa-Gen

Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Langfang 065000, China

责任编辑: 沈效群

收稿日期: 2017-02-13   修回日期: 2018-03-5   网络出版日期: 2018-08-05

基金资助: 国家重点研发计划项目“华南北段地壳三维电性结构探测研究”.  2016YFC0600201-4
国家自然科学基金项目“江南造山带东段岩石圈三维电性结构研究”.  41574068
中国地质调查局地质大调查项目“钦杭结合带及邻区深部地质调查”和“武夷山成矿带区域大地电磁测深”.  121201108000160913
中国地质调查局地质大调查项目“钦杭结合带及邻区深部地质调查”和“武夷山成矿带区域大地电磁测深”.  12120114005801
地科院基本科研项目“超稀网度条件下大地电磁测深静校正技术研究”.  AS2016J12

Received: 2017-02-13   Revised: 2018-03-5   Online: 2018-08-05

Fund supported: .  2016YFC0600201-4
.  41574068
.  121201108000160913
.  12120114005801
.  AS2016J12

作者简介 About authors

仇根根(1984-),男,硕士,江西省南昌县人,物探工程师,主要从事大地电磁法方法技术研究与应用工作。Email:qiugengen@igge.cn

摘要

设计了多个1D/3D、2D/3D模型进行数值模拟分析,从模型三维响应和二维响应的差异大小和反演结果对比两个方面,分析了利用二维反演解释方法来逼近解释三维地质模型的适用性问题。分析结果表明:在异常体沿走向长度逐渐缩短的过程中,模型的三维特性逐渐增强,采用TM极化模式的二维反演结果基本保持不变,TE极化模式的二维反演结果逐渐产生畸变,表明TM极化模式对模型二维性的要求远远低于TE极化模式,TE/TM联合模式二维反演效果通常介于前两者之间,有时优于TM极化模式的二维反演结果。综合得出:一般条件下采用TM极化模式进行二维反演通常可以较好地重建原始模型,TE/TM联合二维反演结果在与TM极化模式反演结果整体电性特征相似的情况下,其对模型电阻率值的反演优于TM极化模式。

关键词: 大地电磁法 ; 极化模式 ; 三维模型 ; 二维反演

Abstract

Several 1D/3D and 2D/3D models were designed for numerical simulation. The authors analyzed the applicability of the three dimensional geological model by using the two-dimensional inversion interpretation method from two aspects, i.e., the difference between the model's 3D response and 2D response and the contrast of the results. Some conclusions have been reached: If the abnormal body is gradually shortened along the length of the strike, the model's three-dimensional characteristics gradually increase. The 2D inversion results using TM polarization mode remain basically unchanged, and the 2D inversion results of TE polarization mode gradually produce distortion, indicating that TM polarization mode has much lower 2D model requirements than TE polarization mode. The effect of 2D inversion of TE/TM mode is usually between the effect of the above two modes, and sometimes better than the two-dimensional inversion result of TM polarization mode. It is concluded that the 2D inversion using TM polarization mode under normal conditions can usually reconstruct original model well, and in the case that the overall electrical characteristics of TE/TM mode inversion results are similar to those of TM polarization mode, the model resistivity value of TE/TM mode inversion result is superior to that of the TM polarization mode.

Keywords: magnetotelluric ; polarization mode ; 3D model ; 2D inversion

PDF (6707KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

仇根根, 吕琴音, 彭炎, 裴发根. 大地电磁三维模型二维反演计算数值模拟分析. 物探与化探[J], 2018, 42(4): 791-797 doi:10.11720/wtyht.2018.1059

QIU Gen-Gen, LYU Qin-Yin, PENG Yan, PEN Fa-Gen. An analysis for MT 2D inversion to explain three-dimensional model. Geophysical and Geochemical Exploration[J], 2018, 42(4): 791-797 doi:10.11720/wtyht.2018.1059

