本文關(guān)鍵詞：青藏高原北緣相位超象限大地電磁觀測數(shù)據(jù)的模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在大地電磁實測數(shù)據(jù)中,阻抗張量次對角元素的相位值通常位于第一、三象限或第二、四象限,但也會有少數(shù)測點所對應(yīng)的相位值超出了正常象限,這種現(xiàn)象叫做相位超象限。近年來,我們在青藏高原北緣進行的大地電磁測量中,就先后發(fā)現(xiàn)有部分測點存在相位超象限現(xiàn)象,測點中發(fā)生相位超象限的數(shù)據(jù)位于低頻部分,往往在0.1Hz以下。國際上關(guān)于相位超象限現(xiàn)象的報導(dǎo)最早見于上世紀80年代末期,以當時的解釋技術(shù)尚不能對該現(xiàn)象進行定量模型研究,所以僅從理論上推測其為一種畸變效應(yīng)或與地下復(fù)雜三維電性結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于相位超象限數(shù)據(jù)無法被二維各向同性模型所模擬,在早期剖面研究中不得不將這部分數(shù)據(jù)去除。隨著三維各向同性介質(zhì)的正、反演技術(shù)的快速發(fā)展,通過構(gòu)建特定結(jié)構(gòu)的三維理論模型來模擬相位超象限現(xiàn)象成為可能。目前,關(guān)于引起相位超象限現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)以及對實測相位超象限數(shù)據(jù)進行三維反演解釋的研究仍較少見。本文在前人正演理論模型的基礎(chǔ)上,對引起相位超象限的理論模型特征進行了總結(jié)。在畸變分析理論和電流槽效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,通過對近似解析公式的推導(dǎo),將電流槽效應(yīng)理論應(yīng)用于解釋兩種不同的相位超象限現(xiàn)象,并得出初步結(jié)論。隨后對河西走廊北側(cè)小規(guī)模相位超象限數(shù)據(jù)進行三維反演解釋以及對反演模型進行正演驗證,給出了河西走廊北側(cè)引起相位超象限的理論模型以及模型特征。最后,對柴達木測區(qū)大范圍相位超象限數(shù)據(jù)以兩種三維反演策略對其進行解釋,初步得到引起大范圍相位超象限數(shù)據(jù)的三維模型特征。本文主要的研究內(nèi)容和取得的研究成果概述如下:(一)根據(jù)前人對相位超象限現(xiàn)象的三維正演模型研究,我們重新構(gòu)建了四個三維理論模型并計算模型的正演響應(yīng),歸納總結(jié)出在三維各向同性介質(zhì)下引起相位超象限的模型的基本特征。通過對四組正演模型的分析,我們發(fā)現(xiàn)引起相位超象限的模型有一些共同特點,首先都是高導(dǎo)異常體鑲嵌于大型背景高阻體之中,其次是高導(dǎo)異常體通常由區(qū)域高導(dǎo)異常體和局部高導(dǎo)異常體組成,且兩者之間相互連通,最后是相位超象限數(shù)據(jù)都出現(xiàn)在低頻段,這與我們實測數(shù)據(jù)相吻合。從模型的相應(yīng)特征分析發(fā)現(xiàn),阻抗相位出現(xiàn)超象限時所對應(yīng)的電場相位發(fā)生了很大變化,而磁場相位則保持與區(qū)域響應(yīng)特征一致。除了相同點,我們也發(fā)現(xiàn)四組模型中有一處明顯不同,即相位超象限出現(xiàn)的位置與高導(dǎo)異常體位置之間的關(guān)系,一種模型中相位超象限出現(xiàn)在局部高導(dǎo)體正上方,且局部高導(dǎo)體呈S型迂回狀;另一種模型中,相位超象限出現(xiàn)在緊鄰局部高導(dǎo)體的高阻體之上。根據(jù)這個不同,我們初步認為在各向同性介質(zhì)中,相位超象限是由兩種機制引起的。(二)引入畸變分析中的電流槽效應(yīng)進行理論公式分析。電流槽效應(yīng)可以理解為三維高導(dǎo)體中的感應(yīng)電流發(fā)生集中流動而引起的電磁效應(yīng),它包括兩部分:累積電荷部分和磁場感應(yīng)電流部分(分別對應(yīng)于畸變中的電流型畸變和感應(yīng)性畸變)。一方面,感應(yīng)電流在穿過電性間斷面時會產(chǎn)生累積電荷,累積電荷所產(chǎn)生的靜電場不容忽視;另一方面,感應(yīng)電流在局部高導(dǎo)體中流動,電流方向會沿局部高導(dǎo)體形狀改變。這兩方面在特定的情況下都會影響到阻抗相位。由電流槽效應(yīng)的近似解析公式可知,當電、磁場在介質(zhì)中的趨膚深度遠大于三維異常體特征長度時,累積電荷所引發(fā)的靜電場是電流槽效應(yīng)主要組成,此時相位異常只可能出現(xiàn)在局部高導(dǎo)體旁的高阻體上方,對此,我們構(gòu)建了專門的理論模型進行驗證。當電流在局部異常體內(nèi)高度集中,而且當局部異常體中電流方向與區(qū)域電場極化方向顯著不一致(如發(fā)生反向)時,感應(yīng)電流引起的感應(yīng)型畸變就可能在高導(dǎo)體上方引起相位異常。(三)利用成熟的三維反演程序Wsinv3DMT和Mod EM,我們對河西走廊北側(cè)相位超象限數(shù)據(jù)進行三維反演解釋。