【摘要】：大地電磁測深法(Magnetotelluric Sounding,MT)是以地下介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ),以天然電磁場為場源,研究地下電性結(jié)構(gòu)的頻率測深方法。本文主要研究考慮地球曲率的二維MT正反演算法,并應(yīng)用到云南福貢-陸良大地電磁剖面的資料處理中。二維介質(zhì)情況下,長剖面在地球尺度下表現(xiàn)為一條彎曲的弧線,在進行大地電磁正反演的時候需要考慮地球曲率。本文首先推導(dǎo)了大地電磁傳播的偏微分方程和二維變分方程,正演采用扇形剖分方法、雙二次插值、高斯數(shù)值積分、預(yù)條件共軛梯度法解方程的有限單元法,通過和均勻半空間、H型地電模型的數(shù)值解對比驗證程序的正確性,設(shè)計高、低阻異常體與平地面大地電磁方法進行對比,發(fā)現(xiàn)大地電磁對低阻體響應(yīng)更好,且TE模式縱向分辨率高,TM模式橫向分辨率高,考慮地球曲率的結(jié)果更合理。采用NLCG方法對高、低阻異常體進行反演,發(fā)現(xiàn)大地電磁反演對低阻異常體的反演效果更好,且異常體的橫向分辨率高于縱向分辨率,縱向上異常體的頂界面分辨率高于底界面。剖面長度對小規(guī)模異常體的影響較小,對大規(guī)模異常體的影響較大,在長剖面情況下,異常體長度越長受地球曲率的影響就越大,其響應(yīng)結(jié)果表現(xiàn)為與實際地面相符合的弧形狀。介紹了云南福貢-陸良實測大地電磁剖面的構(gòu)造背景、研究進展及意義,從測線的布置、資料的采集和處理方法進行研究,重點研究了ARIMA模型在大地電磁缺失數(shù)據(jù)中的應(yīng)用;分析Niblett-Bostick穿透深度可知研究區(qū)域TM模式深度大于TE模式,整體上平均深度80km;根據(jù)Swift分解計算電性主軸及二維偏離度,發(fā)現(xiàn)電性主軸方向與構(gòu)造走向吻合,低頻部分二維偏離度較高,三維性較強。反演得出福貢-陸良的初步電性結(jié)構(gòu),自西向東可劃分以下電性結(jié)構(gòu)類型:蘭坪殼幔高-低-高層狀電性結(jié)構(gòu)、金沙江殼幔低阻帶狀電性結(jié)構(gòu)、揚子陸塊西南緣殼幔高阻塊狀電性結(jié)構(gòu)、滇中殼幔高-低-中低阻層狀電性結(jié)構(gòu)和滇東殼幔高阻帶狀電性結(jié)構(gòu)。金頂北衙礦集區(qū)下發(fā)現(xiàn)兩個高阻體初步推斷成因是超基性巖漿侵入到地殼淺部的殘留體。大多數(shù)地震發(fā)生在電性結(jié)構(gòu)分界或鄰近低阻的高阻區(qū)域內(nèi),研究區(qū)域內(nèi)可分為五個地震活躍的區(qū)域(金沙江斷裂帶地震區(qū),賓川-程何斷裂帶地震區(qū),姚安斷裂帶地震區(qū),綠汁江斷裂帶地震區(qū)和小江斷裂帶地震區(qū))。
【圖文】：

圖 1-1 地球常見巖石、礦物及其他物質(zhì)的電性特征（Simpson and Bahr，2005）MT 方法所利用的天然電磁場具有很寬的頻率范圍，約為 104Hz 至 10Simpson and Bahr，2005）。根據(jù)其激發(fā)機制和頻率范圍可以將 MT 的頻率來致分為兩類：（1）高頻信號（頻率大于 1Hz）主要由全球范圍的雷電活動產(chǎn)道附近的雷電活動最活躍，隨著緯度的升高活躍程度逐漸降低，在兩極地區(qū)。電離層和地球表面之間對于電磁波來說相當(dāng)于一個波導(dǎo)，大氣層中以雷電出現(xiàn)的電磁場將在波導(dǎo)的上下界面之間來回反射，因此可以傳播到很遠(yuǎn)的地下則以平面波（假設(shè)）的形式產(chǎn)生電磁感應(yīng)。（2）低頻信號（頻率小于 1要由太陽風(fēng)與地球磁層之間的相互作用和磁層內(nèi)部的相互作用產(chǎn)生，這些信強度變化與太陽黑子活動相關(guān)，在太陽黑子活動的高峰期，，磁場變化強烈 信號的幅度將增強，觀測效果將更好；而在太陽黑子活動較弱的時期，號則較弱。但是當(dāng)太陽黑子活動過于劇烈時，電磁場的傳播可能不滿足平面直入射，結(jié)果可能不準(zhǔn)確。在 0.5-5Hz 的頻率范圍內(nèi)，上述兩類場源所產(chǎn)生號均較弱，通常被稱為死頻段，該頻段范圍內(nèi)所采集的 MT 觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量

從而計算得到的 MT 探測深度就可達到數(shù)百公里，所以該部巖石圈的電性結(jié)構(gòu)。的 MT 正反演解釋方法是：假定場源是垂直入射的平面波，設(shè)地或者山地（這決定 MT 正演中的剖面方法），主要采用解析有限單元法（二、三維情況）和有限差分法（二、三維情況）求解（此過程稱之為正演）；采用最優(yōu)化方法（線性算法：阻斯牛頓法和梯度法等；非線性算法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模擬退火法行實測數(shù)據(jù)到模型的求解（此過程稱之為反演）。，目前的 MT 勘探深度越來越大，剖面長度也越來越長，可以，測線在空間上就是一條彎曲的弧線（如圖 1-2 紅色線條所示電磁情況，地球是一個球體，隨著測線和探測深度的增加，地響，應(yīng)該采用層狀球體模型。對于二維大地電磁，當(dāng)測線長度平均半徑（6371km）來說，測線除去地形的影響后可以看作是長度長達數(shù)百甚至數(shù)千公里時，地球曲率也可能帶來影響。料反演解釋時，就應(yīng)當(dāng)考慮地球曲率的影響。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.325

【參考文獻】

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本文編號：2681529