0 引言

大地电磁法(MT)三维反演技术随着计算方法和计算机硬件的提升取得了飞速发展,实际勘探工作中,开展三维反演地质解释的案例也在逐渐增多[1,2,3,4,5],但在实际三维反演应用中还存在一系列问题[6],例如耗费大量计算时间和计算机内存,反演结果模型的分辨率低等,目前仍主要还是使用一维、二维反演计算手段。大地电磁二维反演计算的前提假设是地下电性结构是二维构造特征,然而实际地质环境是复杂多样,难以满足这一要求,通常认为在二维偏离度小于0.3~0.4的情况下可以近似作为二维模型处理[7,8,9,10]。常规大地电磁二维反演计算利用不同极化模式的数据可以得到多种不同模式的反演结果,各模式反演结果往往相差很大,给最终反演结果的选取与模型构造解释带来较大困难。

关于极化模式数据的选择,前人已经开展了不少研究工作。较早的研究者们计算了三维异常体在层状模型中的响应之后,认为对于浅部的三维异常体,使用TE极化模式易产生低阻假异常,而TM模式可以得到较好的反演效果[10,11]。Ledo等先后研究实测三维数据和一系列复杂的二维/三维体模型响应不同极化模式的二维反演结果,认为很难得出某一个模式是否优于其他模式[12,13]。胡祖志等研究了不同深度三维棱柱体的二维反演,认为TE/TM联合模式的反演效果相对较好[14]。Ogawa和Jones则分别通过对三维正演模型响应和实测三维数据的二维反演的研究指出,TM模式的反演无法发现某些特殊产状的低阻异常体,只有TE模式能够发现某些特殊产状的低阻异常体[15,16]。蔡军涛等研究了不同延伸长度三维棱柱体响应的二维反演,认为TM极化模式对于二维假设的要求较低,其单独反演要优于其他模式的反演或多模式联合反演[17]。董浩等对一系列的二维/三维正演模型进行实验计算,认为在地下为二维或近三维条件时,正演模型的主要结构都可以较好地被二维和三维反演解析出来,对于具有较强的三维结构的模型而言,各模式反演结果与原始模型仍然存在较大差异,其中TM+TP或TM模式的二维反演结果相对更接近原始模型[6]。从上面可以看出,在关于反演数据极化模式的选择方面国内外还是存在一定的分歧。目前,国内大多数人都主要倾向于TM模式的反演结果,在对观测剖面进行反演解释时,时常只依靠TM模式的反演结果而忽略其他极化模式的反演结果。为了进一步查明不同极化模式的反演规律,文中设计了多个1D/3D、2D/3D模型开展了数值模拟工作,从模型三维响应和二维响应的差异大小和反演结果对比两个方面进行分析。

1 数值模拟设计

文中数值模拟分析遵循从简单模型逐步过渡到复杂模型的分析过程。三维正演模型中,设计测线长度30 km,测点31个,测点水平间距1 km,沿东西方向布置。正反演计算使用频点45个,均匀分布在1 000~0.01 Hz频段范围内对数域中。在模型剖分方面,测点范围以内以1 km水平间距进行均匀剖分,以外按1.6比例系数往外递增,在垂向深度上,10 km范围以内以200 m网格进行均匀剖分,10 km以下按1.3比例系数往下递增;最终将模型网格离散化得到单元数为57×57×76的三维网格。模型三维正演计算采用三维交错网格有限差分计算程序,在三维正演结果加入2%的随机噪声再进行不同极化模式的二维反演计算,二维反演程序采用的是陈小斌开发的大地电磁可视化系统(MT-Pioneer),该反演软件在数据的编辑与管理、模型剖分和反演计算等方面具有一定的优势。二维反演计算使用的初始模型均为100 Ω·m的均匀半空间。受篇幅限制,文中只给出部分设计模型及其模拟结果。

