（固体地球物理学专业论文）瞬变电磁虚拟波场高分辨成像技术研究.pdf

摘要 瞬变f b 磁测深的波场变换方法技术的研究，是目前在该领域研究的前沿课题。随着 瞬变电磁法方法的不断发展，人们越米越天注波场变换、电磁偏移成像以及偏移与反演 榭结合的研究方法。经过长期的研究，以上方法都取得了蓖人进腱。这螳方法从波场的 角度，拓展和丰富了瞬变电磁场的内涵，使得从实测资料中提墩剑常规瞬变电磁法提取 不到的，对地下f _ i 标体成像史有利的信息成为可能。 本义从麦兜斯托方程出发，建。妒以人【l i l 线源为荜础的时域瞬变响应孑虚拟波场的对 应关系。从数学角度上讨论了波场变换式的第类算千方程的小适定性。在前人研究的 基础l ，提： 了从瞬变电磁场到波场的优化算法。在进行波场反变换的过程中，将正则 化算法用f 逆变换过程的计算巾，通过采用偏差原理和n e w t o n 迭代格式选出最优的i f 则化参数，使得反变换所得剑的波场稳定、可靠。解决了积分系数过多而广：生的欠定方 科鲣i 的闷题，时改善了第类算j f 方程的硝 适定性。理论计算农l 烘变换得到的“波 场”，不仅满足波动方程，具有传播、反射、透射特征。 在前人研究的琏础k ，对已有波场数拆；进行高密度计算，使得彳l ：波场变换后得到的 数据分辨率殳t 岛。通过理论模璎的计算，证明该方法对l j 标体成像史为精确，进而提高 瞬变f 乜磁数据处理精度。 通过对理论模型计算和实际资料处理，证明了本义提出的办法和思路是j f i 确的，该 方法t ，j 以增灶瞬变电磁法谚 别地f 电性分界嘶的能力，使瞬变 乜磁法对地精细勘探成为 町能。 关键词：瞬变l 包磁法，波场变换，正则化算法 a b s t r a c t t h es t u d ya b o u tw a v e - f i e l dt r a n s f o r mi ne l e c t r o m a g n e t i cs o u n d i n gi st h ea d v a n c e d s u b j e c ti nt h ef i e l d a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h et r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d ，w e p a ym o r ea t t e n t i o ni nw a v e f i e l dt r a n s f o r m ，p s e u d o s e i s m i ci n t e r p r e t a t i o n ，e l e c t r o n m a g n e t i c m i g r a t i o ni m a g i n ga n dt h ec o m b i n a t i o nm e t h o do fm i g r a t i o na n di n v e r s i o n b yal o n g t e r m r e s e a r c h ，n o wt h em e t h o d sa b o v eh a v eo b t a i n e dt h ei m p o r t a n td e v e l o p m e n t a c c o r d i n gt ot h e m e t h o dw eh a v ed e v e l o p e da n de n r i c h e dt r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cf i e l dc o n n o t a t i o nf r o mo n e s i d eo ft h ew a v e - f i e l d ，c a no b t a i nt h em o r ea d v a n t a g e o u si n f o r m a t i o nt ou n d e r g r o u n dt a r g e t b o d yi m a g i n g ，w h i c hc a nn o tb eg o tf r o mt h ec o n v e n t i o n a lt r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d i n t h i sa r t i c l e w eh a v ef o u n d e dt h ec o i n c i d e n c er e l a t i o nb e t w e e nt i m e