瞬变电磁快速三维正演

为了提高瞬变电磁法三维正演计算速度,一方面,采用矢量有限单元法与积分方程法相混合,使24维单元矩阵的阶数降低到12维,减少大型稀疏矩阵的计算时间,同时增强边界条件的连续性,避免出现伪解;另一方面,引进Flow-through Hankel transform快速计算技术,解决不同收发距的贝塞尔函数重复计算的问题,进一步节省计算时间。研究结果表明:引入矢量有限单元法的混合法和Flow-through Hankel transform快速计算技术不但能保证3维计算精度,而且能提高计算速度。

大地电磁人工神经网络反演

为提高大地电磁非线性反演的计算效率和精度,将人工神经网络引入大地电磁数据反演。神经网络输入为已知地电模型的视电阻率数组,输出为地电模型参数。采用BP算法(back propagation algorithm)进行学习训练,通过信息正向传播和误差反向传播,迭代计算得出神经网络连接权值的最优值;再将训练好的神经网络对未知模型的视电阻率进行反演。对2层和3层大地电磁模型分别建立神经网络并测试反演,研究结果表明:该反演方法能实时准确地逼近真实模型,验证了该方法的可行性和有效性。

积分方程法模拟层状介质中薄板的瞬态响应

瞬变电磁法高维正反演技术发展缓慢,主要是由于正演方法不够成熟,计算速度慢,精度低,达不到反演的要求。文阐明了薄板的定义,采用积分方程法模拟层状介质中薄板的瞬态响应,简化了网格剖分,控制矩阵大小,采取直接解法求取系数矩阵,与均匀半空间的解析解对比验证了该算法和程序的可靠性,通过误差分析体现了该算法的高精度。同时,研究了覆盖层与基岩对薄板响应结果的影响,发现高阻覆盖层和低阻覆盖层对薄板的响应影响都很小,高阻基岩会扩大薄板的响应,低阻基岩会屏蔽薄板的响应。该研究为瞬变电磁二维反演奠定了基础,也为以后生产中薄板解释提供了理论借鉴。

海底钴结壳TEM的响应规律

大洋富钴结壳是潜在的海底金属资源,为了更快、更准确地对海底钴结壳进行勘探,本文研究了其TEM的响应规律。通过分析深海钴结壳的电性和物性特征,说明了瞬变电磁法满足海底探测的物化条件,进而建立探测深海钴结壳的地电模型,证明了本方法应用于海底钴结壳勘探的可行性;采用瞬变电磁全空间理论,计算了深海钴结壳瞬变电磁响应,这为瞬变电磁探测深海钴结壳的反演提供了依据。计算结果表明:海底瞬变电磁测深能很好地探测到海底钴结壳的存在,且异常峰值对应钴结壳的中心在海面的投影位置;深海与无海水情况下的瞬变电磁相比,响应曲线形态变化不大,响应幅值明显增加;地形对探测有一定的影响。

基于系统迭代法的线源瞬变电磁近区正演模拟

积分方程法求解大型稀疏矩阵制约线源近区三维瞬变电磁正演模拟的速度,采用系统迭代法,把整个异常体区域看成一个系统,每个块状异常体在各自区域内形成子系统,单独处理各个异常体,并建立子系统间的关系,从而得到整个系统的值,这样不仅节省了内存和计算时间,而且降低了离散矩阵的条件数,提高计算速度和精度。通过与解析解的对比证明了该方法的正确性,简单和复杂三维体的二次水平电场和垂直磁场瞬态响应计算结果表明:①二次水平电场值反映了三维异常体的电性特征,同时其极值对应异常体的左右边界;②垂直磁场响应反映了异常体的纵向分辨率,曲线随偏移距增加而变缓。

深海热液金属硫化物矿电性结构

深海热液金属硫化物矿位于水深数千米的大洋洋底,其形态、规模及电性参数难为人知,迄今尚未有由实测数据推导其电性结构的研究.依托于＂大洋一号＂,在大西洋洋中脊、西南印度洋洋中脊实施了多次深海热液金属硫化物矿探测试验,实地采集热液金属硫化物矿瞬变电磁响应数据,并对试验数据进行反演分析.分析表明：大西洋TAG（trans-Atlantic geotraverse）热液区及西南印度洋49°4′E,37°5′S热液区内,深海热液金属硫化物矿形似生长于洋壳内的＂蘑菇＂,矿体呈透镜状或似层状结构,分布于热液喷口的卤水池内,电阻率约为0.1Ω·m,规模为50~250m,厚度范围为20~50m;热液烟囱直径为10~50m,周围岩石发生热液蚀变,蚀变岩石电阻率在0.2~0.5Ω·m,以热液通道为中心呈圈层状变化.依据深海热液金属硫化物矿的形态特征及电性参数,矿体的电性结构模型可简化为T型异常体.