在理論模型的指導(dǎo)下,我們對得到的反演模型進行了正演驗證工作,并建立了符合河西走廊測區(qū)情況的三維理論模型。該測區(qū)引起相位超象限的模型特征為:首先是高導(dǎo)異常體為反向的L型,且鑲嵌于高阻體之中,高導(dǎo)體由對應(yīng)于巴丹吉林沙漠的區(qū)域異常體和小范圍的局部異常體組成且兩者相互連通,在緊鄰測點西側(cè)還存在一個孤立的小型異常體,該異常體起到對反L型高導(dǎo)體引起的相位超象限范圍起到一定的影響。(四)柴達木北緣測區(qū)中有接近一半的測點出現(xiàn)了相位超象限,對該區(qū)進行三維反演工作時,我們首先對整個測區(qū)進行三維反演,以獲得一個突出整體特征的模型,再將測點按南北方向分13條測線分別進行三維反演,由于對測線進行三維反演時所參與的測點數(shù)少,區(qū)域范圍小,可以構(gòu)建更加精細的核心網(wǎng)格,所以測線反演的結(jié)果能夠補充模型的細節(jié)。不通過這兩種方式的反演,最終我們得到了該區(qū)能夠不同程度擬合相位超象限數(shù)據(jù)的兩種模型的特征。通過測區(qū)和測線三維反演結(jié)果對比,我們以測區(qū)反演模型為基礎(chǔ),對15個高導(dǎo)異常塊體依次驗證,發(fā)現(xiàn)只有部分埋深不超過15km的高導(dǎo)異常體對相位超象限數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響;初步劃分出了引起這一地區(qū)相位超象限現(xiàn)象的區(qū)域構(gòu)造(即柴達木盆地)和局部高導(dǎo)構(gòu)造。但由于反演并未對所有超象限數(shù)據(jù)進行完全擬合,所以對于該區(qū)的研究仍要繼續(xù)進行。
【關(guān)鍵詞】：大地電磁測深 相位超象限 三維反演 電流槽效應(yīng) 河西走廊 柴達木盆地
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地質(zhì)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.325
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-13
• 第1章 引言13-21
• 1.1 大地電磁測深資料解釋的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2 大地電磁相位超象限數(shù)據(jù)研究及意義15-21
• 第2章 大地電磁測深的基本原理21-37
• 2.1 地下介質(zhì)電阻率特性21-22
• 2.2 場源與假設(shè)條件22-23
• 2.3 麥克斯韋方程23-27
• 2.4 傳輸函數(shù)27-29
• 2.5 畸變分析29-32
• 2.6 數(shù)據(jù)采集與處理32-37
• 2.6.1 野外采集裝置32
• 2.6.2 數(shù)據(jù)處理方法簡介32-37
• 第3章 三維各向同性介質(zhì)正反演原理37-43
• 3.1 有限差分三維正演37-40
• 3.2 三維反演方法40-43
• 第4章 青藏高原北緣相位超象限數(shù)據(jù)的分布與特征43-55
• 4.1 相位超象限測點位置分布43-49
• 4.1.1 河西走廊北側(cè)44-45
• 4.1.2 柴達木北緣45-49
• 4.2 測區(qū)地質(zhì)背景及測點所處地層介紹49-55
• 4.2.1 河西走廊50-51
• 4.2.2 柴達木北緣地區(qū)51-55
• 第5章 相位超象限數(shù)據(jù)的三維各向同性介質(zhì)模型研究55-85
• 5.1 電流槽效應(yīng)及近似解析公式推導(dǎo)55-60
• 5.2 相位超象限的理論模型研究60-66
• 5.2.1 理論模型重建與響應(yīng)特征60-63
• 5.2.2 用電流槽效應(yīng)解釋相位超象限的模型驗證63-65
• 5.2.3 引起相位超象限的模型特征65-66
• 5.3 河西走廊北側(cè)相位超象限數(shù)據(jù)的模型研究66-73
• 5.3.1 三維反演與模型特征66-69
• 5.3.2 引起相位超象限的異常結(jié)構(gòu)分析69-71
• 5.3.3 抽象模型71-73
• 5.4 柴達木北緣相位超象限數(shù)據(jù)的模型研究73-85
• 5.4.1 按測區(qū)和測線三維反演73-78
• 5.4.2 按測區(qū)和測線三維反演結(jié)果模型對比78-81
• 5.4.3 引起相位超象限的異常結(jié)構(gòu)分析81-85
• 第6章 結(jié)論與討論85-89
• 6.1 取得的主要研究成果和認識85-86
• 6.2 存在問題與下一步研究方向86-89
• 參考文獻89-95
• 附錄95-109
• 致謝109-111
• 作者簡介111
• BRIEF INTRODUCTION TO THE AUTHOR111-112
• 碩士期間參與項目112
• 碩士期間發(fā)表論文112

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本文編號：491764