伪随机多频激电三维阵列观测及小波域自适应有限元正反演

目前我国矿产资源的保有储量严重不足，许多老矿山因资源枯竭而面临倒闭，迫切需要在第二找矿空间（500～1500米）开展深部找矿理论与方法的研究，以解决矿山的接替资源问题。伪随机多频激电法具有观测参数多、采集信息量大及抗干扰能力强的优点，在矿山深部找矿中优势和前景巨大。为使其在深部找矿中达到最佳探测效果，本项目将从三维观测方法到三维正反演解释方法展开深入系统的研究。在三维观测方面，将提出针对地表、井地和井井的大深度三维阵列观测新方法；在三维正反演方面，将研究三重网格系统的自适应剖分方法，分别用于反映模型参数、计算一次场和二次场，最终提出一次场和二次场分离且适于起伏地形的小波域自适应有限元方法；在此基础上，探索将地质属性约束、背景和光滑约束、界限约束以及多频模型间的交叉约束进行融合，构建多约束广义线性反演方程，并在小波域实现多频复电阻率模型的同步快速反演，再利用全局混合优化方法提取谱参数信息。

我国大批大中型有色金属矿山保有储量趋于枯竭，正面临倒闭，在其深边部寻找接替资源迫在眉睫，然而利用矿山原有的矿床模式和成矿理论已很难取得突破。基于2n序列的伪随机信号多频激电法具有抗干扰能力强、观测参数多、信息量大的特点，适合于危机矿山深边部找矿工作。本项目针对伪随机多频激电法的大极距三维阵列观测方法与多频多参数高效三维正反演方法展开研究，对解决危机矿山的深边部找矿问题具有重要意义。. 本项目的主要研究内容有：伪随机多频激电法的野外三维阵列观测方法，多频激电数据的小波域自适应有限元三维正演模拟方法，以及小波域三维自适应正则化约束反演和谱参数信息的提取等。本项目的取得的主要成果有：在阵列观测方面，（1）提出了一系列适合于地表、井地、井间二/三维阵列观测新方法，包括单边供电的三极多通道观测方法、双边供电的三极多通道观测方法、单边供电的四极多通道观测方法及双边供电的四极多通道观测方法，与常规激电测深方法相比，数据采集效率提高了10倍以上。（2）研究了单孔井中和地井多通道观测方法，并将两种方法的观测数据进行联合约束反演，勘探效果明显提高。（3）提出了地表三维阵列无线传输观测系统，使电法勘探象地震勘探一下，实现了多次覆盖，分辨率与勘探效果得到明显改善。在频谱激电三维正演方面，分别基于等效电阻率和Cole-Cole模型构建地下连续电性介质模型，拓展了时间域与频率域激电异常电位三维有限元正演模拟的理论与方法，开发了适用于起伏地形的三维有限元正演模拟软件，可以根据问题规模人工选择小波域与非小波域压缩存储矩阵元素、自适应与人工调节单元疏密方式进行正演。在频谱激电三维反演方面，完成了适用于任意阵列观测方法、观测空间的时间域与频率域激电数据的三维自适应正则化反演成像方法的研究，基于VC++开发了Windows可视化三维反演解释系统，该系统已在生产实践中逐步投入使用，产生了一定的经济效益。. 本项目经过四年的研究，达到了项目的预期目标，还有部分论文尚未见刊和外审中，相关后续研究工作仍在继续。. 项目已发表期刊学术论文16篇，国际会议论文3篇，中国科技论文在线2篇，其中SCI检索3篇，EI检索6篇，CPCI检索3篇，获得软件著作权4项。资助培养研究生8人，获得博士学位1人，获得硕士学位4人。