目前,瞬变电磁法探测多采用矩形发射回线作为激发装置,但这方面的理论研究相对较少,导致实际资料解释手段仅停留在一维水平。三维瞬变电磁响应最接近实际情况,因此研究三维数值模拟对于提高瞬变电磁法的应用水平和解释精度具有重要的现实意义。本文基于时域有限差分方法,实现了矩形回线源瞬变电磁法三维正演模拟,主要做了以下工作：(1)从垂直磁偶极子激发的电磁场频率域表达式出发,通过对其磁矩沿矩形回线进行面积积分,推导出矩形回线激发的电磁场的频率域表达式,并且利用G-S变换实现电磁场频率域表达式到时间域表达式的转换,得到了矩形回线激发的电磁场阶跃响应的时间域表达式。(2)论述了三维有限差分的控制方程、空间离散、时间离散、初始时刻以及边界条件等,并推导了显式有限差分的三维迭代方程。(3)通过将均匀半空间、H型地电模型及K型地电模型在发射回线几何中心处的感应电动势与一维解析解比较,验证了算法的正确性,并分析了均匀网格空间步长、非均匀网格空间步长以及时间步长对算法精度的影响。(4)通过对比均匀半空间和低阻板状体在全期内的响应曲线特征,通过对比均匀半空间和低阻板状体20个时刻的垂直磁场等值线剖面图,对电磁法探测低阻异常体较敏感这一特性进行了物理解释：在均匀半空间中,晚期时电磁场向外辐射的等值线可近似看作一个球面；而对于低阻板状体模型,当电磁场的等效电流传播到低阻异常体后,其电磁场的负极值则会一直滞留在低阻异常体周围。