d o m a i nt r a n s i e n t e l e c t r o m a g n e t i cr e s p i n s ea n dp s e u d o t i m eb a s e do nt h el a r g el o o ps o u r c ea c c o r d i n gt ot h e m a x w e l lf u n c t i o n s d i s c u s s e di l l - p o s e dp r o b l e mo ft h ef i r s tc a l c u l a t o rf u n c t i o ni nw a v e - f i e l d t r a n s f o r mf u n c t i o n sf r o mo n es i d eo ft h em a t h e m a t i c s a c c o r d i n gt ot h ef o r m e rs t u d y ，w eh a v e i n t r o d u c e da no p t i m i z e dc a l c u l a t i o nm e t h o do fw a v e f i e l dt r a n s f o r mf r o mt h et r a n s i e n t e l e c t r o m a g n e t i cf i e l di n t op s e u d o - s e i s m i cf i e l d d u r i n gw a v e f i e l di n v e r s et r a n s f o r m a t i o n ，t h e n o r m a l i z a t i o na l g o r i t h mh a sb e e na d o p t e d ，o p t i m i z i n gn o r m a l i z e dp a r a m e t e r sa r es e l e c t e db y t h ed e v i m i o nt h e o r ya n dt h en e w t o ni t e r a t i v ef o r mt om a k et h et r a n s f o r m e dw a v ef i e l ds t a b l e a n dr e l i a b l e b yt h i sm e t h o dw ec a nd e a lw e l lw i t hi l l - p o s e dq u e s t i o nc a u s e db yl a r g ea m o u n t o fi n t e g r a lc o e f f i c i e n t sa n dd e p r e s si l l - p o s e dp r o b l e mo ft h ef i r s tc a l c u l a t o rf u n c t i o n t h e t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o ni n d i c a t e d ：t h ef i c t i t i o u sw a v e - f i e l dt r a n s f o r m e db yt h i sm e t h o dn o to n l y s a t i s f i e sw a v ef u n c t i o n s ，b u ta l s oh a st h ed i s s e m i n a t i o n ，t h er e f l e c t i o na n dt h et r a n s m i s s i o n a c c o r d i n gt ot h ef o r m e rs t u d y c a l c u l a t i o no ft h ew a v ef i e l dd a t aa l r e a d ye x i s t e dt h r o u g h t h ee n c r y p t i o n a f t e rt h ew a v e f i e l dt r a n s f o r mo b t a i n st h em o r eh i g h e rr e s o l u t i o nd a t a r e s o l u t i o n b ym e a n so ft h et h e o r e t i c a lm o d e lc a l