三维大地电磁反演方法与应用研究

根据我国山区金属矿勘探面临的双复杂（复杂地形、复杂地貌）观测环境和找矿重点正在向深部矿、隐伏矿发展的趋势，从革新MT观测方式入手，将大地电磁（MT）E-Map的观测技术、3D积分方程法、以及共轭梯度法有机结合，形成一套适用于山区找矿的3D MT反演方法与应用技术。在此基础上，通过西藏冈底斯南缘铜多金属成矿带上的 E-Map观测实验，优化3D MT反演方法与应用技术，将3D MT反演方法与应用技术提升到实用化的层面，为我国深部金属矿产资源的勘探开发做出积极的贡献。

为将NEM（Natural Electromagnetics）方法技术引领到深部金属矿勘探领域，我们从革新MT观测方式入手，采用大地电磁（MT）台站5分量（3磁—Hx,Hy,Hz; .2电—Ex,Ey）与沿剖面走向上的电场分量（Ep)相结合的观测方法，提出了密集电磁阵列剖面（DEMAP）的测量方式。根据金属矿的电性特征，我们应用积分方程法（IEA），对层状大地中赋存3D良导体的地电模型开展了DEMAP数值模拟研究，并从MT与DEMAP相对误差的角度，定量地分辨了DEMAP偏移距误差的变化状况，为NEM找矿勘探奠定了基础。在三维反演方法与理论方面，我们从MT/NEM耦合积分方程场入手，通过地电单元导电率增量的扰动变化，推导出了测点上MT/NEM场对地电单元导电率的偏导数（敏感矩阵元素）与3D异常体内MT/NEM散射场对地电单元导电率偏导数的耦合关系，并根据3D异常体内MT/NEM散射场耦合方程与MT/NEM散射场的偏导数耦合方程具有相同系数矩阵的特点，提出了应用共享与置换算法求解3D异常体内MT/NEM散射场与MT/NEM偏导数的方法。在此基础上，利用测点上与3D异常体内MT/NEM偏导数耦合关系，计算出敏感矩阵，并实现了3D MT/NEM 共轭梯度反演算法（CGA）。为验证DEMAP观测效果和优化3D MT/NEM反演算法，我们在青海野马泉地带开展了3D DEMAP 与 MT 野外观测实验。从实验结果看，MT与DEMAP视电阻率断面和相位断面整体形态特征高度一致，其相对误差统计基本控制在10%之内。实验结果表明可根据精细找矿,或找矿普查之需合理选定DEMAP偏移距大小，在兼顾找矿精度的前提下，极大地提高野外勘探效率。该项研究成果对推动NEM广泛应用找矿工作具有重要的积极意义。