井中激电地-井方式模型实验及正反演方法研究

井中激电地－井方式是危机矿山勘探中探测矿体的重要井中物探方法之一，但是，国内勘探队伍在应用井中激电地－井方式时，存在实际资料处理和解释的困难。该项目通过在水槽进行规则形体(扳状体、球体等矿)井中激电地-井方式模型实验；研究建立地-井方式激电数学物理模型，利用三维有限差分研究正演模拟方法；基于正演计算、模型实验、野外实际观测结果，研究井中激电地-井方式反演方法及算法。通过该项目的研究建立井中激电地－井方式资料的解释模型和方法，为我国井中激电地-井方式实际资料处理和解释提供有力手段。该申请项目的研究将具有重要理论意义，对我国利用井中激电地-井方式寻找固体矿产等实际工作将具有指导意义。

该项目研究目标为：通过该申请项目的研究，获取规则形体(矿)井中激电地-井方式模型实验成果资料；研究地-井方式激电有限差分正演模拟方法；研究井中激电地-井方式反演方法和算法，为我国井中激电地-井方式实际观测资料解释提供有力手段，指导我国井中激电地-井方式寻找固体矿产等实际工作。根据以上研究目标，该项目研究了如下内容：. 1、在水槽进行规则形体(矿)井中激电地-井方式模型设计和实验，包括：水平板状体模型实验、直立板状体模型实验、倾斜板状体模型实验、球体模型实验。. 2、地-井方式激电有限差分正演模拟方法.针对点电源三维稳流场所满足的偏微分方程与边界条件，采用有限差分法建立相应的差分方程式并进行求解，通过等效直流电阻率法的数值模拟实现体极化电场的时域激电计算。在实际正演模拟计算中，利用解析计算和数值计算相结合的方法对有限差分法进行了局部改进，选取传统迭代法和子空间迭代法对由差分方程式所形成的大型稀疏矩阵进行了计算和对比。通过正演数值模拟试算结果与规则形体的体极化时域激电理论解析解结果进行对比，评估正演模拟效果。. 3、基于正演、模型实验、野外实际观测结果，研究井中激电地-井方式反演方法及算法。. 1）正演计算了均匀体积化激发极化场中的地—井方式激电球体二次场异常，建立了反演目标函数，利用最优化变尺度BFGS方法反演，反演球体的距井距离d,埋深h以及激化倾角i。. 2）应用最优化法（BFGS变尺度法、FR共轭梯度法），在适当的限定条件下，利用五方位地-井激电测量数据，对井旁规则形体或类似规则形体的多参数进行了反演。. 3）模型实验各待求参数的反演结果基本符合目标体所在方位和基本性质，就电位差而言观测结果与反演结果拟合的程度也较高，不足之处是由结果求得视极化率与物理实验结果相差较大，但整体趋势大致相同。. 4）野外观测数据的反演方法有待进一步研究。. 经过三年的努力，较好地完成了项目设计的主要研究内容，达到预期的研究目标。