瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟研究

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电磁法是一种广泛应用于矿产资源勘查、水文地质和环境地质调查等的地球物理勘探方法,依据响应性质可分为频率域电磁法和时间域电磁法。瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method)属于时间域电磁法,经过60多年的发展,其在理论研究和应用水平方面均取得了较大进步。但由于多维正反演耗时久、对硬件要求高,因此前人研究不多,野外数据资料的解释仍停留在一维水平。2.5维问题,与三维相比较,大大减少了计算量,与纯二维比较又能更接近野外实际地质情况。因此本文对瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟进行了研究。本文首先基于Dufort-Frankel有限差分技术,建立了瞬变电磁法二维有限差分正演算法,对典型二维模型进行了正演模拟,分析总结了二维响应特征。接下来推导了均匀半空间上空矩形回线源形成的频率域电磁场表达式,采用正余弦变换、GS变换、反傅氏变换实现到时间域的转换;给出了基于拉格朗日插值的求导方法与直接求导方法,分析对比了两种方法的求解精度和试用范围,为2.5维正演源的加载奠定了基础;建立了瞬变电磁法2.5维有限差分正演算法,分析了反傅氏变换中波数的选取方法,给出差分方程的推导过程,推导了波数域中磁场向上延拓的公式及求解方法;最后,用fortran语言实现了瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟,与二维情况比较,虽然耗时增加,但三维源与实际情况更加贴近;将数值模拟结果与解析解进行了对比,证明了程序的正确性,最后分析了典型二维模型的响应特征。图51幅,表1个,参考文献68篇。
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