半航空频率域电磁测深2.5D正演模拟中几个关键问题

【类型】期刊

【作者】徐晶 强建科 张钱江 肖晓  

【刊名】地球物理学进展

【关键词】 电偶极源,半航空频率域测深,感应磁场多分量,有限单元法,接地长导线源

【摘要】基于伪随机发射的半航空频率域电磁测深方法具有信号强、采集速度快、成本低廉的勘探优势，近年来得到迅速发展，实际应用取得了较好的勘探效果。本文针对该领域在2.5D数值模拟中存在的一些核心问题。采用有限单元数值方法，分析讨论了电偶源加载方式、网格剖分、边界处理、观测区域、以及感应磁场随收发距和频率的分布特征。模型计算表明，采用均匀网格剖分、增加吸收边界条件能够提高有限单元法模拟精度。发现电偶极场源和长导线场源产生的感应磁场三分量Hx、Hy、Hz的场值在距离地面20m的空气中具有如下特征：（1）当场源为电偶极源时，Hy对异常不敏感，而Hx和Hz及其转换的视电阻率异常特征明显，Hx在低阻体上方表现为“高阻特征”，且低频段特征比高频段特征明显；Hz的异常比较复杂，在AB偶极源中垂线两侧的异常会出现“对称特征”：左侧的低阻体特征为“先低后高”，右侧的低阻体为“先高后低”，左侧的高阻体特征为“先低后高”，右侧的高阻体为“先高后低”。（2）当场源为供电长导线时，感应磁场三分量对异常体都有反映，Hx异常特征复杂，Hy和Hz特征明显，低阻体上方表现为低场值特征，高阻体上方表现为高场值特征，Hz的异常特征强于Hy。接地电磁场源的偶极长度影响电磁场特征，特别是感应磁场三分量影响较大，且有限单元法的网格、边界也会影响电磁场特征。当场源为偶极电源时，感应磁场Hx特征明显，而Hy特征不敏感，Hz异常明显但特征比较复杂。本次研究丰富了非理想电偶极源（近似点源）时一些电磁场特征，为半航空电磁法的发展提供科学依据。

【年份】2023

【作者单位】中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室;中南大学地球科学与信息物理学院;桂林理工大学地球科学学院;香港中文大学(深圳)城市地下空间及能源研究院;

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