c u l a t i o n ，p r o v e dt h a tt h i sm e t h o di sm o r e p r e c i s e t ot h eg o a l i m a g ef o r m a t i o n ，t h e ni n c r e a s e s t h et r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cd a t a p r o c e s s i n gp r e c i s i o n b ym e a n so ft h et h e o r e t i c a lm o d e lc a l c u l a t i o na n d t h ea c t u a ld a t ap r o c e s s i n g ，w ep r o v e d t h a tt h em e t h o di sr e a s o n a b l e ，a n db yt h i sm e t h o d ，w em a ys t r e n g t h e nt h er e c o g n i t i o no f u n d e r g r o u n de l e c t r i c i n t e r f a c ei nt r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d ，a n dm a k ei tp o s s i b l et o m a k ef i n ee x p l o r a t i o n k e yw o r d ：t r a n s i e n te l e c t r o m a g n e t i cm e t h o d ，w a v e f i e l dt r a n s f o r m ，n o r m a l i z a t i o na l g o r i t h m 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导f ，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文l f l 已经注明引j 1 j 的内容外，对沦义的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文r f l 以明确方式标明。本论义中不包含任何 末加明确注明的他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论义作者签名： 猫军 工护o 年jhz z - i 1 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权门属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及i | l 请利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文! 卣接相火的学术沦文或成 果时，署躬单位仍然为长安大学。 ( 保密的论义在解密后应遵守此规定) 沦义f 1 ；者签名：弓zl 军 蝴龇如个 2 - a 口罗 年， zf _ 1 乃吵年广月吆日 k ：；：人学坝i ：! 位论义 1 1 瞬变电磁法简介 第一章绪论 瞬变电磁测深法足一。种时| 白j 域电磁法，它足利用阶跃形波 乜磁脉冲激发，利用不接 地线向地卜发射次场，在一次场断f 乜后，测量感心一次场随时i 日j 的变化，来达到寻 找符种地质标的一种地球物理勘探方法f l - 3 l 。 瞬变电磁法的测最原理是利刚不接地回线( 或电偶源) 向地卜发送次脉冲磁场( 或 电场) 。在一次场消失后，涡流才i 能莎即消失，又产，l 三一个衰减的一次场向地下传播。 祖! 地表刚接收线嘲接收：次磁场，该二次磁场的变化，将反映地f 介质的i 乜性情况，在 接收s j l , t , 按4 t ；，宁武朔州段走向近s n ，而朔州平鲁段转为n n w 向为一l - 。总体看，该 向斜为一f i 对称向斜，东翼陡，倾角一般3 0 0 5 0 0 ，局部近直。口或倒转，而上l 断裂也较 发育；而两翼较缓，倾角一般1 0 0 以下，断层也4 i 人发行。 平朔矿位于! j 。武煤i 十1 的北端，而：i = 区又位于平朔矿区的尔北部，i 天l 此区内地层、 构造等均受到宁武向斜的控制，地层倾角甲缓。 本区含煤地层丰要为石炭系山两组( c 3 s ) 平l l 石炭系i i l 太原纠【( c 3 t ) 地层，以灰白、狄 黄色砂岩和灭料为t ，央煤系地层，可采煤层为9 4 和l l4 煤层，埋深一般f i 超过2 0 0 m 。 