2 均匀半空间中不同延伸长度低阻异常体

图1所示,设1 000 Ω·m的均匀半空间中存在一个低阻异常体,测线沿y方向(EW向)布置,异常体置于测线中段下方,高为2 km,宽为3 km,顶界面埋深为 2 km,沿着x走向方向不断的变换其延伸长度。将走向长度与宽度的比值定义为走向—倾向比,异常体沿x走向方向长度分别设为119、51、31、11、7、5、3 km,即走向—倾向比约为40∶1、17∶1、10∶1、4∶1、2.3∶1、1.6∶1、1∶1,研究均匀半空间中低阻异常体不同延伸长度变化对测线二维反演结果的影响。

图1

图1   均匀半空间中低阻异常体模型(Model01)


对模型Model01进行三维正演计算,在正演计算结果中加入2%随机噪声再进行不同极化模式二维反演计算,得到如图2所示的反演结果。按照测线的展布情况,此时三维xy极化模式相当于二维主轴方向的TE极化模式,yx极化模式相当于TM极化模式。在低阻异常体沿走向方向长度逐渐缩减的过程中,走向—倾向比逐渐降低,模型中低阻异常体从二维构造逐渐过渡到三维构造,模型三维体效应逐渐增强。反演结果中TM极化模式的电阻率二维反演结果基本保持不变,表现出TM极化模式的二维反演结果与异常体沿走向方向长度变化关联较小。而TE极化模式的电阻率二维反演结果随着走向—倾向比降低呈现出递变的特性,在走向—倾向比降低到1.6∶1时反演结果产生严重畸变,表现出TE极化模式的电阻率二维反演结果与异常体的走向长度影响关系较大。TE/TM联合模式对低阻异常体的二维反演效果通常介于前两者中间,能较好地反映出异常体的形态结构,其二维反演结果随着走向—倾向比降低呈现出一定的递变特征,整体表现出与异常体的走向—倾向比存在某种一定的影响关系。

图2

图2   Model01不同极化模式的电阻率二维反演结果


将模型三维响应与相对应的二维响应进行对比来分析不同极化模式的二维反演变化规律。图3是Model01模型测线的三维响应与对应的二维响应数据差异分布,可以看出,随着走向—倾向比的降低,TE极化模式的三维响应与二维响应数值差异逐渐变大且影响范围较宽,当走向—倾向比降低到1.6∶1时,差异分布图中出现大片区域相差100%以上。与TE极化模式形成对比,TM极化模式数据差异大小则基本不变或差异变化很小,且受影响的测点范围较窄,当走向—倾向比降低到1∶1时,差异分布图中仍只有一小束区域数值差异大小控制在40%以内,可见TM极化模式对模型的二维性要求要远远低于TE极化模式,采用TM极化模式数据进行二维反演相比采用TE模式数据更为可靠,更能拟合模型在该方向的正演数据。从二维反演效果来看,TM极化模式反演结果好于TE极化模式,TE/TM联合二维反演效果通常介于前两者之间。随着走向—倾向比继续降低,在确定模型的构造形态方面,联合模式反演结果优于单独TM极化模式的二维反演结果,但其反演结果稳定性弱于TM极化模式。

图3

图3   Model01三维模型响应与对应的二维模型响应视电阻率和相位差异分布


3 均匀半空间中低阻异常体与地面不同测线观测模型

由于大地电磁法具有三维体积效应,地下异常体在地面上的电磁响应影响范围通常都表现出以异常体为中心一定区域范围内的异常区域。为了了解异常响应区域范围内异常体对地面不同测线二维反演的变化规律,设计一低阻异常体和地面多条测线模型进行数值模拟(Model02),如图4所示。低阻异常体视电阻率为10 Ω·m并置于1 000 Ω·m的均匀半空间中,异常体高2 km、宽3 km,顶界面埋深为1 km,沿着x方向长度为7 km,地面布置5条测线,测线y方向坐标分别为0、-1、-2、-3、-5、-7 km,其中0 km位置测线跨过异常体边缘上方,图4a为测线跨越异常体边缘的剖面,图4b为横越异常体的水平切片。通过对该模型进行三维正演和开展不同极化模式的二维反演计算来分析探讨低阻异常体模型对地面不同测线的二维反演变化规律。

