大地大地电磁磁测深原理及深原理及运用引运用引见陈陈小斌小斌小斌小斌2021202120212021年年年年12121212月月月月23232323日日日日 主要内容主要内容n n一、大地一、大地电磁磁测深的深的简单引引见n n二、大地二、大地电磁磁测深的根本原理深的根本原理n n三、大地三、大地电磁磁测深的运用情况深的运用情况n n四、当前存在的四、当前存在的问题和主要研和主要研讨热点点 大地大地电磁磁测深的深的简单引引见 n n大地大地大地大地电电磁磁磁磁测测深法〔深法〔深法〔深法〔Magnetotelluric, MTMagnetotelluric, MTMagnetotelluric, MTMagnetotelluric, MT〕是以天然〕是以天然〕是以天然〕是以天然电电磁磁磁磁场为场场为场源来研源来研源来研源来研讨讨地球内部地球内部地球内部地球内部电电性构造的一种重要性构造的一种重要性构造的一种重要性构造的一种重要的地球物理手段其根本原理是：根据不同的地球物理手段其根本原理是：根据不同的地球物理手段其根本原理是：根据不同的地球物理手段其根本原理是：根据不同频频率的率的率的率的电电磁波在磁波在磁波在磁波在导电导电煤煤煤煤质质中具有不同中具有不同中具有不同中具有不同趋趋肤深度的原理，在肤深度的原理，在肤深度的原理，在肤深度的原理，在地表丈量由高地表丈量由高地表丈量由高地表丈量由高频频至低至低至低至低频频的地球的地球的地球的地球电电磁呼磁呼磁呼磁呼应应序列，序列，序列，序列，经过经过相关的相关的相关的相关的资资料料料料处处置来置来置来置来获获得大地由浅至深的得大地由浅至深的得大地由浅至深的得大地由浅至深的电电性构造。
性构造n n研研研研讨对讨对象：地球内部的象：地球内部的象：地球内部的象：地球内部的电电性构造〔性构造〔性构造〔性构造〔电导电导率构造〕率构造〕率构造〕率构造〕n n物理原理：宏物理原理：宏物理原理：宏物理原理：宏观电观电磁磁磁磁实际实际〔有耗媒〔有耗媒〔有耗媒〔有耗媒质质中的低中的低中的低中的低频电频电磁磁磁磁波波波波实际实际〕〕〕〕 大地大地电磁磁测深的开展情况深的开展情况n n吉洪吉洪吉洪吉洪诺诺夫〔夫〔夫〔夫〔苏联苏联，，，，1950195019501950〕，卡尼〕，卡尼〕，卡尼〕，卡尼尔尔〔法国人，〔法国人，〔法国人，〔法国人，1953195319531953〕〕〕〕n n从从从从仪仪器采集系器采集系器采集系器采集系统统和和和和资资料料料料处处置和管理方式，可将置和管理方式，可将置和管理方式，可将置和管理方式，可将MTMTMTMT分分分分为为三个开展三个开展三个开展三个开展阶阶段：段：段：段：n n手工量板手工量板手工量板手工量板阶阶段：五六十年代，起步段：五六十年代，起步段：五六十年代，起步段：五六十年代，起步阶阶段模拟拟信号、信号、信号、信号、标标量阻抗量阻抗量阻抗量阻抗 、手工、手工、手工、手工对对量板法量板法量板法量板法 ；；；；n n数字化数字化数字化数字化阶阶段：段：段：段：70707070～今天。
数字信号，～今天数字信号，～今天数字信号，～今天数字信号，张张量阻抗，量阻抗，量阻抗，量阻抗，计计算机自算机自算机自算机自动动正反演技正反演技正反演技正反演技术术；；；；新的新的新的新的观测观测方式：方式：方式：方式：远远参考道、参考道、参考道、参考道、EMAPEMAPEMAPEMAP等；新的等；新的等；新的等；新的资资料料料料处处置方式：置方式：置方式：置方式：RobustRobustRobustRobust方法、方法、方法、方法、张张量分解方法等；量分解方法等；量分解方法等；量分解方法等；n n可可可可视视化化化化阶阶段：正在段：正在段：正在段：正在兴兴起国外：起国外：起国外：起国外：GeotoolsGeotoolsGeotoolsGeotools、、、、WinGLinkWinGLinkWinGLinkWinGLink；国内有多家，但；国内有多家，但；国内有多家，但；国内有多家，但未能构成未能构成未能构成未能构成规规模化推行模化推行模化推行模化推行n