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随着矿产勘探精度要求的提高,单一的电阻率或极化率的测量很难满足实际应用的需要,本文所研究的时间谱激电的正反演,在现有的时间域激电基础上,测量多个断电时间所接收的数据,不会增加很多工作量,但是能够得到时间常数、频率相关系数等表征岩矿石激发极化特性的结构性参数,大大增加了解释工作的信息量,能够更好的对地下介质的物理性质进行研究。
本文以稳定电流场中2.5维电阻率有限单元法正演计算为基础,通过时间域cole-cole模型表达式,应用Guptasarma的数字滤波方法把极化效应用“等效电阻率”表示出来,对地下介质进行平行四边形剖分,重新计算了刚度矩阵,完成正演计算。在求解线性方程组时应用了乔勒斯基分解法,通过对边界条件的适当处理,避免了改变供电点位置就要重新计算刚度矩阵,大人减小了计算量。在计算转换电位时,采用了二次场的算法,应用精度更高的边界元方法计算地下为均匀介质时的一次场转换电位,这样明显增加了小极距情况下的模拟精度。
设计了六个正演模型,分别为山谷、山脊和水平地形条件下的直立低阻和倾斜低阻模型,采用17个采样时间点,分别对每个模型每个时间的等效电阻率进行正演,得到不同时间的视电阻率和视极化率拟断面图或曲线,实验结果表明与理论值相近,说明程序的准确性。应用模型模拟结果,研究了时间常数和频率相关系数的变化对视电阻率和视极化率曲线的影响,与理论相符。同时正演结果表明,地形对视电阻率的影响很大,地形的起伏常常使得视电阻率曲线或拟断面图中出现很明显的“假异常”,而对于视极化率而言,地形的影响却相对较弱,但是,仍然会对异常的幅值和异常的范围有一定的影响,在实际的工作中也是不容忽视的。
本文采用先由正演得到的每个观测点上随时间变化的视电阻率曲线,根据cole-cole模型,应用马夸特反演方法,反演得到模型的视极化参数,然后根据视极化参数值反演求得地下单元的“真”极化参数值的反演策略。
在反演电阻率时,推导了考虑地形影响的偏导数矩阵,并且应用了改进的广义逆反演方法。在反演极化率时,应用了偏导数矩阵与视极化率的关系,直接对极化率进行了反演。
设计了三个反演模型,通过以上反演计算,分别画出了它们的视电阻率,视极化率,视时间常数和视频率相关系数的拟断面图,并且反演了介质单元的电阻率和极化率,与模型能较好的吻合。