近十年来,随着对深海资源勘查的迫切需求,海洋电磁法进入快速的发展时期,新的正演算法层出不穷。随着研究问题的复杂化,为准确刻画复杂地质结构条件下电磁场的变化特征,我们需要对网格进行精细剖分,进而得到包含百万未知数的大型方程组以求解电磁场。然而,利用直接求解器求解大型方程组需要巨大的计算内存和时间。为此,本文将基于矢量有限元法的区域分解法引入到海洋可控源电磁三维正演模拟中。区域分解法的思想核心是将原先的大型问题分解为若干个小型问题,缩小计算规模,减少内存需求。本文首先由频率域麦克斯韦方程组出发,根据总场法推导出矢量亥姆霍兹方程,利用METIS对计算区域的网格进行分区得到一定数量的子区域并建立相应的边界条件,而后基于矢量有限元法对每一个子区域的控制方程进行离散,建立子区域问题。进而,将各个子区域耦合起来得到降阶的规模缩小的子系统,对该子系统进行求解之后即可对任意子区域内的电磁场进行求解。本文详细阐述了基于区域分解法求解海洋可控源电磁问题的理论思路与实施过程,给出了区域分解法在海洋可控源电磁法中的新应用。具体内容包括以下几个方面:(1)基于总场法的三维电磁矢量有限元模拟理论基础。由于海底地形复杂多变,为有效模拟实际地质情况,本文采用总场法技术方案结合非结构四面体网格在剖分所得的每一个子区域中建立该子区域的控制方程,并利用矢量有限元法对控制方程进行离散,得到每个子区域的正演问题。(2)基于区域分解法的子区域问题耦合分析及求解策略。本文利用各个子区域之间的边界条件将子区域耦合形成降阶的规模缩小的问题,指出采用基于Krylov子空间法的迭代求解法(如广义最小残差法)更适合求解这一问题,并给出了区域分解法的并行化策略。(3)数值算例与正演模拟结果分析。本文将基于矢量有限元法的区域分解法应用到频率域海洋可控源电磁正演模拟中,通过与一维半解析结果对比验证了本文算法的精度。本文进一步分析不同发射频率和不同空气电导率对迭代求解器迭代次数的影响,阐述本文算法具有较好的稳定性。最后,本文还模拟了复杂海底地质模型并分析对应的海洋可控源电磁响应特征以及处理不同规模问题时本文算法所需的计算资源情况。数值模拟结果表明本文算法是进行海洋可控源电磁正演模拟研究的有效方法,可以处理大规模海洋电磁模拟问题。