4 2 2 区域构造 本区位于宁武煤田的北部，地表大部分被新生界地层覆盖，属典型的黄上丘陵地貌。 在本i x 的北部舷近煤层露头处以及l x 内各人沟符的底邴仃= = l ：盟地层露。【x 内由卜至f 二发 行彳j 奥陶系i ：统h 5 家沟约【、孑i 炭系- | j 统本溪组、j ：统人原组、_ 叠系下统t h - i ) t i 组、下石 盒f 组、卜统1 - 石盒子组以及新q 三界第三系静乐组和第四系中、i ：更新统、全新统地层。 宁武煤 h 位于i lj p 可台背斜北中部，新华夏第i 隆起带的i f l 段，为i ij i ) t i 新华复多。型构造瓮 地的组l 成部分，腱们i 于吕梁地块、 台占陆、内蒙占地轴之m 。 - f 湖矿i x 位f 宁武煤f l 的北端，三面环i i j 。矿区断裂构造多发育在尔南部边缘一带， 丰【l 水沟断层从峙峪【x 穿越并形成一组断裂带。远离担水沟断层向矿区内部，不仪断层密度 小，而u 断距也较小。 4 2 3 水文地质概况 宁武煤以宁武向斜为主体构造，地形总体呈中部高，南北两端低之趋势。以宁武 南分水岭为界将地农水体分为两个不同的地表水系，分水岭南属汾河流域，为黄河水系； 分水岭：i l y , j 桑1 ：河流域，属海河水系。以朔州甲原南部e j 庄i 域陀大断裂为地下水相 对隔水边界，将宁武煤阳划分为南北两个独立的水文地质单元。南部属下马圈泉域，北 部属神头泉域。 平朔矿l x 何_ j - j 。武煤h 1 北部，西、北、东三面环，南j 朔州冲移w 原相接，全i x 第网常j , ij i l 实例 呈北高南低并向南敞 f 的箕肜瓮地。矿区属低i 丘陵区，多被新生界所覆盖，冈侵蚀切 割作用形成梁、峁黄 ：离原地貌。沟谷旱“v ”? 彤发育。 区内隔水层l i 婴仃彳i 炭系中统小溪纰隔水层和第三系 ：新统隔水层。本溪组隔水层岩 性为泥岩、钒i ：质化i 彳i i i ! ，砂质泥岩等，层位稳定，延续性强，为区内：卜要的隔水层；第：i 系上新统隔水层岩。阽以棕红色桃上、亚粘土为主，全区分析j 较广，隔水，h ：l - j 匕良好。 区域地下水的补给水源卜要为人气降水，其次为地表水。j f 朔矿i x ：东、北、两- i 而 环山，奥陶系灰7 j “泛露，是灰岩含水层的补给i 蔓。瓮地q j 基岩之l 新牛界广泛分斫j ， 尤其是1 ：新统红。l j i 对大气降水的渗入起剑阻隔作用，只有在土层较薄或有基岩出露的 沟谷地；带，方可冉接狭得人气降水的渗漏补给和地表径流补给，能顺层侧向补给。 4 3 工区地球物理勘查条件 本勘查区地表起伏f i 大，相对i 岛筹一般彳i 超过5 0 m 。表层主要为第四系黄， ：覆盖， 厚度一般4 i 超过2 0 m ，卜伏地层 i 要为第：系砂砾崭层、- 二叠系砂泥崭火煤系、石炭系 砂泥岩夹煤系地层及奥陶系灰岩地层。区内f 乜性特征依捌标本实测彳 到，再地层f 乜性参 数见表4 1 。 表4 1 岩层电性特征1 4 9 1 编号岩性深度( m )l 乜窿【苹( q m ) 1灰色柑砂_ 1 0 4 8 2 1 0 4 9 6l3 0 8 7 7 6 2 深灰色w 匕i 干i l i 1 0 8 2 7 1 2 8 3 71 3 6 7 3 18 3浅灰色泥岩1 3 0 2 1 3 1 0l2 0 4 3 7 7 4 灰色细砂z 13 5 5 13 6 9 1 3 4 3 l5 5 5 深灰色泥譬 1 6 4 3 1 6 5 812 8 0 4 6 4 6 媒1 6 5 3 1 6 8 5l4 0 9 3 8 0 7 深狄色沈岩 1 7 7 6 0 1 7 7 6 5l2 6 0 4 8 6 8黑色碳质泥岩( 含煤层)1 8 7 1 5 1 8 7 2 2l3 9 3 6 7 4 9 深灰色泥岩 1 9 1 5 0 一1 9 1 2 0 l3 6 4 8 3 4 1 0煤1 9 9 1 0 1 9 9 1 8l3 6 6 5 6 4 1 1 深从色含碳泥岩 2 0 2 5 2 2 0 2 6 0l2 8 2 3 7 2 1 2煤2 0 4 6 2 0 4 713 5 6 7 5 5 从电参数资料分析，各地层7 矿干iq j , l ；t 率差异较小，难以引起i p j l i 的i 乜m 牢h r 常， 当地下煤体局部被采出后，在岩体内形成一个有一定规模的空间，使周围的应力平稳状 态遭受破坏，产生局部的应力集中，采空区顶板在上覆岩层压力的作用下，发尘变形、 断裂、位移、冒落，形成的冒落带、断裂带、变形弯i t t l i 特，其影响范f r 嗣比原采窄i x 要大， 且直接影n 向其电性分斫i 状况，形成个高阻电性体与i | ；1 7 i 【l f # 形成较| 】砬的差异。