电各向异性的存在会扭曲大地电磁（MT）响应并可能产生一些特殊现象,比如相位超象限现象、不同维性工具分析结果的差异、各向同性反演中出现的宏观各向异性结构或不真实的虚假构造等,这些特殊现象一定程度上可以作为各向异性结构存在的印迹。但同时需要注意的是,一方面这些印迹也同样可能由特殊的各向同性构造感应产生;另一方面,受地下复杂结构环境以及各向异性强弱程度的影响,即使存在各向异性结构,也不一定会在响应数据或常规处理中观察到特殊的印迹现象。因此,分辨以及处理解释含各向异性效应的数据长期以来都是大地电磁测深方法领域的难点,大地电磁实际数据的各向异性研究中大多数是以维性工具、正演模拟等定性分析手段为主来构建和解释各向异性结构,而发展各向异性反演方法对于合理且全面地解释地下存在的电各向异性结构显得非常重要。此外,本论文研究区域—青藏高原北部,地下地震各向异性背景丰富,而辨别验证该地区地下是否存在电各向异性结构,首要的条件是具备有相应可靠的大地电磁各向异性反演算法来增强对实测数据的解释,从而对青藏高原北部的结构获得更深入和全面的认识。本论文在此研究背景之下,开展大地电磁各向异性反演算法研究,并将其应用在青藏高原北部大地电磁采集数据的解释工作中。（1）二维任意各向异性大地电磁正演算法。正演算法是实现反演的基础,本论文应用有限差分法实现二维任意各向异性正演算法,分别通过三个与其他正演算法的对比算例验证了本文正演算法可靠性。相比以往的大地电磁各向异性研究,本文通过理论模型的响应特征对比,系统全面地分析了所有各向异性模型参数对大地电磁阻抗张量元素的影响特征,并对这些特征作了更深入和概括性地总结:电阻率张量的垂直分量对大地电磁阻抗响应的贡献非常微弱。该结论不仅能解释前人研究中观察到的相关现象,同时也暗示:即使反演能够很好地拟合阻抗张量数据,所得到的模型依然无法分辨与电阻率张量垂直分量相关的各向异性参数。（2）二维各向异性大地电磁反演算法。引入有限内存拟牛顿方法（L-BFGS-B）实现了二维任意各向异性反演算法,并基于本论文研究反演问题的具体特征,对标准L-BFGS-B方法进行优化,在近似海塞矩阵的过程中,仅对数据拟合项海塞矩阵进行近似,保留精确的正则化约束项海塞矩阵,从而得到更加精确的全海塞近似形式。本文介绍了两种反演中正则因子使用方式,一种是最简单实用的固定正则因子,另一种是松弛正则因子方式,并根据数值计算经验提出选择正则因子方式的策略:在各向异性反演中,先采用固定正则因子进行测试计算,如果不能得到满意的结果,则使用松弛正则因子方式,这两种方式均需要进行大量不同正则因子参数组合的测试。一般理论模型算例和各向同性情况通过固定正则因子方法就能得到较好的结果,而更复杂的实际数据各向异性反演则需要使用松弛正则因子方法才能获得满意的数据拟合程度。此外,利用L-BFGS-B方法的特点对反演算法的功能进行了拓展,能够处理各种不同的简化各向异性场景,包括各向同性情况。理论模型算例验证了反演算法的有效性和稳定性。反演算例分析与模型参数正演响应特征相符,方位各向异性反演是最稳定的反演方式。考虑各向异性反演的复杂和多解性问题突出的特点,结合数值计算经验,本文提出了实际数据各向异性反演策略:（1）分析测区各向异性背景;（2）在前期常规的各向同性反演工作中寻找可能由电各向异性产生的印迹;（3）对相关剖面数据进行各向异性反演;（4）参考前期各向同性模型的主体结构特征,分析局部各向异性异常出现在不同参数反演测试中的稳健性,最终确定各向异性结构。其中,对于结构形态不稳健的呈现各向异性异常的区域,本文认为不能确定这类区域的各向异性特征。应用此策略寻找合理的各向异性异常的关键之处在于:在各向异性反演模型能与前期各向同性模型的主体结构大致对应的前提下,反演成像的各向异性异常区域需要在大多数不同的反演参数设置下保持稳健。这种相对保守的反演策略虽然需要进行大量的反演测试,但却能在多解性问题非常突出的情况下最大程度地保证获得的各向异性异常的稳定性。（3）青藏高原北部各向异性反演应用实例。对跨过东昆仑造山带与柴达木盆地之间的过渡带不同位置的三条大地电磁测深剖面（L15、L11和L14）进行各向异性反演,测线L15在穿过祁漫塔格山脉位置的下地壳上地幔存在的低阻体呈现出各向异性特征,其低阻主轴电阻率方位为北偏西25°;从该位置往南,到L11测线穿过祁漫塔格山脉的位置,中下地壳层次成像出显著的各向异性异常,其低阻主轴电阻率方位与祁漫塔格山脉构造走向几乎平行;测线L14覆盖的区域未发现明显的各向异性异常。（4）测区内各向异性结构成因及构造意义。提出测区内一种新的解释方式,电各向异性结构可以指示的深部剪切运动方位,并用于分析深部剪切应力环境,而这也是各向同性结构所无法提供的。结合相关学者的研究成果分析电各向异性结构的成因,认为观测到的各向异性异常是来自松潘甘孜的下地壳弱物质流在穿过祁漫塔格山脉时,受剪切运动的作用而形成,深部的部分熔融岩石在剪切作用下形成沿不同方向的连通性差异,平行于剪切作用方向产生高连通性,呈现低阻性质,垂直于剪切作用方向上产生相对低连通性,产生高阻特征,从而形成电各向异性性质。将各向异性异常指示的深部剪切运动方位用于分析测区深部剪切环境:大型的走滑断裂带会影响周围地区地下的应力背景,阿尔金左旋走滑断裂带的影响可以传递至祁漫塔格山脉北部地区与L15测线交汇处的下地壳上地幔位置;而在祁漫塔格山脉南部,与L11测线交汇的位置,中下地壳层次几乎不再受到阿尔金断裂的影响,另外,昆仑左旋走滑断裂带基本没有影响到这一区域的应力环境。