n从从从从实际实际研研研研讨对讨对象的复象的复象的复象的复杂杂性程度，也可分性程度，也可分性程度，也可分性程度，也可分为为三个开展三个开展三个开展三个开展阶阶段：一段：一段：一段：一维维，五十年，五十年，五十年，五十年代～八十年代；二代～八十年代；二代～八十年代；二代～八十年代；二维维，九十年代～今天；三，九十年代～今天；三，九十年代～今天；三，九十年代～今天；三维维，正在，正在，正在，正在兴兴起起起起 大地大地电磁磁测深的深的优缺陷缺陷n n优点点n n不受高阻不受高阻层屏蔽、屏蔽、对高高导层分辨才干分辨才干强；；n n横向分辨才干横向分辨才干较强；；n n资料料处置与解置与解释技技术成熟；成熟；n n勘探深度大、勘探勘探深度大、勘探费用低、施工方便；用低、施工方便；n n缺陷缺陷n n体体积效效应，反演的非独一性，反演的非独一性较强〔跟地〔跟地震方法相比〕震方法相比〕n n纵向分辨才干随着深度的添加而迅速减向分辨才干随着深度的添加而迅速减弱弱 大地大地电磁磁测深的深的实际根底根底1、正演问题2、反演问题3、实践资料的采集和处置 n n大地大地电磁磁测深法〔深法〔MTMT〕是以天然〕是以天然电磁磁场为场源来研源来研讨地球内部地球内部电性构造的一种重要的地性构造的一种重要的地球物理手段。
其根本原理是：根据不同球物理手段其根本原理是：根据不同频率率的的电磁波在磁波在导体中具有不同体中具有不同趋肤深度的原理，肤深度的原理，在地表丈量由高在地表丈量由高频至低至低频的地球的地球电磁呼磁呼应序序列，列，经过相关的数据相关的数据处置和分析来置和分析来获得大地得大地由浅至深的由浅至深的电性构造 电磁磁法法探探测地地下下构构造造的的原原理理表表示示图EMEM波在地面垂直入射到地球内部，波在地面垂直入射到地球内部，在地球外表丈量由地下介在地球外表丈量由地下介质质感感应应生成的生成的电场电场和磁和磁场场各分量，分析各分量，分析和研和研讨讨可得到地下介可得到地下介质质的信息 WEM信号信号目的目的地面电磁场观测方式地面电磁场观测方式 (Ey)(Hy)(Hx)(Hz)(Ex)在每个在每个测测点点, 记录记录3分量磁分量磁场场 Hx, Hy, Hz 和和2电场电场Ex, Ey ，得到反响地下信息的，得到反响地下信息的电电磁磁传输传输函数，函数，对对其反演得到地下介其反演得到地下介质质的的电电导导率构造信息率构造信息 为什么可以什么可以测深？深？—感性感性认识 为什么可以什么可以测深？深？—感性感性认识 为什么可以什么可以测深？深？—感性感性认识 1 1、正演、正演问题问题 正演指的是什么？正演指的是什么？n n正演指的是正演指的是正演指的是正演指的是对对于一个于一个于一个于一个给给定的模型，在一定激定的模型，在一定激定的模型，在一定激定的模型，在一定激发发源源源源的作用下，根据一定的物理原理求其呼的作用下，根据一定的物理原理求其呼的作用下，根据一定的物理原理求其呼的作用下，根据一定的物理原理求其呼应应的的的的过过程；程；程；程；n n在地球物理中，正演普通在地球物理中，正演普通在地球物理中，正演普通在地球物理中，正演普通对应对应于求解一数理模型于求解一数理模型于求解一数理模型于求解一数理模型的的的的边值边值或初或初或初或初值问题值问题；；；；n n在大地在大地在大地在大地电电磁磁磁磁测测深中，正演深中，正演深中，正演深中，正演问题问题是，假是，假是，假是，假设设大地的大地的大地的大地的电电性构造知，当均匀平面性构造知，当均匀平面性构造知，当均匀平面性构造知，当均匀平面电电磁波垂直入射到大地外磁波垂直入射到大地外磁波垂直入射到大地外磁波垂直入射到大地外表表表表时时，求在地表，求在地表，求在地表，求在地表产产生的生的生的生的电电磁呼磁呼磁呼磁呼应应。
