E-Hz廣域電磁方法研究.pdf

1、廣域電磁法是何繼善院士提出的一種新型高效的人工源頻率域電磁測深方法。它使用高效特殊的偽隨機多頻信號作為場源，一次發(fā)送強度大體相當?shù)亩鄠€不同頻率的激勵信號，同時接收多個不同頻率的響應(yīng)，放棄了傳統(tǒng)的CSAMT效率低的變頻方案和奇次諧波方案，實現(xiàn)一臺發(fā)送，多臺接收。利用電磁場的統(tǒng)一性，測量人工源電磁場的一個分量(電分量或磁分量)，而不是同時測量相互正交的E和H，計算電場(或磁場)的全區(qū)視電阻率精確表達式。在凡是滿足偶極源條件下的廣域范圍內(nèi)進行

2、測量并提取電阻率信息，致力于短收發(fā)距的測量，或者在同等水平的收發(fā)距上增大勘探深度。該方法擺脫了MT法天然場源信號微弱和隨機變化的不利因素，在供電時測量總場，克服了TEM測量二次場而需要電流大裝備笨重的弱點，提高了野外勘查的速度，擴大了頻率域電磁測深應(yīng)用范圍，改善勘查效果，具有非常重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本文以偽隨機多頻信號作為E-Hz廣域電磁法的激勵場源，詳細地論述了場源信號的時間域表達式的編碼原則及編碼規(guī)律，頻率域的

3、頻譜分析，硬件的實現(xiàn)方法。依據(jù)E-Hz廣域電磁法的觀測方案中使用水平電偶源激勵大地，從電磁場基本理論出發(fā)，詳細地推導了水平電偶源在層狀介質(zhì)空間下的解，分析了水平電偶源在均勻半空間下各種因素影響下場響應(yīng)特性，利用漢克爾變換對均勻半空間介質(zhì)下的水平電偶源的電磁場進行了正演數(shù)值模擬，并與解析解對比，驗證了正演算法的正確性。文中提出了符合視電阻率定義原則的E-Hz廣域視電阻率定義，采用逆樣條插值方法對均勻半空間的電磁場與電阻率存在的復雜隱函數(shù)進

4、行了求取E-Hz廣域電磁測深法的視電阻率，完成了不同模型及不同因素影響情況下的視電阻率曲線特征分析，同時，與現(xiàn)有天然場源的測深法和E-Ex廣域電磁測深法進行了視電阻率理論曲線的對比和分析，并給出了一種適合野外實際應(yīng)用的校正垂直磁場的廣域電磁測深法E-Hz廣域視電阻率的計算方法。隨后，提出了廣域電磁測深法的自適應(yīng)反演方法。該方法是建立在Bostick直接反演方法和經(jīng)典的最小二乘法兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上的一種最優(yōu)化反演方法，利用Bostick直接

5、反演建立初始模型，使用差分方式的無量綱參數(shù)解雅可比矩陣。該反演方法能夠很好地解決層狀介質(zhì)情況下初始模型層數(shù)問題，以及避免由于全區(qū)視電阻率表達式是復雜的隱函數(shù)關(guān)系很難獲得偏導數(shù)矩陣的解析表達式的問題。
　　 最后，通過對現(xiàn)有的頻率域測深野外實際裝置進行分析，結(jié)合新提出E-Hz廣域電磁測深法的獨特優(yōu)勢，提出了一種新的適合全區(qū)域的野外觀測裝置-E-Hz廣域電磁測深法裝置。該裝置只測量一個垂直方向的磁場Hz分量，在滿足偶極源條件下，能夠