图4

图4   均匀半空间中低阻异常体模型对地面不同测线影响规律数值模拟(Model02)


对Model02进行三维正演计算得到三维正演响应数据,在正演结果中加入2%随机噪声再进行不同极化模式的二维反演,得到如图5所示的二维反演结果。line1线位于异常体边界上方,从line1线的反演结果中可以看出,TE极化模式、TM极化模式和TE/TM联合反演对异常体反应均较好,但在TE极化模式二维反演结果中,异常体位置下方存在畸变。随着地面测线距离异常体位置逐渐变远,TM极化模式和TE/TM联合反演结果对异常体反应逐渐减弱,当距离异常体位置超出5 km时,反演结果对异常体反映消失。对于TE极化模式的二维反演结果而言,当测线位置从异常体边缘离开低阻异常体以后,反演结果对低阻异常体的反映立即消失,可见TE极化模式对测线下方低阻异常体的反应是灵敏的,这一明显特征可以作为在地下电性结构相对均匀条件下判断测线下方是否真正含有低阻异常体的一个重要标志。从不同极化模式的二维反演结果可以看出,TM极化模式的二维反演结果更趋于反演测线下方宏观电性特征。

图5

图5   Model02不同极化模式的电阻率二维反演结果


4 二维构造中高阻、低阻异常体不同延伸长度变化模型

上述模型数值模拟都是基于异常体置于均匀半空间中进行,为了了解复杂模型条件下二维反演的变化规律,设计如图6所示的Model03,将一个简单低阻、简单高阻异常体置于二维构造中,模型浅层5 km以上为50 Ω·m中低阻的背景电性层;中层5~7 km深处为500 Ω·m的中高阻层,中高阻层在测线中段有一异常向上“凸型”构造,“凸起”构造宽3 km,顶界面埋深2 km;深部7 km以下为10 Ω·m水平低阻层。设计低阻异常体10 Ω·m和高阻异常体2 500 Ω·m位于50 Ω·m的背景岩层中,异常体高2 km、宽3 km,埋藏深度1 km,沿y方向走向长度分别设为119、51、31、11、7、5、3 km,即异常体走向—倾向比分别约为40∶1、17∶1、10∶1、4∶1、2.3∶1、1.6∶1、1∶1。改变异常体的走向长度,从模型三维响应与对应的二维模型响应差异大小和二维反演结果的合理性两方面进行分析。

图6

图6   二维介质中低阻、高阻异常体不同延伸长度变化模型(Model03)


Model03经三维正演计算之后,在正演结果中加入2%随机噪声再进行不同极化模式二维反演计算,得到如图7所示的二维反演结果。可以看出,在异常体为2D模型条件下,TM极化模式二维反演结果在浅部对异常体的横向分辨率上稍优于TE极化模式,TE/TM联合反演则结合了前两者的优点,相比TE、TM单独反演而言更接近于理论模型。随着异常体走向—倾向比的降低,模型的三维性逐渐增强,TM极化模式的二维反演结果基本保持不变,对于TE极化模式而言,只有当异常体沿走向长度达到10∶1以上时才可以取得较好的二维反演效果;TE/TM联合反演由于使用了前两者数据,反演结果随着走向—倾向比的降低逐渐发生畸变。从反演结果拟合理论模型的程度来看,TE/TM联合反演对理论模型的反演效果处于良好状态,反演效果与TM极化模式反演效果基本相当。该模型的数值模拟结果同样表明,TM极化模式对模型二维性的要求相比TE极化模式远远要低,采用TM极化模式数据进行二维反演相比采用TE模式数据更为可靠,TE/TM联合反演效果通常介于前两者之间。