大地电磁测深正演大地电磁测深正演 关于关于场源源n nMTMT中假中假中假中假设场设场设场设场源可源可源可源可视为视为视为视为自高空垂直入射到地表的均自高空垂直入射到地表的均自高空垂直入射到地表的均自高空垂直入射到地表的均匀平面匀平面匀平面匀平面电电电电磁波n n地球空地球空地球空地球空间间间间的的的的电电电电磁磁磁磁场场场场主要由两部分主要由两部分主要由两部分主要由两部分组组组组成：相成：相成：相成：相对稳对稳对稳对稳定的定的定的定的地球根本磁地球根本磁地球根本磁地球根本磁场场场场和和和和变变变变化的外来感化的外来感化的外来感化的外来感应电应电应电应电磁磁磁磁场场场场n nMTMT中利用的是地球中利用的是地球中利用的是地球中利用的是地球电电电电磁磁磁磁场场场场中中中中变变变变化的部分，即外来化的部分，即外来化的部分，即外来化的部分，即外来的感的感的感的感应电应电应电应电磁磁磁磁场场场场n n外来的感外来的感外来的感外来的感应电应电应电应电磁磁磁磁场场场场场场场场源：源：源：源：电电电电离离离离层层层层的运的运的运的运动动动动、太阳、太阳、太阳、太阳风风风风、、、、雷雷雷雷电电电电、工、工、工、工业业业业用用用用电电电电等。
等n nMTMT中有效的中有效的中有效的中有效的场场场场源：源：源：源：电电电电离离离离层电层电层电层电流的定向流流的定向流流的定向流流的定向流动动动动或小或小或小或小规规规规模的模的模的模的扰动扰动扰动扰动、太阳、太阳、太阳、太阳风风风风、、、、远间远间远间远间隔的雷隔的雷隔的雷隔的雷电电电电和工和工和工和工业业业业用用用用电电电电等 频率域率域电磁磁场方程方程n n取取取取时谐时谐因子因子因子因子为为 ，即，即，即，即场场可以表示可以表示可以表示可以表示为为：：：：n n对对于某一个于某一个于某一个于某一个频频率率率率ω ω，麦克斯，麦克斯，麦克斯，麦克斯韦韦方程方程方程方程为为：：：：n n由此可得两个矢量波方程由此可得两个矢量波方程由此可得两个矢量波方程由此可得两个矢量波方程n n其通解其通解其通解其通解为为 关于研关于研讨对象：地球的象：地球的电性构造性构造n n普通情况下，磁普通情况下，磁普通情况下，磁普通情况下，磁导导率和介率和介率和介率和介电电常数取常数取常数取常数取为为真空中真空中真空中真空中值值，，，，即：即：即：即：n n因此，大地因此，大地因此，大地因此，大地电电磁磁磁磁测测深的探深的探深的探深的探测对测对象象象象为为地球的地球的地球的地球的电导电导率率率率构造。
构造n n由由由由简单简单到复到复到复到复杂杂，地球的，地球的，地球的，地球的电导电导率构造可以率构造可以率构造可以率构造可以视为视为一一一一维维构造、二构造、二构造、二构造、二维维构造和三构造和三构造和三构造和三维维构造，构造，构造，构造，对应对应的的的的实际实际研研研研讨讨也也也也有一有一有一有一维问题维问题、二、二、二、二维问题维问题和三和三和三和三维问题维问题 一维正演：均匀半空间问题θ大地空气假设场源的是沿着假设场源的是沿着x x方向极化的电性源〔方向极化的电性源〔TETE方式〕，由于地方式〕，由于地质模型不存在横向的变化，因此，感应的二次场只存在质模型不存在横向的变化，因此，感应的二次场只存在HyHy和和ExEx分量，即总的电磁场可表示为：分量，即总的电磁场可表示为： 此时矢量动摇方程退化为：此时矢量动摇方程退化为：其解为其解为 ：：那么阻抗为那么阻抗为 ：：同理可得同理可得TM方方式下的阻抗为：式下的阻抗为： 一维正演：关于场源的垂直入射当平面当平面电磁波在空气中的磁波在空气中的传播方向与地面法播方向与地面法线方向成方向成θ角角时，，由于空气中由于空气中电导率率为零，故有：零，故有：在地表，电磁场的切向分量延续，故要求：在地表，电磁场的切向分量延续，故要求： 由于地球内部，由于地球内部，传导电流流远大于位移大于位移电流流σ>>ωεσ>>ωε，从而：，从而：故均匀平面电磁波不论以什么角度自空中入射到地面，其阻故均匀平面电磁波不论以什么角度自空中入射到地面，其阻抗均为：抗均为： 