内容简介
本书紧跟大地电磁资料处理与定量反演解释的前沿，讨论了行列式阻抗响应的大地电磁正反演数值计算。研究内容分为两部分：部分建立了计算大地电磁场响应的有限差分正演算法，结二维模型的大地电磁响应的异常特征；部分建立了行列式阻抗响应的大地电磁二维Gauss-Newton光滑约束迭代反演算法，通过对二维地电模型的大地电磁行列式阻抗响行反演计算，重构了地下二维电构造。
目录
第1章绪论
1.1研究目的与意义
1.2大地电磁正反演数值计算研究现状
1.2.1正演数值计算研究现状
1.2.2反演数值计算研究现状
1.3本书章节安排和主要研究工作
第2章大地电磁的有限差分法正演计算
2.1大地电磁正演基本理论
2.1.1频率域麦克斯韦方程组
2.1.2一维模型的大地电磁场
2.1.3二维模型的大地电磁场
2.2一维模型大地电磁响应的差分解法
2.2.1差分正演算法推导
2.2.2一维大地电磁响应计算
2.3二维模型大地电磁响应的差分解法
2.3.1边值问题
2.3.2差分方程组形成
2.3.3二维大地电磁响应计算
2.4非均匀网格有限差分法计算大地电磁响应
2.4.1一维非均匀网格的差分解法
2.4.2二维非均匀网格的差分解法
2.5本章小结
第3章正演算法测试及异常响应规律分析
3.1一维差分正演算法验证
3.1.1均匀半空间模型
3.1.2层状介质模型
3.2二维差分正演算法验证
3.2.1均匀半空间模型测试
3.2.2一维模型测试
3.2.3 MEMI 2D-0模型测试
3.3典型二维地电模型试算分析
3.3.1简单异常体模型
3.3.2地垒构造模型
3.3.3地堑构造模型
3.4本章小结
第4章行列式阻抗响应的大地电磁反演算法
4.1迭代优化方法与数值表现
4.1.1迭代优化算法结构
4.1.2线搜索方法
4.1.3迭代算法数值表现
4.2正则化反演技术
4.3基于行列式响应的正则化反演算法
4.3.1 Gauss-Newton算法
4.3.2光滑约束模型构建
4.3.3偏导数矩阵计算
4.3.4正则化因子选取
4.4反演算法测试
4.5本章小结
第5章地电模型反演试算分析
5.1Bostick半定量反演分析
5.1.1 Bostick 半定量反演方法
5.1.2模型试算分析
5.2行列式阻抗响应的反演计算分析
5.2.1简单二维地电模型
5.2.2复杂二维地电模型
5.3本章小结
……
第7结
7.1主要研究成果
7.2存在的问题和建议
参考文献
摘要与插图
1.pan style="font-family:宋体">研究目的与意义
大地电磁勘探方法（Magotelluric,简称MT）是以天然电磁场为场源来研究地球内部电结构的一种重要的地球物理手段，由苏联学者Tikhonov"（1950）和法国科学家Cagniard”（1953）共同提出。当交变电磁场在地下介质中传播时，由于趋肤深度的作用，不同频率的信号具有不同的穿透深度，在地面上观测大地电磁场，它的频率响应将反映地下介质电的垂向分布情况。
大地电磁场具有很大的能量和极宽的频带范围，可以穿过巨厚的岩石圈，能为研究几十千米乃数百千米深的地壳与上地幔提供信息。大地电磁场的频带很宽，根据趋肤效应的原理，对应的探测深度的范围很大，用它可以解决较多的地质问题，如大尺度地质单元的电磁感应研究、深部地壳地幔电结构研究及壳幔中高导层的检测、油气资源普查、地热资源勘察、天然地震活动前兆监测以及地下水资源勘察和环境保护等，大地电磁测深都可以发挥其的优势，成为重要的勘察手段“。大地电磁勘探方法的优点主要有：①不需要供电设备，且勘探设备轻便；②有较宽的频谱，一般有意义的频率范围是0.001~100Hz；③勘探深度大、勘探费用低、施工方便，能穿透高阻层，对低阻层的分辨能力强；④场源为垂直入射面电磁波，使得对场的研究大为简化；⑤横向分辨能力较强；⑥资料处理与解释技术成熟。
大地电磁响应的二维反演方已日趋完善与成熟，并达到了实用化的阶段。但对于复杂的地质构造，若将传统二维反演方法应用于大地电磁实测数据的定量反演解释，我们必须考虑以的问题。问题一：获得实测数据的极化模式，即TE极化模式与TM极化模式的数据的鉴别。大地电磁二维反演过程中，我们需要拟合TE极化模式的响应数据（Pm，Prm）或TM极化模式的响应数据（Pmu，Pmr）。实测的视电阻率数据经过佳电主轴旋转后，必然需要判断Pm，Px哪个是Px，哪个是Pmw的问题，这是因为佳电主轴与地质构造走向一致，也有可能与地质构造的走向垂直，具有歧义。若TE极化模式和TM极化模式判断错误，必然会影响大地电磁的定量反演结果。问题二：通常情况下，大地电磁实测数据的佳电主轴是一条随频率变化的曲线，有时高频与低频的佳电主轴之差，这说明局部构造走向和区域构造走向不一致。当然这是正常的地质现象，但这会对大地电磁的二维定量反演结果带来偏差，因为在高频段是TM极化模式，而到了低频段可能是TE极化模式了。
问题三：在实际大地电磁生产实践中，不可能存在勘测线和地质构造线正交的情形，这导致二维反演过程中正演的行测线和垂直测线两个确定方向上的视电阻率和阻抗相位，而拟合的响应却是另一个方向（……