二维电性各向异性极化体的频率域响应

发布时间：2025-07-21 18:46

　　 地球介质的大地电磁响应是电磁感应和激电效应的综合反应,传统的大地电磁正反演理论是基于电性各向同性和无极化效应的假设,而地球内部介质的电性各向异性现象和激发极化(IP)效应普遍存在,因此有必要研究含IP效应的各向异性地层条件下电磁场的响应特征。从Maxwell方程出发,推导出了二维倾斜各向异性地层条件下大地电磁场的响应,得到了一组TE和TM解耦的偏微分方程,利用Galerkin加权余量法形成大型稀疏有限元方程,采用不完全LU分解预条件因子的稳定双共轭梯度法对有限元方程进行求解。通过与1D各向异性结果的对比,验证了本文算法的可靠性。对设计的含IP效应的二维各向异性地电模型的计算发现,无论是视电阻率还是相位曲线均对地电体的电性各向异性特征表现敏感;IP效应对大地电磁场同样存在着不可忽视的影响,因此在激发极化或者各向异性特征突出的地区,应该考虑使用含IP效应或各向异性的地电模型进行大地电磁资料的处理与解释。研究结果对于指导频率域电磁方法的野外勘探,提高大地电磁资料的解释水平与应用效果都具有重要意义。

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【部分图文】：

图1 坐标旋转示意(yOz平面绕x轴按顺时针方向旋转)

在Cartesian坐标系xyz中,设二维模型的走向平行于x轴,z轴垂直于xOy平面向下。我们通过改变主轴电导率σψ和绕x(或ξ)轴旋转的倾角θ(电性主轴坐标系ξηψ与测量坐标系xyz对应)来研究倾斜各向异性情形下大地电磁场的响应规律。其中坐标旋转示意图如图1所示。张量电导率表示....

图2 2D MT方法和PEK 1D方法得到的视电阻率和相位以及误差曲线

表13层层状介质的模型参数层数ρξ/(Ω·m)ρη/(Ω·m)ρψ/(Ω·m)θ/(°)h/km1100100100012552045131001001000∞2.1各向同性均匀半空间中2D极化体的电磁响应

图3 模型示意

在电阻率为100Ω·m的各向同性均匀半空间中,极化异常体的埋深为1000m、规模(按y,z坐标顺序)为500m×400m(如图3所示),异常体在地表投影的中心位于坐标原点。异常体处的极化参数如表2所示。通过对不同极化参数的不同取值情况的计算,来讨论激电效应对大地电磁响应....

图4 10.600 3 Hz时不同极化参数的视电阻率和相位曲线

表2异常体处的极化参数模型模型半空间电阻率(ρ)/(Ω·m)极化率(m)时间常数(τ)频率相关系数(c)M11000.1/0.3/0.5/0.7/0.9100.5M21000.50.1/1/10/100/10000.5M31000.510....

本文编号：4058220