图7

图7   二维介质中高阻、低阻组合模型在不同延伸长度条件下的二维反演结果


图8是Model03模型的三维响应与测线对应的二维响应数据差异分布。从数据差异分布图上可以看出,随着走向—倾向比降低,TE极化模式与TM极化模式三维模型响应与对应的二维响应数据差异逐渐增大,在异常体走向—倾向比相同情况下,TE极化模式的数据差异要远大于相应的TM极化模式,与前面模型数值模拟分析结果相同。

图8

图8   Model03的三维正演响应与二维正演响应视电阻率和相位差异分布


5 结论

文中只列出了部分模型的数值模拟结果,将上述低阻异常体改成高阻异常体,同样表现出相同的反演规律与特征。因此,通过不同模型数值模拟得出以下结论:

1)TM极化模式对模型二维性的要求相比TE极化模式远远要低,采用TM极化模式数据进行二维反演相比采用TE极化模式数据更为可靠。

2)TM极化模式的二维反演结果趋于反演测线下方及其旁侧附近区域的宏观电性特征,与TE极化模式相比更易受测线旁侧异常体的影响。

3)TM极化模式的二维反演结果较稳定,与剖面下方异常体在侧向方向不同的延伸长度关联影响较小,而TE极化模式与测线下方异常体在侧向方向不同的延伸长度影响关联较大,只有当走向—倾向比超过一定比例时才可以取得较好的反演结果,TE/TM联合反演效果通常介于前两者之间,在强二维构造条件下反演结果对电阻率值的反应优于TM极化模式。

4)在极化模式的选取方面,一般情况下,首选TM极化模式,其次是TE/TM联合反演,最后是TE极化模式。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

汤井田, 周聪, 任政勇 , .

安徽铜陵矿集区大地电磁数据三维反演及其构造格局

[J]. 地质学报, 2014,88(4):598-611.

DOI:10.3969/j.issn.0001-5717.2014.04.012      URL     [本文引用: 1]

安徽省铜陵地区是我国著名的矿集区之一,是长江中下游成矿带的重要组成部分。为研究其深部结构,SinoProbe-03项目部署了6条大地电磁剖面。通过数据维性分析,表明该区深部2D/3D构造特征明显,进行3D反演是必要的。通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序,进行了大地电磁3D反演研究,得到了铜陵矿集区3D电性模型;利用模型响应与实测数据的拟合对比对反演结果进行了评价,表明所选反演模型整体可被接受,但部分区域精度低。该结果的剖面切片与2D反演模型相比,整体结构一致,局部存在差异;利用不同深度、不同方向的空间切片,讨论了该3D反演模型的电性结构及其所揭示的铜陵矿集区构造格局,浅部的局部电性差异大于深部;平面的电性分布显示了一定的分区特征;垂向电性分布显示出一定的分层特征;高阻体的分布代表着侵入岩的活动范围;深部的低阻区反映了该段下地壳未受到大规模岩浆的扰动。

杨文采, 徐义贤, 张罗磊 , .

塔里木地体大地电磁调查和岩石圈三维结构

[J]. 地质学报, 2015,89(7):1151-1161.

[本文引用: 1]

杨文采, 张罗磊, 徐义贤 , .

塔里木盆地的三维电阻率结构

[J]. 地质学报, 2015,89(12):2203-2212.

URL     [本文引用: 1]