视电阻率和阻抗相位的定阻率和阻抗相位的定义在均匀半空间下，我们曾经得到：在均匀半空间下，我们曾经得到：可以求得电阻率为：可以求得电阻率为：在普通情况下，以上两式并不能获得真正的电阻率，这时求在普通情况下，以上两式并不能获得真正的电阻率，这时求得的量称为视电阻率，并把阻抗的幅角称为阻抗相位得的量称为视电阻率，并把阻抗的幅角称为阻抗相位 一维正演：层状介质模型源源 信信 号号阻抗的递推公式阻抗的递推公式 视电阻率和相位视电阻率和相位 四种典型的三四种典型的三层模型曲模型曲线：：K、、HK形曲线形曲线H形曲线形曲线 四种典型的三四种典型的三层模型曲模型曲线：：A、、QA形曲线形曲线Q形曲线形曲线 一维正演：延续介质模型源源 信信 号号 一维正演：延续介质模型源源 信信 号号 阻抗定阻抗定义的推行：的推行：张量阻抗和量阻抗和倾子矢量子矢量在一维情况下：在一维情况下：在普通情况下，磁场在普通情况下，磁场HyHy不仅与不仅与ExEx而且能够同而且能够同EyEy也有关，对于也有关，对于磁场磁场HxHx也一样。
这时，电场与磁场的关系用下式表示：也一样这时，电场与磁场的关系用下式表示：阻抗张量阻抗张量此外，关于垂直磁场有定义：此外，关于垂直磁场有定义：倾子矢量倾子矢量 二二维和三和三维模型模型问题源 信 号源 信 号 TE方式方式〔〔Ex，，Hy，，Hz〕〕TM方式方式〔〔Hx，，Ey，，Ez〕〕二维情况下大地电磁曲线极化方式划分二维情况下大地电磁曲线极化方式划分 二二维正演：正演：边值问题在二维情况下，根据麦克斯韦方程，电磁场可以解耦成两组独在二维情况下，根据麦克斯韦方程，电磁场可以解耦成两组独立的场立的场:TE极化方式极化方式(Ex, Hy, Hz )、、TM极化方式极化方式 (Hx, Ey, Ez )因此，二维大地电磁问题转化为求解两种极化方式下的标量微因此，二维大地电磁问题转化为求解两种极化方式下的标量微分方程的边值问题分方程的边值问题TM方式：方式：TE方式：方式： 二二维正演正演计算的算的简单实例例T TE E方方式式T TM M方方式式视电阻率分布视电阻率分布 二二维正演的正演的简单算例算例T TE E方方式式T TM M方方式式阻抗相位分布阻抗相位分布 复复杂模模型型的的正正演演结果果 三三维正演：正演：边值问题在三维情况下，电磁场不能解耦成两组独立的场，这时必需直在三维情况下，电磁场不能解耦成两组独立的场，这时必需直接求解矢量波方程。
接求解矢量波方程以上方程包含了一个隐含条件：求解域的电阻率是分块均匀的以上方程包含了一个隐含条件：求解域的电阻率是分块均匀的 2 2、反演、反演问题问题 如何了解反演？如何了解反演？n n反演是指根据反演是指根据实测的数据来反推的数据来反推产生生这些数些数据的系据的系统内在信息的一种数学物理内在信息的一种数学物理过程n n反演的两个根本条件：反演的两个根本条件：实测的数据和一个先的数据和一个先验模型系模型系统n n通常的最小二乘多通常的最小二乘多项式式拟合就可以看成是一合就可以看成是一个反演个反演过程参与拟合的数据就是反演中合的数据就是反演中实测的数据，的数据，“多多项式〞式〞这种函数方式就是种函数方式就是“先先验模型系模型系统〞 二二维正演正演计算的算的简单实例例T TE E方方式式T TM M方方式式视电阻率分布视电阻率分布 二二维正演的正演的简单算例算例T TE E方方式式T TM M方方式式阻抗相位分布阻抗相位分布 复复杂模模型型的的正正演演结果果 如何了解反演？如何了解反演？n n对对于大地于大地于大地于大地电电磁磁磁磁测测深而言，深而言，深而言，深而言，““““实测实测的数据〞就是在地表的数据〞就是在地表的数据〞就是在地表的数据〞就是在地表实测实测的的的的视电视电阻率、相位等数据；阻率、相位等数据；阻率、相位等数据；阻率、相位等数据；““““先先先先验验模型系模型系模型系模型系统统〞是〞是〞是〞是对对地球地球地球地球电电导导率模型的假率模型的假率模型的假率模型的假设设〔一〔一〔一〔一维维、二、二、二、二维还维还是三是三是三是三维维？〕，以及在此假？〕，以及在此假？〕，以及在此假？〕，以及在此假设设根底上的正演根底上的正演根底上的正演根底上的正演实现过实现过程。
