起伏地表频谱域激电正反演研究

频谱激电法（SIP）以岩石电阻率的频谱特性差异为基础，通过测量大地的视复电阻率频谱，寻找电性异常体，并根据描述的岩石频谱参数来评价电性异常体，从而解决地质问题。.激电法主要研究岩矿石的电容性质。岩矿石的激电特性在交变电流场中表现为复电阻率性质，通过复电阻率及其参数来评价引起电法异常的地质体的性质已经被人们所认识。但实际测量中激电法所表现的电容性质与电磁法表现出的电磁效应相互干扰，很难区分。我国山区面积约占国土的三分之二，在山区开展激电法勘探时，地形起伏是主要的干扰因素，必须考虑地形的影响。本课题拟根据麦克斯韦方程组和电磁散射积分方程理论，将地形效应、激电效应和电磁效应放在一起统一进行处理和解释，为研究地形起伏地表三维地电构造的电磁场分布规律提供理论支持。

电法中的频谱域激电法（复电阻率法）研究的是岩矿石表现出的激电效应，电磁法研究的是岩矿石表现出的电磁感应效应，在地形起伏的地区进行电法勘探时，起伏的地形也对观测结果产生影响，实际工作中这三种效应是叠加在一起反应在观测数据中的，并且互为干扰。本项目提出同时考虑激电效应、电磁效应和地形起伏效应的电磁场正反演，并在此基础上对发射源的形状进行了进一步研究，给出的方法即适用于常规的水平电偶极子或长导线发射源，也适用于不规则的任意形状发射源。.电磁场正演中首先推导了电偶极子位于空气和均匀大地中的格林函数，再将地形和地下异常体同时剖分，通过格林函数建立二者之间的联系，随后将复电阻率Cole-Cole数学模型引入电磁场计算中，通过解线性方程组求出了起伏地形条件下同时考虑激电效应和电磁效应的频率域三维复电阻率电磁场。通过模型正演，分析讨论了地形效应、电磁效应和激电效应同时存在下异常体复电阻率模型各参数和地形参数对电磁场的影响规律。在频率域正演的基础上，利用频时转换方法将频率域电磁场转换到时间域，探讨了地形效应、激电效应对时间域瞬变电磁响应的影响特征。. 复电阻率三维电磁场反演是在实电阻率反演的基础上，不对电磁场或视复电阻率与真谱参数的关系进行任何假定（如对Cole-Cole模型的组合方式及有关的组合系数的假定），利用电磁场正演的积分方程并结合复电阻率频谱关于Cole-Cole 模型参数的偏导数，求得观测点处电磁场对复电阻率异常体频谱参数的偏导数（敏感度矩阵），然后利用经典的阻尼最小二乘法反演了复电阻率模型的各参数。在反演中发现复电阻率参数中的时间常数和极化率之间存在着强烈的相关性，只有固定其中之一，才能保证反演结果的准确和稳定。.本项目对电磁场正反演的激发源进行了进一步研究，认为无论激发源是何形状， 均可看做由众多水平电偶极子组成， 它在任意一点产生的电磁场可通过对水平电偶极子的电磁场进行数值积分获得。方法是首先由收发距确定水平电偶极子的长度；然后由电偶极子的长度确定激发源可以剖分成多少个水平电偶极子； 最后求出每个电偶极子在观测点处的电磁场并进行累加， 就可得出任意形状激发源在观测点处的电磁场。.本项目通过理论计算和野外实际勘探表明，频谱域激电法与电阻率法相比，能提供更加丰富的信息，可用于直接寻找复杂成因的矿产（如斑岩型铜矿）资源。