研究生知识库

大地电磁和可控源音频大地电磁是两种非常重要的地球物理勘探方法，二者优势互补，在地球深部结构探测、矿产资源勘探、地热资源勘查及海洋地球物理等诸多领域都有着广泛的应用。由于各种宏观和微观因素的影响，地下介质物理性质的各向异性特征客观存在，而忽略各向异性的影响，会给电磁资料解释带来较大偏差，甚至可能得到错误的地下介质信息。因此，为了更好地逼近真实的地下介质，研究大地电磁及可控源音频大地电磁在各向异性介质中的响应非常有必要且有意义。为此，本文首先实现了一维及二维大地电磁电阻率各向异性正演，然后开展了多种大地电磁三维电阻率各向异性正演算法的研究，并分析了每种算法的收敛情况，又实现了可控源音频大地电磁三维电阻率各向异性正演，最后分别实现了电阻率与磁导率各向异性的大地电磁及可控源音频大地电磁三维正演算法。对多种模型进行了计算，详细分析了电阻率与磁导率各向异性参数对结果的影响，并总结出了一些规律。具体内容如下：（1）分别实现了大地电磁一维、二维电阻率各向异性有限元正演。从正演理论上证明了一维各向异性反演的非唯一性，并通过模型计算进行了验证。计算了不同的一维、二维模型，并对电阻率各向异性参数对视电阻率的影响进行了详细的分析，得出了一些结论。（2）实现了基于电场总场的大地电磁三维电阻率各向异性矢量有限元正演，考虑到该算法在低频时收敛慢，又分别实现了基于A-phi势位的节点有限元算法、基于T-omega势位的节点加矢量有限元算法，两种势位算法在低频时都能达到较低的收敛误差；在电场总场算法基础上，加入对电流的散度校正，很好地解决了低频时收敛慢的问题。为了较精确地研究各向异性参数对电场二次场的影响，又实现了基于电场二次场的三维各向异性矢量有限元正演。此外，首次将磁导率各向异性考虑进来，实现了大地电磁三维电导率与磁导率各向异性矢量有限元正演。（3）重点研究了大地电磁在各向异性介质中的响应。共设计了八个不同的模型，首先研究了电阻率各向异性的六个参数（三个主轴电阻率以及三个欧拉旋转角）对视电阻率的影响，然后研究了各向异性参数对电场二次场的影响，接着讨论了磁导率各向异性参数（三个主轴磁化率及三个欧拉旋转角）对视电阻率的影响，得出了一些结论。（4）基于二次场实现了可控源音频大地电磁三维电阻率各向异性矢量有限元正演，然后将磁导率各向异性考虑进来，首次实现了可控源音频大地电磁三维电阻率与磁导率各向异性矢量有限元正演。验证算法正确性后，分析了不同装置源下的视电阻率，计算了几个模型并进行了详细的分析。

大地电磁和可控源音频大地电磁是两种非常重要的地球物理勘探方法，二者优势互补，在地球深部结构探测、矿产资源勘探、地热资源勘查及海洋地球物理等诸多领域都有着广泛的应用。由于各种宏观和微观因素的影响，地下介质物理性质的各向异性特征客观存在，而忽略各向异性的影响，会给电磁资料解释带来较大偏差，甚至可能得到错误的地下介质信息。因此，为了更好地逼近真实的地下介质，研究大地电磁及可控源音频大地电磁在各向异性介质中的响应非常有必要且有意义。为此，本文首先实现了一维及二维大地电磁电阻率各向异性正演，然后开展了多种大地电磁三维电阻率各向异性正演算法的研究，并分析了每种算法的收敛情况，又实现了可控源音频大地电磁三维电阻率各向异性正演，最后分别实现了电阻率与磁导率各向异性的大地电磁及可控源音频大地电磁三维正演算法。对多种模型进行了计算，详细分析了电阻率与磁导率各向异性参数对结果的影响，并总结出了一些规律。具体内容如下：（1）分别实现了大地电磁一维、二维电阻率各向异性有限元正演。从正演理论上证明了一维各向异性反演的非唯一性，并通过模型计算进行了验证。计算了不同的一维、二维模型，并对电阻率各向异性参数对视电阻率的影响进行了详细的分析，得出了一些结论。（2）实现了基于电场总场的大地电磁三维电阻率各向异性矢量有限元正演，考虑到该算法在低频时收敛慢，又分别实现了基于A-phi势位的节点有限元算法、基于T-omega势位的节点加矢量有限元算法，两种势位算法在低频时都能达到较低的收敛误差；在电场总场算法基础上，加入对电流的散度校正，很好地解决了低频时收敛慢的问题。为了较精确地研究各向异性参数对电场二次场的影响，又实现了基于电场二次场的三维各向异性矢量有限元正演。此外，首次将磁导率各向异性考虑进来，实现了大地电磁三维电导率与磁导率各向异性矢量有限元正演。（3）重点研究了大地电磁在各向异性介质中的响应。共设计了八个不同的模型，首先研究了电阻率各向异性的六个参数（三个主轴电阻率以及三个欧拉旋转角）对视电阻率的影响，然后研究了各向异性参数对电场二次场的影响，接着讨论了磁导率各向异性参数（三个主轴磁化率及三个欧拉旋转角）对视电阻率的影响，得出了一些结论。（4）基于二次场实现了可控源音频大地电磁三维电阻率各向异性矢量有限元正演，然后将磁导率各向异性考虑进来，首次实现了可控源音频大地电磁三维电阻率与磁导率各向异性矢量有限元正演。验证算法正确性后，分析了不同装置源下的视电阻率，计算了几个模型并进行了详细的分析。