大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟

吉林大学学报(地球科学版)

大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟

顾观文^{1, 2}，吴文鹂²，李桐林¹

1.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春130061;
2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊065000

收稿日期:2014-02-01 出版日期:2014-09-26 发布日期:2014-09-26
通讯作者: 李桐林（1962-），男，教授,博士生导师，主要从事电磁法理论及应用研究 E-mail:litl@jlu.edu.cn
作者简介:顾观文(1975-)，男，博士研究生，高级工程师，主要从事电磁法正、反演研究及其软件研制工作，E-mail:guguanwen@igge.cn
基金资助:
国家重大科学仪器设备开发专项项目（2011YQ05006006）;中国地质调查局项目（1212011220247）

Modeling for the Effect of Magnetotelluric 3D Topography Based on the Vector Finite-Element Method

Gu Guanwen^{1, 2}, Wu Wenli², Li Tonglin¹

1.College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun130061, China;
2.Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Langfang065000, Hebei, China

Received:2014-02-01 Online:2014-09-26 Published:2014-09-26

摘要/Abstract

摘要：

地形对大地电磁场的影响规律研究对于实际大地电磁测深反演解释具有重要的意义。基于矢量有限元法进行了大地电磁三维地形响应数值模拟。首先与二维地形模拟结果比较，验证了算法的正确性；接着，分别对1个山峰地形和1个山谷地形进行了模拟；最后，比较了二维模拟与三维模拟结果。结果表明：三维阻抗张量的Z_xy模式和Z_yx模式都会受到地形影响；用二维地形模拟结果去近似三维地形响应，二维TE模式与真实三维响应结果差别很大，TM模式接近真实三维响应结果；如采用二维反演处理带地形的三维MT数据，TM极化模式反演更为合理。

关键词: 大地电磁, 三维地形, 数值模拟, 矢量有限元法

Abstract:

It is of great significance to study the effect of topography to the magnetotelluric inversion and interpretation. A vector finite-element algorithm has been applied to simulate magnetotelluric (MT) effect of 3D topography models. First, the algorithm was verified by comparison with the modeling result of a 2D ridge model. Then, the effect of 3D topography was simulated for a 3D positive trapezoidal-hill model and a negative trapezoidal-hill model respectively. In addition, we also compared the results of 2D and 3D simulation. The results show that Z_xy and Z_yx are both affected by the terrain, the difference between 2D TE mode and real 3D response is great, whereas the 2D TM mode response is similar to the real 3D response. If we invert the 3D MT data by a 2D program with terrain, the TM polarization mode inversion is more reasonable.

Key words: magnetotelluric, 3D terrain, numerical modeling, vector-finite-element

中图分类号:

P631.3

顾观文，吴文鹂，李桐林. 大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1678-1686.

Gu Guanwen, Wu Wenli, Li Tonglin. Modeling for the Effect of Magnetotelluric 3D Topography Based on the Vector Finite-Element Method[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2014, 44(5): 1678-1686.

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