扫：地 下水的充填及地农水沿裂缝向采窄l 天渗漏，其电阻【牢将明娃发，扛变化，形成一个低耻l 电 长安大学碰学位论文 性体，也与围岩电性形成较明显的差异。这样就为本次采空区的勘查提供了前提条件。 44 工作方法 441 仪器设备 工作使用美国z o n g e 公司产品g d p 3 2 1 1 电法工作站。它几乎具各了所有常用的 电源和磁源电测的功能，主要有；大地电磁、瞬变电磁及常规的交直流电法等。 圈4 2 仪嚣设备 442 方法选择 考虑到工区的实际地形情况及所需探测的地质体，采用瞬变电磁法进行探测。瞬变 电磁法属时间域电磁感应方法。如果地下没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡 过程；当存在良导体时由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流| 三i 维持一次场 的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现地下导体的存在。 工作中根据实际试验情况采取大回线源测深装置。大回线装置的发射边框采用边长 较大的矩形回线，接收边框采用小型线圈( 或探头) 沿垂直于发射边框长边的测线逐点观 测磁场分量d b 胁值。由于该装置采用几百米边长的发送回线，且发送源固定因此可 加大电源功率。这种场源具有发射磁矩大，场均匀及随距离衰减慢等特点。这种装置一 日铺好回线后，可在线框内一定范围内直行测量，因此工作效率高，成本低。该装置适 合于要求较高的精细探测。 根据该工区附近的采空区的埋藏深度和厚度情况，结合瞬变电磁特点选择大定源 回线装置发射线框根据试验结果选定，测线间距2 0 m ，测点间距2 0 m 。采用专用瞬变 电磁探头接收。 * 口 用安例 443 资料采集方法及参数 工作区处在中纬度区，应避免天电引起的电磁噪声1 扰，野外各种噪声观测，一般 要求小于o5 v 。在工作开展之前要求进行噪声测量，确定人为噪声电平上限以提高 采集数据可靠程度。本次数据采集_ t 作采用1 2 8 次叠加：摹频选用1 6 h z ：为了保证有 一定的发射磁矩，选择发射回线为3 0 0 m 2 0 0 m ；数据采集选用7 0 k h z 的低频探头，使 得所采数据重复性好。 45 瞬变电磁数据处理结果及分析 451 异常区分析 根据地质资料，本区由下至上发育有奥陶系上统上马家沟组、石炭系中统本溪组、 上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组以及新生界第三系静乐组 和第四系中、上更新统、全新统地层，除下部的奥陶系上统上马家沟组为荻岩，上部第四 系为土壤、岩砾、中粗粒砂岩、粘土、亚粘土外，其它各层大都是由砂岩、砂质泥岩、泥 岩和煤层等组成。本次对瞬变电磁成果的分析基于高阻异常反映未充填的采窑区，而 低阻异常则指示已充填、含水的采空区的依据。以下对工作成果加以说明。 图43 是东露天测区2 0 0 线的视电阻率一深度断面图，在1 2 0 米t o o 米深度 j 现低阻 异常。异常特征与己知采空区相似断面显示条带状的低阻异常，异常深度与煤层埋深接 近，在层状低阻异常带中有幅值更低的局部低阻异常。5 5 欧姆米等值线圈定的范围在 3 2 0 - 9 0 0 点之间。其项面深度与一煤层相近，推测是可能是由充水采空区或煤系地层富水 引起。 磊i | i 巨薹甏 。l 弁一需石= ：笤。( 。么祭j 圈4 3 东露天2 线瞬变电磁视电组率断面匿 从视电阻率与深度断面图上可以看出所有测线削面视电阻率起伏较大，横向与纵 犀 长安大学硕士学位论文 向地层电性变化大，视电阻率的变化范围几十欧米到几百欧米。总体表现为：地表为 黄土覆盖层，视电阻率较高，基底电阻率较高。 异常断面特征也与已知采空区有差异，虽有层状低阻特征，但低阻范围较大，横向电 阻率变化较小，推断应是煤系地层富水的反映，在基岩出露的麻地沟沟谷地带，煤系地层 直接获得大气降水和地表径流的渗漏补给。补给方式为顺层侧向补给，使得煤系地层富 水性增强。综上所述，本区低阻异常应该是由煤系地层含水较多引起。 4 5 2 波场变换方法分析 把所测的值分别进行波场变换。变换后的虚拟波场形态良好，图4 4 所示为2 0 0 线 2 2 0 号测点进行波场变换后得到的波形。 1 2 b 4 蔫。 0 4 b 0 0 1 1 10 0 10 11 被场时问( ；) 圈4 42 0 0 线2 2 0 号点波场变换结果 由图可见，波形在波场时间为0 o l 到0 0 3 处以及在0 2 到0 4 两处存在明显的幅值 变化，可以推断出，在2 2 0 号点分别在这两处电阻率变化比较大。 