更明确的程更明确的程更明确的程更明确的说说，，，，这这里的里的里的里的““““先先先先验验模模模模型系型系型系型系统统〞就是指的是〞就是指的是〞就是指的是〞就是指的是““““一一一一维维正演〞正演〞正演〞正演〞过过程、程、程、程、““““二二二二维维正演〞正演〞正演〞正演〞过过程程程程或或或或““““三三三三维维正演〞正演〞正演〞正演〞过过程n n对对于大地于大地于大地于大地电电磁磁磁磁测测深而言，所深而言，所深而言，所深而言，所谓谓待反演的待反演的待反演的待反演的““““系系系系统统内在信息〞内在信息〞内在信息〞内在信息〞指的就是指的就是指的就是指的就是电导电导率构造n n因此，大地因此，大地因此，大地因此，大地电电磁磁磁磁测测深反演就是根据地表深反演就是根据地表深反演就是根据地表深反演就是根据地表实测实测的的的的视电视电阻率、阻率、阻率、阻率、相位等数据来求取大地深部相位等数据来求取大地深部相位等数据来求取大地深部相位等数据来求取大地深部电导电导率构造的率构造的率构造的率构造的过过程，程，程，程，该电导该电导率率率率构造的正演呼构造的正演呼构造的正演呼构造的正演呼应应能极好地能极好地能极好地能极好地拟拟合合合合视电视电阻率、相位等阻率、相位等阻率、相位等阻率、相位等实测实测数据。
数据 反演反演问题和反演方法的分和反演方法的分类n n反演反演反演反演问题问题主要分两主要分两主要分两主要分两类类：：：：线线性性性性问题问题和非和非和非和非线线性性性性问题问题大地电电磁磁磁磁测测深反演属于非深反演属于非深反演属于非深反演属于非线线性反演性反演性反演性反演问题问题n n反演方法也有反演方法也有反演方法也有反演方法也有线线性反演和非性反演和非性反演和非性反演和非线线性反演之分性反演之分性反演之分性反演之分n n线线性反演方法是性反演方法是性反演方法是性反演方法是针对线针对线性反演性反演性反演性反演问题问题开展起来的，但也被广开展起来的，但也被广开展起来的，但也被广开展起来的，但也被广泛运用于泛运用于泛运用于泛运用于处处理非理非理非理非线线性性性性问题问题，，，，这时这时称称称称为为非非非非线线性性性性问题问题的的的的线线化反化反化反化反演在非线线性性性性问题问题的的的的线线化反演中，首先需求将非化反演中，首先需求将非化反演中，首先需求将非化反演中，首先需求将非线线性性性性问题问题线线性化，性化，性化，性化，这这是是是是这这一技一技一技一技术术的最的最的最的最为为关关关关键键之之之之处处。
n n非非非非线线性反演方法是直接性反演方法是直接性反演方法是直接性反演方法是直接针对针对非非非非线线性反演性反演性反演性反演问题问题的其共同的的其共同的的其共同的的其共同的根底是采用一些启根底是采用一些启根底是采用一些启根底是采用一些启发发式搜索技巧来式搜索技巧来式搜索技巧来式搜索技巧来寻觅寻觅适宜的反演模型，适宜的反演模型，适宜的反演模型，适宜的反演模型，如如如如遗传遗传算法、模算法、模算法、模算法、模拟拟退火、神退火、神退火、神退火、神经经网网网网络络等 正那么化反演方法引正那么化反演方法引见n n反演的非独一性由于反演的非独一性由于反演的非独一性由于反演的非独一性由于实测实测数据的不充足或者正演本身的等数据的不充足或者正演本身的等数据的不充足或者正演本身的等数据的不充足或者正演本身的等值值性，一套性，一套性，一套性，一套观测观测数据能数据能数据能数据能够够有多个模型都能有多个模型都能有多个模型都能有多个模型都能拟拟合得很好，合得很好，合得很好，合得很好，这这就是反就是反就是反就是反演的非独一性演的非独一性演的非独一性演的非独一性n n正那么化反演就是在原有的反演根本条件上再附加一个条件：正那么化反演就是在原有的反演根本条件上再附加一个条件：正那么化反演就是在原有的反演根本条件上再附加一个条件：正那么化反演就是在原有的反演根本条件上再附加一个条件：先先先先验验的模型的模型的模型的模型约约束条件，以此来减少反演束条件，以此来减少反演束条件，以此来减少反演束条件，以此来减少反演结结果的非独一性。