塔里木盆地内油气资源非常丰富,但是深层勘探程度低,需要开展深入的地球物理调查。经过在盆地内大地电磁测站的数据采集、资料处理和三维反演,取得盆地三维电阻率模型,从电性结构角度刻划了盆地的三维构造。塔里木盆地的碎屑岩和碳酸盐岩的电阻率变化范围很大,主要受其中的孔隙裂隙发育程度控制。在同一深度的平面上,盆地侏罗纪以前地层的构造隆起显示为相对高阻区,而深层低阻带主要反映古生代碳酸盐岩中的裂隙和流体汇聚,提供了油气储层分布的信息。从6km到10km深度,低电阻率区面积向下缩小,但沉积盆地总面积仍有近20万km^2。由于油气成藏伴随着活跃的流体活动,而孔隙流体呈现低电阻率,可以认为低电阻率区分布范围和产状指示深层流体活动及可能的油气储层的分布范围。深层电阻率平面图显示的低电阻率区包括:满加尔坳陷中北部到塔北隆起西段,塔西南的和田坳陷与莎车坳陷。于田-民丰坳陷以及唐古孜巴斯坳陷在深度6-10km的平面图也显示为较低电阻率,也是深层油气勘探的有利区段。塔里木盆地结晶基底可分为三种类型:正常的克拉通结晶基底呈现高电阻率,玄武岩浆侵位的基底对应高电阻率区,而含裂隙水的变质基底呈现低电阻率。对比大地电磁法和反射地震结果认为,地球物理调查资料不支持塔里木盆地二叠纪"大火成岩省"的猜测。

仇根根, 方慧, 钟清 , .

长江中下游重要成矿区带及邻区大地电磁测深三维反演研究

[J]. 地球物理学进展, 2014,29(6):2730-2737.

DOI:10.6038/pg20140639      URL     [本文引用: 1]

当前,大地电磁测深法一维、二维反演技术是实际资料处理和解释主要应用的技术手段,三维反演技术随着算法的改进和硬件设施的提升也取得重要进展,但三维反演计算还存在计算速度慢、消耗大量内存等问题,导致其在实际应用中并不多见.本文以长江中下游重要成矿区带及邻区大地电磁资料为例,以REBOCC三维反演算法作为计算手段,在具有16G内存的普通计算机工作站上开展了武汉图幅面积约25.68万km2的大面积区域范围的大地电磁三维反演工作,计算耗时约一个半月,取得较为理想的三维反演结果.研究区内共布置完成大地电磁测深点425个,由于测点数目较多,工区范围较大,单台工作站一次性进行全部数据三维反演计算根本无法运行,这就导致必须选择采用分区块、抽稀频点的解决办法.课题组首先将整个工区划分为6个子区块,相邻2个子区块之间保留一定的重叠区域,同时将每个测点抽稀使用20个频点;其次,将每个子区块依次轮流在工作站上进行三维反演计算,分别取得相应子区块三维反演结果;最后,将每个子区块的三维反演结果在重叠区域按照一定的加权规则进行拼接,最终得到长江中下游地区岩石圈三维电性结构模型.长江中下游地区是我国重要的铁铜矿产业基地,揭露岩石圈的三维空间电性结构特征,为下一步找矿突破与预测具有重要指导意义.本文通过对长江中下游重要成矿区带及邻区大地电磁测深资料的三维反演研究表明:三维电磁探测技术可行、优势明显,通过三维反演计算可以得到研究区内纵向和横向上的电性分布特征;在现代观测设备和先进的计算技术的支撑下,深部三维电性结构模型可以为认识地下三维地质结构提供丰富信息;针对大面积区域范围的大地电磁资料在单台工作站上先实行分块反演计算再进行拼接的工作方法同样可以取得较为理想的三维反演结果,其在工作成本和时效性等方面均可以接受.

汪琪, 赵志鹏, 尹秉喜 , .

电磁测深MT法在平原深部地热调查中的应用

[J]. 工程地球物理学报, 2016,13(06):782-787.

DOI:10.3969/j.issn.1672-7940.2016.06.015      URL     [本文引用: 1]

地热资源的埋藏性和地下空间的复杂性,使得地热调查技术的选取显得尤为重要.介绍了电磁测深在地热调查中的应用现状,针对MT法在深部平原埋藏型地热探寻中的缺口,以银川盆地地热调查为例,利用电磁测深MT技术解译银川盆地热储范围,并结合盖层温度、控热断裂给予分析,结果显示,利用电磁测深MT法可以较好地圈定银川平原深部热储范围.说明了电磁测深MT技术在平原区深部埋藏型地热调查中是适用的.