图4 5 为2 0 0 线经过波场变换结果。对比图4 3 和图4 5 可以发现，在2 2 0 点到9 0 0 点之间均存在自上而下的电阻率横向变化的情况，且均是由高到低再由低到高这一过 程，只是电阻率变化的程度不同。由图4 3 可以看到在7 0 0 点到9 0 0 点之间，地层在1 0 0 米深度上下电阻率变化剧烈，这一点在图4 5 的波场变换结果中就有体现。同时，在3 8 0 点到6 8 0 点之间，地层在1 0 0 米深度上下电阻率变化相对缓慢，同样在波场变换结果中 我们可以发现，波场振幅相对较小，这样正印证了波场变换的实用性。在图4 3 中在深 度为2 0 0 到3 5 0 米之间电阻率有一个由低到高的过程，在波场变换结果中同样可以看到 第口章应蛮倒 这样的信息。且振幅随着视l 乜阻率变化的幅度略有差异。 r ij i l i | 1i j i 。扪 j 。 ：j m m 目 圈4 52 0 0 线波局变换结果 由罔可见，波场变换的结果与视电阻率一深度断面图非常吻合，这样就为后面波场 的延拓成像提供，有力依据。但同时存在一些问题，波场曲线形态与反射地震中地震子 波的传播特征很相似，但“子波”随偏移距的变化、衰减要比地震波快得多。离发射 源越近，了波延续时间越短振幅越大，对距离的分辩苹较高；随着传播距离或传播时 间的增大由于大地的滤波作用，子波的延续时间加长，且变得宽缓，对距离的分辩率 降低。或者说，高频成份相对低频成份有较大损失。变换波在均匀半空间介质中以常速 传播，其传播速度水随偏移足巨变化仪与半空间的电导率有关。在虚拟波动场中，地层 电导率越高，场最的波形也就越宽。 由于人地中感应位移电流环随时间打大。所以，无论场点在供电线嘲的近区还是远 区，在多数时间里，场点都处于感应电流环的近场区，所以偏移距越大波形就越宽。 由于在商导电介质睾，感应电流环宽展的速度慢，它对场点的有效辐射的时间长，所以 电磁场量的波形也就越宽。 深 度 f ，”、 。3 恐矗i 丁磊f 五丁i i 磊。 囤4 6 东露天1 0 2 0 线的视电阻率一激断面图 一 一 一 蔫h 月 一 | 曼 长安太掌碰学位论文 图4 6 是米露天测区1 0 2 0 线的视电阻率一深度断面斛在2 6 0 号点3 2 0 号点的1 0 0 米 - 2 0 0 米深度出现低阻异常。异常深度与煤层埋深接近在层状低阻异常带中有幅值更低的 局部低阻异常。从视电阻率与深度断面图上可以看出，测线剖面视电阻率起伏较大祝 电阻牢的变化范围几十欧米到儿再欧米。 百” e 一一一_ 。一 _ _ _ 一i - 0 o2 0 3 蔫 04 _ f 占 圈4 7 三堆庸量效果田 圈4 7 是东露天矿区1 0 2 0 线至1 2 6 0 线，2 6 0 点到5 0 0 点经过渡场变换后最终结果 的三维成像效果图，被场值颜色为蓝色和红色的部分便为虚拟波能量商的区域即虚拟波 场的波峰和波谷。 由图可见，虚拟波场狸渡场时间的早期以及晚期各有一次跳动，说明这时所对应的 底层电 且率有较大的变化，对比2 0 0 到3 8 0 测线电阻率剖面图发现这两处确实均有电 阻率明显变化。 啪伽6 0 0 a 置 a 1 02 04 t 譬悟 镕日应用实 ( b ) 圈48 三维戚像切片效果图 ( a ) 镕a 号进行”片：沿线号进行日片 图48 是东露天矿区2 0 0 线至3 8 0 线，5 2 0 点割7 0 0 点经过波场变换后最终结果的 三维成像切片效果图。由罔48 可以看到沿点号和线号两个不同方向看出波场变换后的 结果，可以发现经过波场变换后的结果清晰地分辨出了地层中两个界面的位置。 通过本章对山西平鲁煤矿采空区的实际资料的处理，t e m 波场变换结果直观、清 晰地反映出地下介质的电性分界情况通过高密度波场变换的计算方法，可以清晰地分 辨出地层中薄层的情况弗且和实际地质情况吻合很好，这也证明r 本文算法的有效性 和可靠性。 * 自h h k 安人。硕 学化论文 第五章结论与展望 研究瞬变电磁法波场变换，是当今地球物理界研究的前沿课题。如何直接乖1 j l j 瞬变 电磁实测资料，通过一定的转换关系，把扩散场数据变成虚拟波场数据，币1 j 4 1 数学七的 处理办法，提取 ji u 磁响应中与传播有关的特征，压制或去除电磁波传播过程中与频散、 衰减有天的特征。将瞬变电磁场n 勺求解问题转化为波动方程的求解i u j 题，是本文研究的 思路。 5 1 结论 ( 1 ) 本文系统闸述了瞬变电磁测深法的波场变换的原理。从理论i ：分析了波场变换的 实质和有关的特征。 ( 2 ) 详细地论述了从瞬变场剑波场的优化算法。