果的非独一性果的非独一性果的非独一性n n构建先构建先构建先构建先验验的模型的模型的模型的模型约约束条件有多种方式，最常采用的是模型的某束条件有多种方式，最常采用的是模型的某束条件有多种方式，最常采用的是模型的某束条件有多种方式，最常采用的是模型的某种光滑程度种光滑程度种光滑程度种光滑程度这时这时，假，假，假，假设设一套一套一套一套观测观测数据有多个模型都能数据有多个模型都能数据有多个模型都能数据有多个模型都能拟拟合得合得合得合得很好，那么其中最光滑的那个模型作很好，那么其中最光滑的那个模型作很好，那么其中最光滑的那个模型作很好，那么其中最光滑的那个模型作为为反演的最后反演的最后反演的最后反演的最后结结果模型n n正那么化反演既可以是非正那么化反演既可以是非正那么化反演既可以是非正那么化反演既可以是非线线性反演也可以是性反演也可以是性反演也可以是性反演也可以是线线化反演n n目前目前目前目前MTMT中中中中绝绝大多数运用广泛的反演方法都属于正那么化反演大多数运用广泛的反演方法都属于正那么化反演大多数运用广泛的反演方法都属于正那么化反演大多数运用广泛的反演方法都属于正那么化反演方法，尤其是高方法，尤其是高方法，尤其是高方法，尤其是高维维反演。
反演 正那么化反演的根本原理正那么化反演的根本原理总目的函数总目的函数数据目的函数数据目的函数 模型约束目的函数：模型约束目的函数： 最简单模型最简单模型最平缓模型最平缓模型最光滑模型最光滑模型地球物理反演问题地球物理反演问题 MT中常用的反演算法中常用的反演算法n nBOSTICKBOSTICK〔 〔 〔 〔1d, 1d, 近似反演方法近似反演方法近似反演方法近似反演方法〕 〕 〕 〕n n广广广广义义义义逆方法逆方法逆方法逆方法〔 〔 〔 〔1d1d〕 〕 〕 〕n n马马马马夸特法夸特法夸特法夸特法〔 〔 〔 〔主要是一主要是一主要是一主要是一维维维维，最，最，最，最简单简单简单简单模型模型模型模型约约约约束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演〕 〕 〕 〕n nOCCAMOCCAM反演方法反演方法反演方法反演方法〔 〔 〔 〔1d, 2d1d, 2d，最平，最平，最平，最平缓缓缓缓模型模型模型模型约约约约束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演〕 〕 〕 〕n n非非非非线线线线性共性共性共性共轭轭轭轭梯度法反演梯度法反演梯度法反演梯度法反演〔 〔 〔 〔NLCGNLCG，，，，2d, 2d, 最光滑模型最光滑模型最光滑模型最光滑模型约约约约束，正那么束，正那么束，正那么束，正那么化反演化反演化反演化反演〕 〕 〕 〕n n快速松弛法反演快速松弛法反演快速松弛法反演快速松弛法反演〔 〔 〔 〔RRIRRI，，，，2d, 2d, 最光滑模型最光滑模型最光滑模型最光滑模型约约约约束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演束，正那么化反演〕 〕 〕 〕n n减基减基减基减基OCCAMOCCAM反演算法反演算法反演算法反演算法〔 〔 〔 〔REBOCCREBOCC，，，，2d, 2d, 最平最平最平最平缓缓缓缓模型模型模型模型约约约约束，正那束，正那束，正那束，正那么化反演么化反演么化反演么化反演〕 〕 〕 〕 一维实际模型的反演对比一维实际模型的反演对比 3 3、、实实践践资资料的采集和料的采集和处处置置 大地电磁观测方式表示图大地电磁观测方式表示图ExHyEyHxHz 主要主要仪器器观测系系统n n70707070～～～～80808080年代，主要运用国年代，主要运用国年代，主要运用国年代，主要运用国产仪产仪产仪产仪器；器；器；器；90909090年代以来，逐年代以来，逐年代以来，逐年代以来，逐渐进渐进渐进渐进口国外口国外口国外口国外仪仪仪仪器，目前已全面被器，目前已全面被器，目前已全面被器，目前已全面被进进进进口口口口仪仪仪仪器所取代。