董浩, 魏文博, 叶高峰 , .

大地电磁测深二维反演方法求解复杂电性结构问题的适应性研究

[J]. 地球物理学报, 2012,55(12):4003-4014.

DOI:10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.012      URL     [本文引用: 2]

为探讨二维反演方法在三维电性结构中的适应性问题,本研究中设计了一系列的二维/三维正演模 型进行实验计算,分析了三维高阻/低阻异常体对模型响应的畸变作用,并从反演模式选择和数据旋转方向两个方面进行模型二维反演的对比分析,与三维反演的结 果进行了比较,最后采用了实测数据进一步进行了二维和三维反演的比较实验.实验和研究结果表明,在剖面选择方面,在剖面方向与垂直主构造方向相差不大的情 况下,截取剖面方向,将电性主轴旋转到垂直剖面方向的二维反演结果与垂直主构造方向的反演结果都可以较好地还原正演模型,在大的构造的反映上并无太大差 异.在地下为二维或近三维条件时,正演模型的主要结构都可以较好地被二维和三维反演解析出来.二维的反演结果可能甚至会比三维的反演结果的边界更清晰,更 精确.然而,对于具有较强的三维结构的模型而言,其二维反演结果与原始模型可能仍然存在较大差异,其中TM+TP或TM模式的二维反演结果相对更接近原始 模型,而TE模式的结果往往会有较大误差,需要在解释时特别注意以免得出错误结论.

陈向斌, 吕庆田, 张昆 .

大地电磁测深反演方法现状与评述

[J]. 地球物理学进展, 2011,26(5):1607-1619.

[本文引用: 1]

陈乐寿, 刘国栋 . 大地电磁测深法[M]. 北京: 地质出版社, 1984.

[本文引用: 1]

赵国泽, 陈小斌, 汤吉 .

中国地球电磁法新进展和发展趋势

[J]. 地球物理学进展, 2007,22(4):1171-1180.

DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2007.04.024      URL     [本文引用: 1]

本文用有限的篇幅,重点介绍近几年地球电磁法在深部结构探测、能源和资源勘探、环境和工程探查、地震等灾害监测以及新技术和软件等方面的最新发展状况,介绍几个有发展和应用潜力的新电磁技术.

Jones A G .

The problem of current channelling: A critical review

[J]. Geophysical surveys, 1983,6(1-2):79-122.

DOI:10.1007/BF01453996      URL     [本文引用: 2]

Wannamaker P E, Hohmann G W, Ward S H .

Magnetotelluric responses of three-dimensional bodies in layered earths

[J]. Geophysics, 1984,49(9):1517-1533.

DOI:10.1071/EG984190c      URL     [本文引用: 1]

In defining apparent resistivity and impedance phase for transverse magnetic (TM) modeling of 3-D bodies, a coordinate system derived using tipper-strike, calculated at the frequency for which tipper magnitude due to the structure of interest is large relative to that due to any nearby geological noise, is recommended.

Ledo J, Queralt P, Pous J .

Effects of galvanic distortion on magnetotelluric data over a three-dimensional regional structure

[J]. Geophysical Journal International, 1998,132(2):295-301.

DOI:10.1046/j.1365-246x.1998.00417.x      URL     [本文引用: 1]

Ledo J .

2-D versus 3-D magnetotelluric data interpretation

[J]. Surveys in Geophysics, 2005,26(5):511-543.