将j f 则化算法用+ j ：逆变换过程的计算 中，通过采用偏差原理和n e w t o n 迭代格式选出最优的订i 则化参数，使反变换得至0 稳定、 可靠救波场。通过埘数值计算结果，证明了改方法的有效性固j 实 j 性。 ( 3 ) 讨沦了水平层状介质卜的波场变换的数值模拟结果。虚拟波场f l i 每一介质中的传 播速度1 i 仅与本介质的电导率有关，而上i 还受相邻介质电导牢的影响。 4 ) 根据已知鼢波场变换方法技本，在此基础上，通过对原始数拟炽! 密等一系列汁算 力法，得到波场变换的高密度计算结果。 ( 5 ) 月j 本义提 f 的方法对各种模型进行了数值计算，m 时对野外实m ：资料进行了处 理。处理结果发l 凋，本文提出的烬变电磁虚拟波场变换法理论及方法足j f 确的，在实际 中的应j j 是非常有敏的。 ( 6 ) 从理沦和实验两个方面证明了瞬变电磁虚拟波场波场特性的存红：。 通过模j 聘计算表明；这鼬变换得到的虚拟波场，不仪满足波动办程，赶且还类似于 地震r 波一样，具柯传播、反射、透射特征。 5 。2 研究展望 我国经济快速增长对自然资源的需求量越米越人，一些雨要的f 】然资源町持续利用 和保护方i i 【i 矿【f | f i 前f - f 峻的挑战。人| 1 过多与资源十| 1 埘紧缺的矛盾足1 1 1 经济发展过程 中的对罐本矛侨是中围经济发展的长期制约洲素和持久的j k 力。这止匕问题的解决， 已成为实现持续发展的迫切任务。作为解决一l 述问题的主要科学艇础，地球物理探测技 第章鲜i 论2 j 艘掣 术i f 而临苻自，j 所术彳r 的发展机遇平i i j m 峻的社会挑战。地球物理探测技术必须依托fj 已的 科技实力，不断史新和f ：寓已有的姗以体系，要再：为资源及其持续利川力i f i j ，提供l i i 确 的理论指导和切实町行的技术打 施卜狠卜功犬，寻求突破，以保证困 屯经济持续、快速、 健康发展。 近q i 柬，随蓿勘探i ：作的4 i 断深入，1 h 于我间两部足各类矿产资源的富集i 遥，但两 部海拔高，儿人部分址i i i 【x ，严最地影响了地球物理办法的找矿效果。i 6 ，j ，我 删常川 的地球物理探测方法在分辨率上4 i 能满足实际工程需要，迫切要求发展出些新的探测 方法。 我们提m 的高密度波场变换办法就足基于上述原因。并且，其极具f 1 丁场发展6 仃景， 这项研究成果的取社 ，将会很好的解决波场变换l f i 采样i i i j l l 隔人，采样率低的i 口j 题，l 叮以 为解释地层巾薄层的问题捉供有力的保障。 由j 】：该项研究足项探索性研究，很多：i ：作还有待遇进步深入进行，后面我们还 应进一步采取措施摊- ：五波场变换的精度，f 4 时将已有的波场时问向f j 订、f 柚历延长，这样 就为我们各种仪器的采集数击| f ；服务，使这种力法j 啦川更加广泛。 k 宜人学颂i j 学化论文 参考文献 1 朴化荣电磁测深法原理 m 北京：地质山版社，1 9 9 0 2 令貅，冯兵1 ；, z l lj 地球物理摹础敦祥( 上) m 曲安：陕p l i 人【心教育版利：。2 0 0 3 3 李貅瞬变i 乜磁测深的理论与麻川 m 州安：陕阳科学技术出版朴，2 0 0 2 4 牛之琏时间域l 乜磁法原理 m k 沙：中南i ：业人学f j j 版卒十，1 9 9 3 5 方文藻，李予圈，令貅瞬变电磁测深法原理 m 曲北l ：业人。版 p ，1 9 9 ：3 6 傅良魁l ：编应川地球物理教稗l 乜法放射性地热 m 地质版社，1 9 9 1 7 何继善电法勘探的发展和展望 j 地球物理学报，1 9 9 7 8 薛l l 司强，米建平，李貅川瞬变电磁法识别地卜电性分界面 j ，煤田地质j 勘探，2 0 0 3 9 李貅，薛闰强，术建平等从瞬变电磁场剑波场的优化算法 j 地球物理。报，2 0 0 5 。 1 0 李貅，全红盘f j ，许阿祥等瞬变l 【 磁测深的微分电导成像煤 h 地质。j 勘探。2 0 0 3 i i 李貅，薛f q 蚀，郭文波瞬变叱磁法拟地震成像研究进展地球物理。进展2 0 0 7 1 2 李貅瞬变l 也磁虚拟波场的二维曲i 斫延拓成像研究 d 博 ：学何论文，阳安交通人学， 2 0 0 5 1 3 李貅，薛n 倔一种彳r 发腱i 狮景的隧道及井巷超前颅报技术 j 叫宜i ：程学院学报 2 0 0 2 2 4 ( 1 ) 1 4 李貅，郭文波，占月建平瞬变i 乜磁测深快速拟地震解释方法及麻川效果 j 曲安i ：科学 院2 0 0 1 2 3 ( 3 ) 1 5 薛l 刻强，李貅，朱建甲郭文波同线源瞬变电磁成像理论分析1 0 数值计算 j 地球物理学学报 2 0 0 4 4 7 ( 2 ) ：3 3 8 3 4 3 1 6 薛圈强，朱建平，李貅水平层状介质卜瞬变l u 磁成像办法 j “安交通人学学报( 自然 版) 2 0 0 3 ，3 7 ( 2 ) ：2 1 5 - 2 1 8 1 7 薛闽强，李貅，朱建平从瞬变i 乜磁测深数据向平面波场数据的笆效转换 j 地球物理学 报，2 0 0 6 1 8 郭文波，李貅薛尉强瞬变【乜磁快速成像解释系统研究 j 地球物耻。