器所取代器所取代器所取代n n当前主要当前主要当前主要当前主要仪仪仪仪器系器系器系器系统统统统：：：：n n加拿大加拿大加拿大加拿大凤凤凤凤凰公司的凰公司的凰公司的凰公司的V5-2000V5-2000V5-2000V5-2000、、、、V8V8V8V8等等等等n n德国德国德国德国MetronixMetronixMetronixMetronix公司的公司的公司的公司的GMS-06GMS-06GMS-06GMS-06、、、、GMS-07GMS-07GMS-07GMS-07等等等等n n美国的美国的美国的美国的EMEMEMEM－－－－24242424〔 〔 〔 〔？？？？？？？？〕 〕 〕 〕等等等等 实践践资料的料的处置和反演解置和反演解释n n资资料料料料处处置：置：置：置：n n时间时间序列序列序列序列处处置部分将置部分将置部分将置部分将时间时间域域域域观测观测的信号的信号的信号的信号转换转换到到到到频频率域，生率域，生率域，生率域，生胜胜利率利率利率利率谱谱文件；文件；文件；文件；n n以功率以功率以功率以功率谱谱文件文件文件文件为为根底，根底，根底，根底，计计算阻抗算阻抗算阻抗算阻抗张张量、量、量、量、倾倾子矢量、子矢量、子矢量、子矢量、视电视电阻率、相位、二阻率、相位、二阻率、相位、二阻率、相位、二维维特征量等各种特征量等各种特征量等各种特征量等各种MTMTMTMT参数，参数，参数，参数，进进展畸展畸展畸展畸变变分析和校正等；分析和校正等；分析和校正等；分析和校正等；n n反演解反演解反演解反演解释释n n资资料的定性解料的定性解料的定性解料的定性解释释n n一一一一维维、二、二、二、二维维反演反演反演反演n n地地地地质质解解解解释释和和和和结结果成果成果成果成图图 AMT/MT数据数据处处置流程置流程图图 某地域实测的某地域实测的MTMT视电阻率和相位曲线视电阻率和相位曲线 大地大地电磁磁测深的运用深的运用 与地下资源〔石油、媒、金属矿、地热等〕亲密相关地壳深部构造亲密相关深层缘由与地下资源〔石油、媒、金属矿、地热等〕亲密相关与地震景象与地震景象亲密相关亲密相关岩石的电导率及其与地震和地下资源的关系影响岩石导电性的要素岩石构造物质组成含水量温 度压 强无物理理－化学变化物理－化学变化孔隙度越大，连通性越好，导电性越好含水量越大，导电性越好温度越高，导电性越好流体静压力越高，导电性越差矿物成分不同，导电性不同热脱水反响高温熔融 使岩石的导电性迅速添加部分熔融变可极大地添加岩石的导电性 地震地地震震引引起起的的视电阻阻率率幅幅度度的的变化化 五五大大连池池火火山山区区电性性构构造造的的三三维成成象象图 长白白山山火火山山区区NE测线的的二二维反反演演结果果 长白白山山火火山山区区电性性构构造造的的三三维成成象象图 青藏高原青藏高原东北北缘的大地的大地电磁探磁探测 吉吉林林地地热田田探探测的的二二维反反演演结果果 Lg(Res/Ωm) 存在的存在的问题和我的一些研和我的一些研讨 存在的一些存在的一些问题及初步的研及初步的研讨n n高速度高精度的三高速度高精度的三维正反演正反演问题n n畸畸变问题和静位移和静位移问题n n二二维反演中极化方式反演中极化方式选取的取的问题n n地形影响地形影响问题n n反演反演结果的有效深度果的有效深度问题n n反演反演结果的非独一性果的非独一性问题n n可可视化集成系化集成系统的开的开发n n运用运用问题：怎：怎样与大与大陆动力学直接力学直接结合起来？