DOI:10.1007/s10712-005-1757-8      URL     [本文引用: 1]

In recent years, the number of publications dealing with the mathematical and physical 3-D aspects of the magnetotelluric method has increased drastically. However, field experiments on a grid are often impractical and surveys are frequently restricted to single or widely separated profiles. So, in many cases we find ourselves with the following question: is the applicability of the 2-D hypothesis valid to extract geoelectric and geological information from real 3-D environments? The aim of this paper is to explore a few instructive but general situations to understand the basics of a 2-D interpretation of 3-D magnetotelluric data and to determine which data subset (TE-mode or TM-mode) is best for obtaining the electrical conductivity distribution of the subsurface using 2-D techniques. A review of the mathematical and physical fundamentals of the electromagnetic fields generated by a simple 3-D structure allows us to prioritise the choice of modes in a 2-D interpretation of responses influenced by 3-D structures. This analysis is corroborated by numerical results from synthetic models and by real data acquired by other authors. One important result of this analysis is that the mode most unaffected by 3-D effects depends on the position of the 3-D structure with respect to the regional 2-D strike direction. When the 3-D body is normal to the regional strike, the TE-mode is affected mainly by galvanic effects, while the TM-mode is affected by galvanic and inductive effects. In this case, a 2-D interpretation of the TM-mode is prone to error. When the 3-D body is parallel to the regional 2-D strike the TE-mode is affected by galvanic and inductive effects and the TM-mode is affected mainly by galvanic effects, making it more suitable for 2-D interpretation. In general, a wise 2-D interpretation of 3-D magnetotelluric data can be a guide to a reasonable geological interpretation.

胡祖志, 胡祥云, 何展翔 .

三维大地电磁数据的二维反演解释

[J]. 石油地球物理勘探, 2005,40(3):353-359.

[本文引用: 1]

Jones A G .

Electromagnetic interrogation of the anisotropic earth: Looking into the earth with polarized spectacles

[J]. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 2006,158(2):281-291.

DOI:10.1016/j.pepi.2006.03.026      URL     [本文引用: 1]

Ogawa Y .

On two-dimensional modeling of magnetotelluric field data

[J]. Surveys in Geophysics, 2002,23(2-3):251-273.

DOI:10.1023/A:1015021006018      URL     [本文引用: 1]

In this paper, some recent topics on the modeling of magnetotelluric data are introduced. The focus is on the handling of real field data for two-dimensional resistivity modeling. First, the removal of the effects of near surface heterogeneity is reviewed. It covers telluric distortions (phase mixing and static shift) and magnetic distortions using conventional Groom-Bailey type 3D/2D model (three-dimensional local anomaly underlain by regional two-dimensional structure). The extension of a 3D/2D distortion model for multi-site, multi-frequency is a new development. Magnetic distortion seems to be less significant for land observations, but significant for sea floor data, where the regional magnetic field is weak due to seawater. In special cases involving for example, distortion due to topography and bathymetry, explicit removal is possible. There are some schemes proposed for a 3D/3D model (three-dimensional local anomaly underlain by regional three-dimensional structure). Along with the removal of the distortion, it is important to recognize the dimensionality of the dataset prior to modeling. A property using strike estimates for each site is an indicator for dimensionality which is unaffected by local distortion. Mapping the local strike or a rose diagram is an effective visualization of the dimensionality.Two-dimensional inversion is becoming routine. For the fast calculation of derivatives, approximate calculation, reciprocity or conjugate gradient methods are used. In order to incorporate a priori information and to overcome the intrinsic ill-posed nature of the inversion problem, imposing constraints on the model structure is important. A proper tradeoff between the data fit and constraints should be optimized to obtain minimum structures that are required by the field data. However, the choice of constraints is rather subjective and depends on the geological situations. For field data, two-dimensional inversion has limits on modes, area, and period range. Special care must be taken for the structure outside the profile. Two-dimensional inversion incorporating anisotropy is interesting and becoming popular, but the structure may not be unique. Future development in three-dimensional inversion for real datasets should take the above points into consideration.

蔡军涛, 陈小斌 .

大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究 (二)——反演数据极化模式选择

[J]. 地球物理学报, 2010,53(11):2703-2714.

[本文引用: 1]

/

京ICP备05055290号-3
版权所有 © 2021《物探与化探》编辑部
通讯地址:北京市学院路29号航遥中心 邮编:100083
电话:010-62060192;62060193 E-mail:whtbjb@sina.com