[發明專利]一種任意測點旋轉角的大地電磁三維反演方法

在審

• 申請號: 202210352418.3
• 申請日: 2022-04-04
• 公開（公告）號: CN114895360A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳小斌;劉鐘尹
• 申請（專利權）人: 應急管理部國家自然災害防治研究院
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00
• 代理公司: 鄭州知一智業專利代理事務所(普通合伙) 41172
• 代理人: 郜廷偉

本發明公開了一種任意測點旋轉角的大地電磁三維反演方法，包括以下步驟：S1、對反演測點逐一旋轉，通過數據曲線形狀是否連續光滑、視電阻率和相位是否匹配等，找到各測點數據質量最好的方位，在該方位挑選頻點數據得到反演觀測數據；S2、依據反演測點空間展布方位構建模型網格，得到初始模型和對應的模型方位角，構成正演計算坐標系；S3、通過觀測數據、初始模型和相應反演參數進行任意測點旋轉角的大地電磁三維反演計算；S4、反演中，每次迭代將每個測點、每個頻點的正演響應從正演計算坐標系旋轉到該測點該頻點數據方位角確定的觀測數據坐標系進行數據擬合，得到模型修正量，更新模型。循環迭代，直到反演滿足迭代終止條件，結束反演。

技術領域

本發明涉及固體地球物理和地質勘探領域，提出一種任意測點旋轉角的大地電磁三維反演方法。

背景技術

大地電磁測深法(Magnetotellurics,MT)是以天然電磁場為場源來研究地球內部電性結構的一種重要的地球物理手段。其基本原理是：依據不同頻率的電磁波在導電媒質中具有不同趨膚深度的原理，在地表測量由高頻至低頻的地球電磁響應序列，經過相關的資料處理來獲得大地由淺至深的電性結構。它有不受高阻層屏蔽、對高導層分辨能力強，橫向分辨能力較強等優點，也有縱向分辨能力隨著深度增加而迅速減弱等缺點。

實踐中，每一個大地電磁測點配置5道電磁場數據，包括2道電場組成的水平電場矢量和3道磁場組成完整的磁場矢量，均可在地表觀測得到。由于觀測裝置的限制，常規大地電磁無法觀測地表垂直電場分量。大地電磁響應函數阻抗張量Z表示為水平電場矢量E和水平磁場矢量H之間的轉換關系：

E＝ZH

而另一響應函數傾子矢量T表示垂直磁場分量H_z與水平磁場矢量H_l之間的轉換關系：

H_z＝TH_l

阻抗張量通過旋轉公式

可以進行旋轉，得到任意方位的阻抗張量。式中Z′為旋轉后的阻抗張量，Z為旋轉前的阻抗張量，R為旋轉矩陣，θ為旋轉角。

同理，傾子矢量也可以通過旋轉公式

T′＝RT

得到任意方位的傾子矢量。式中T′為旋轉后的傾子矢量，T為旋轉前的傾子矢量。

實際觀測中，一般在在觀測方位進行的數據編輯，大部分情況下在觀測數據方位的質量是比較好的，對觀測數據的旋轉，一般來說會導致數據質量下降，數據連續性減低(圖1)。

三維正演求取全阻抗張量和傾子矢量，它們可以進行旋轉從而獲得任意方向坐標系的響應。由于絕大多數情況下，正演計算的誤差很小，且沒有方向偏好，因此正演響應滿足阻抗張量和傾子矢量旋轉的一切條件，可以任意旋轉而不造成數據質量的下降(圖2)。

反演解釋中，選用阻抗張量、傾子矢量、視電阻率、相位等數據，利用反演方法軟件進行計算得到研究區域的地下電性結構，然后基于反演結果，結合現有的地質和其他地球物理資料，對研究區域進行地球物理和地質解釋。目前最先進效果最好的反演是MT三維反演。