合起来？ 野外野外实践地践地电构造普通是三构造普通是三维的！的！ 实测数据二数据二维反演反演结果果 二维反演中数据极化方式的选择二维反演中数据极化方式的选择(蔡军涛，陈小斌，赵国泽，未发表〕蔡军涛，陈小斌，赵国泽，未发表〕异常体沿走向异常体沿走向X的延伸是变化的，分别取的延伸是变化的，分别取4、、6、、8、、10、、20、、40km 二二维反反演演结果果的的比比较 2.2.地形的影响地形的影响〔未发表〕〔未发表〕纯地形模型纯地形模型 反演网格对地形的拟合反演网格对地形的拟合T TE E和和T TM M的的互互换换 反演反演结果的有效深度果的有效深度 —— ——复复杂模型模型趋肤深度的肤深度的计算算〔未发表〕〔未发表〕 反演结果的有效深度：剖面长度的影响反演结果的有效深度：剖面长度的影响〔杨静、陈小斌、赵国泽，中国地球物理年刊，〔杨静、陈小斌、赵国泽，中国地球物理年刊，2021〕〕 反反演演结果果的的非非独独一一性性分分析析可视化集成系统的开发可视化集成系统的开发 可视化集成系统的开发可视化集成系统的开发 汶川地震初步的动力学模型汶川地震初步的动力学模型前前山山断断裂裂中中央央断断裂裂后后山山断断裂裂岷岷江江断断裂裂龙日日坝断断裂裂 谢谢大家！大家！ 横横电波横磁波：波横磁波：场的极化方式的极化方式n n横横横横电电波〔波〔波〔波〔TETETETE方式〕方式〕方式〕方式〕 ：垂直于：垂直于：垂直于：垂直于传传播方向的播方向的播方向的播方向的场场分量只需分量只需分量只需分量只需电场电场；；；；n n横磁波〔横磁波〔横磁波〔横磁波〔TMTMTMTM方式〕方式〕方式〕方式〕 ：垂直于：垂直于：垂直于：垂直于传传播方向的播方向的播方向的播方向的场场分量只需磁分量只需磁分量只需磁分量只需磁场场；；；；n n大地大地大地大地电电磁磁磁磁测测深中只研深中只研深中只研深中只研讨场讨场源源源源为为横横横横电电磁波的情况。
磁波的情况磁波的情况磁波的情况n n大地大地大地大地电电磁磁磁磁测测深中常深中常深中常深中常说说的极化方式是以的极化方式是以的极化方式是以的极化方式是以场场源的极化方式来区分的，源的极化方式来区分的，源的极化方式来区分的，源的极化方式来区分的，并且并且并且并且这这种区分普通只在二种区分普通只在二种区分普通只在二种区分普通只在二维维情况下才有意情况下才有意情况下才有意情况下才有意义义一维维情况情况情况情况虽虽然可然可然可然可以解耦出以解耦出以解耦出以解耦出TETETETE和和和和TMTMTMTM方式，但不能方式，但不能方式，但不能方式，但不能带带来更多的信息三来更多的信息三来更多的信息三来更多的信息三维维模型下不模型下不模型下不模型下不能解耦出能解耦出能解耦出能解耦出TETETETE方式和方式和方式和方式和TMTMTMTM方式n n实际实际研研研研讨讨中假中假中假中假设设，，，，场场源只需一个极化方向〔只需一个分量〕源只需一个极化方向〔只需一个分量〕源只需一个极化方向〔只需一个分量〕源只需一个极化方向〔只需一个分量〕在二在二在二在二维维情况下，假情况下，假情况下，假情况下，假设设极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的场场源是源是源是源是电场电场，，，，那么称那么称那么称那么称为为TETETETE方式；假方式；假方式；假方式；假设设极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的极化方向平行于构造走向的场场源是磁源是磁源是磁源是磁场场，，，，那么称那么称那么称那么称为为TMTMTMTM方式。
方式n n对对于二于二于二于二维维构造，构造，构造，构造，实实践践践践场场源源源源总总可以分解可以分解可以分解可以分解为为TETETETE方式和方式和方式和方式和TMTMTMTM方式。