大地电磁测深一维正反演(附matlab代码) .pdfVIP

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大地电磁测深一维正反演

摘要本文推导了大地电磁测深的理论计算表达式，并以水平层状介质为例，利用推导的正

演计算式在MATLAB软件平台上进行正演，比较了不同层介质参数的视电阻率曲线。简要介

绍了阻尼最小二乘法反演的基本原理和反演迭代步骤，并对多种层介质进行了反演。

关键词大地电磁，一维正反演，阻尼最小二乘法

1引言

20世纪50年代初，苏联学者吉洪诺夫和法国学者卡尼亚的经典著作奠定了大地电磁测

44

深法（MT）的基础。它是利用大地仲频率范围很宽（10~10Hz）广泛分布的天然变化

的电磁场，进行深部地质构造研究的一种频率域电磁测深法。由于该法不需要人工建立场源，

装备轻便、成本低，且具有比人工源频率测深法更大的勘探深度，所以除主要用于研究地壳

和上地幔地质构造外，也常被用来进行油气勘查、地热勘探以及地震预报等研究工作。

几十年来，由于大地电磁测深法具有以下几个优点：不受高阻屏蔽，对低阻分辨率高；

不用人工供电，勘探成本低且工作方便；勘探深度范围大。使大地电磁法在矿产勘探及普查、

地壳岩石圈电性结构研究、海洋地球物理勘探、地热勘探、能源勘探、隐伏岩溶水结构、天

然地震预测等都扮演着至关重要的角色。大地电磁也存在一些缺点，比如在实际应用的过程

中整理后的数据存在分散的情况；频率范围不够宽，特别是缺少高频成分，受噪音影响大信

噪比低；所需观察时间长，致使野外工作效率低。随着基础理论、技术手段、仪器设备的不

断完善和发展，进一步改进和解决这些问题，才能将大地电磁法更好的应用于生产服务当中。

2视电阻率及水平地层大地电磁测深曲线的理论计算方法

2.1大地电磁测深理论的几点假设和论证

吉洪诺夫和卡尼亚提出了假设并论证了以下几点：①将场源近似地看为平面电磁波垂直

入射大地。②引入波阻抗的概念（Z=E/H），表征地球电性分布对大地电磁场的响应。③利用

单点大地电磁场观测研究地球电性分布是可能的。

2.2视电阻率及水平地层上的理论计算表达式

视电阻率概念是从均匀介质中电阻率和波阻抗关系引申出来的。在均匀介质中有

1

2

Z



借用这一关系式，把非均匀介质的地面波阻抗代入上式，称相应的电阻率为视电阻率，用

T

表示：

1

2

Z（2-1）

T1，n



式中波阻抗的第二个脚码表示层状介质总的层数，第一个脚码表示波阻抗所在层面位置的编

Zn

号，表示层介质情况下第一层顶面处的波阻抗。通常，视电阻率不是介质的真电

1，nT

阻率，它是介质电阻率的综合反映，并和电磁波的周期（或频率）有关，因为不同周期电磁

波的穿透深度不同，当频率很高时，由于趋肤效应，电磁波只能集中在第一层介质中，