一报2 0 0 5 4 5 参考义献 1 9 陈本池，李会铭，心风制瞬变i u 磁场的波场变换算法彳i 油地球物理勘探，1 9 9 9 2 0 陈本池，n ) x l i , t ，夸金铭瞬变i 【i 磁场的波场变换形究，物探j 化探，1 9 9 9 2 1 陈本池，李金铭，剧风桐瞬变i 岜磁场拟波动方科偏移成像 j 石油地球物理勘探，1 9 9 9 2 2 黄俊革，阮i 1 尧，鲍光淑摹。r 有限单元法的一i 维地i 【! 断晡l 乜脚i 率反演 j 中南人学学报，1 9 9 7 2 3 嵇艳鞠，林君， i 忠瞬变l 乜磁接收裟越对浅层探测的畸变分析1 j 数i i i i i 除 d 地球物删，进 展，2 0 0 7 2 4 唐新功，曲j 文莨，严良俊多个一：维薄板瞬变i u 磁响应的比较i j 沮：汉石油。誓院学报，1 9 9 9 2 5 唐新功，阿j 义：丘，m 良俊瞬变i 乜磁法对地卜4 i 同f 口胃多个- i i 湾板探测i l j j 的研究物探j 化 探。2 0 0 4 2 6 庸新，明文! j ：，严良俊层状地层中：维薄板的瞬变l 也磁响廊石油地球物理勘探，2 0 0 0 2 7 邓晓红定线源瞬，叟i u 磁：维井常特f - 1 l j z ：反演，物探化探计算技术，2 0 0 7 2 8 门述，陈明乍，傅彳 i l j 瞬变电磁场的直接时域数值分析，地球物理学报，2 0 0 2 2 9 肖庭延，丁i 慎根， i 彦匕，反i - u j 题的数值解法 m 北京：科。7 ：i lj n i q ：，2 0 0 3 1 - 3 5 3 0 阢自尧，熊彬，徐世浙，维地电断面电阻率测深有限元数值模拟地球科 3 1 肖庭延，p 映根，i 彦匕反0 | j 题的数值解法北片( ：科学n ”扳社，2 0 0 3 1 4 3 1 5 3 3 2 华军，蒋五正牛，汀义果波场变换力样的数值计算煤田地质与勘探，2 0 0 4 ，3 2 ( 3 ) ：5 8 6 1 3 3 郭义波瞬变i u 磁拟地震解释法形究 d 曲安：p t i 安i ：科学院，2 0 0 0 3 4 黄俊革，阢f 7 i 尧，鲍光淑齐次边界条彳，l ：卜i 维地也断面也阿i 率彳j 限元数值模拟法f j 托林j ：。 院学报，2 0 0 2 ，2 2 ( 1 ) ：l l 1 4 3 5 黄俊革，阮白尧：i 维i u 阻率侧深仃限兀：演模拟中的边界影响彳i 油地球物理勘探，2 0 0 4 3 6 徐世浙地球物列! 巾的彳j 限单元法北京：科。学出版社，1 9 9 4 1 7 8 1 9 3 3 7 1z h d a n o vms , l iwd 2 df i n i t e d i f f e r e n c et i m ed o m a i ne l e c t r o m a g n e t i cm i g r a t i o n 1 n ：6 7 怕s e g e m 2 1 19 9 7 3 7 0 - 3 7 3 3 8 z h d a n o vms , p o r t n i a g u i n eo t i m e d o m a i ne l e c t r o - m a g n e t i cm i g r a t i o ni nt h es o l u t i o no fi n v e r s e p r o b l e m s g e o p h y s j i n t i9 9 7 i3l ：2 9 3 3 0 9 艮宜人学顺i j 学位论义 3 9 w e i d e l t ，p ，t h ei n v e r s ep r o b l e mo f g e o m a g n e t i ci n d u c t i o n ：z e i t f u rg e o p h y s 。1 9 7 2 ，3 8 ，2 5 7 2 9 8 4 0 l e es ，m e m e c h a nga 。p h a s e - f i e l di m a g i n g ：t h ee l e c t r o m a g n e t i ce q u i v a l e n to fs e i s m i cm i g