大地电磁拟三维反演研究

论文题目: 大地电磁拟三维反演研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 地球探测与信息技术

作者: 胡祖志

导师: 胡祥云

关键词: 反演,大地电磁,拟三维,共轭梯度

文献来源: 中国地质大学

发表年度: 2005

论文摘要: 大地电磁(MT)是Tikhonov和Cagniard在20世纪50年代提出来的利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法，是深部地球物理探测必不可少的手段。该法在国内外的地热田的调查、矿产普查和勘探、地壳和上地幔电性结构的研究、海洋地球物理、环境地球物理和地质工程中都发挥着重要的作用，在关系国计民生的能源尤其是在石油天然气勘探方面，发挥着举足轻重的作用。当前MT数据使用最多的还是一维和二维反演解译，因为实际地电断面电阻率的分布往往是很复杂的，难以满足一维、二维的假设。对这样的实测资料进行一维或者二维反演解译时，得不到可靠的地电模型，为了解决这种问题，需要开展大地电磁三维反演方法技术的研究，以获得更为可靠的地电断面，为石油天然气的勘探预测提供可靠的信息。本论文的选题“大地电磁拟三维反演研究”正是围绕着这一前沿课题而开展的。论文主要包括以下五个部分。 第一部分首先概述了大地电磁三维反演的研究现状，介绍了目前提出大地电磁三维反演方法如共轭梯度法极大似然反演、非线性共轭梯度反演、拟线性近似反演、快速松弛反演、贝叶斯统计反演和人工神经网络反演等。 第二部分给出了三维大地电磁交错有限差分正演方法的基本理论公式，通过与垂直接触带模型的TM模式解析解和二维棱柱体模型二维有限元解进行了对比计算，验证了该方法的正确性与可行性。 第三部分探讨用二维反演方法对三维大地电磁数据进行近似解释的可行性。给出了3D／1D和3D／2D两种模型的简化基奥克姆(REBOCC)二维反演结果，比较了三维棱柱导体地质模型与二维棱柱导体地质模型的大地电磁视电阻率与相位响应，发现二维TM模式的响应与对应的三维YX模式响应很接近，可以通过单独的TM反演来确定导体的赋存位置，但是反演的电阻率值要比真实值偏大。二维TE模式的响应与对应的三维XY模式响应在低频时相差较大，TE模式的反演结果能够反映导体的电阻率值，但是在垂直方向上有拉伸导体的现象。而TE和TM联合反演结果则结合了TE与TM模式反演的优点，比较好地反演出导体的赋存位置及电阻率值．随着三维良导体埋深的增大，二维反演的结果很难反映真实的三维构造，但增大三维良导体的走向长度和尺度，二维的反演结果可以有效地反映三维良导体的存在。 第四部分重点讨论了大地电磁拟三维反演法的基本理论与公式。实现大地电磁拟三维反演的途径很多，我们在前人的研究基础上，选取共轭梯度(CG)反演算法为拟三维反演的核心，提出了非线性共轭梯度法大地电磁拟三维反演。灵敏度矩阵的计算是反演过程中必不可少的，并且大量地占用计算时间和内存。我们吸取近似灵敏度矩阵思想，在计算灵敏度(Jacobian)矩阵时，采用一维灵敏度矩阵来代替三维灵敏度矩阵，并对非测点的灵敏度元素，我们提出一种近似方法。为了节省计算时间，在第一次反演之后，我们采用拟牛

论文目录:

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 大地电磁三维反演方法的研究现状及问题的提出

1.2.1 共轭梯度极大似然反演

1.2.2 非线性共轭梯度反演

1.2.3 拟线性近似反演

1.2.4 快速松弛反演

1.2.5 贝叶斯统计反演

1.2.6 人工神经网络反演

1.3 论文的主要思路及内容

第二章 大地电磁三维正演

2.1 引言

2.2 积分方程的离散化

2.3 三维介质的张量阻抗

2.4 算法正确性验证

2.4.1 垂直接触带模型

2.4.2 二维棱柱体模型

第三章 三维大地电磁数据的二维反演近似解释

3.1 引言

3.2 理论模型

3.2.1 模型一：3D／1D模型

3.2.2 模型二：3D／2D模型

3.3 小结

第四章 大地电磁拟三维反演

4.1 引言

4.2 非线性共轭梯度法

4.3 预条件

4.4 灵敏度矩阵的计算

4.5 近似灵敏度矩阵思想

4.5.1 对非测点的灵敏度矩阵元素的插值

4.5.2 拟牛顿更新灵敏度矩阵

4.6 线性搜索

4.7 收敛标准

4.8 计算流程

第五章 理论计算与实例分析

5.1 理论模型合成数据的反演

5.1.1 模型一：二维棱柱体

5.1.2 模型二：三维棱柱体

5.1.3 模型三：低阻体与高阻体组合模型

5.2 某地区实测资料的反演

第六章 结论与建议

6.1 本文主要的研究成果

6.2 本文的不足之处及建议

致谢

参考文献

发布时间: 2007-01-12

参考文献

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