電阻率任意各向異性介質(zhì)大地電磁場(chǎng)三維正演算法研究.pdf

1、大地電磁法是一種利用天然交變電磁場(chǎng)研究地球內(nèi)部電性結(jié)構(gòu)的地球物理勘探方法，該方法已廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)普查與勘探、地殼和上地幔電性結(jié)構(gòu)研究、海洋地球物理和石油天然氣勘探等領(lǐng)域。
　　由于缺少各向異性介質(zhì)中電磁場(chǎng)數(shù)值模擬的方法和軟件，以往人們?cè)诮忉尨蟮仉姶刨Y料時(shí)，經(jīng)常假定地下介質(zhì)的電阻率是各向同性的。然而在自然界中，地下介質(zhì)的電阻率常表現(xiàn)為各向異性，此時(shí)如果仍用各向同性模型進(jìn)行解釋常會(huì)造成偏差甚至錯(cuò)誤。
　　數(shù)值模擬是研究電阻率各向

2、異性介質(zhì)電磁場(chǎng)特征的有效手段和方法。通常情況下，地球內(nèi)部的電性分布更多表現(xiàn)為三維特征，如果對(duì)在三維環(huán)境中采集的大地電磁數(shù)據(jù)仍舊采用一維或二維方法處理和解釋?zhuān)厝粫?huì)造成很大的誤差，甚至得到完全錯(cuò)誤的結(jié)論。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)三維電阻率任意各向異性介質(zhì)大地電磁場(chǎng)數(shù)值模擬的研究仍處于初始階段，因此，開(kāi)發(fā)一種快速有效的電阻率任意各向異性介質(zhì)MT三維正演算法十分必要。
　　本文從“普遍”歐姆定律出發(fā)，引入電導(dǎo)率張量的基本概念，結(jié)合麥克斯韋方程組，對(duì)

3、電阻率各向異性介質(zhì)1DMT正演算法的基本理論進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)。通過(guò)對(duì)四種最為基本的各向異性模型（垂直各向異性、方位各向異性、傾斜各向異性和水平各向異性）進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了電阻率各向異性對(duì)大地電磁場(chǎng)響應(yīng)的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)電阻率任意各向異性介質(zhì)3DMT有限元數(shù)值模擬的邊值問(wèn)題使用加權(quán)余量法進(jìn)行推導(dǎo)，采用六面體網(wǎng)格剖分，將加權(quán)余量方程轉(zhuǎn)化成求解大型線性方程組。針對(duì)剛度矩陣為大型復(fù)數(shù)對(duì)稱(chēng)正定稀疏矩陣的特點(diǎn)，采用按行壓縮存儲(chǔ)算法來(lái)節(jié)省存儲(chǔ)空間