电阻率各向异性介质大地电磁二维非结构有限元数值模拟

惠 鑫， 吴小平*

(1.中国科学技术大学 地球和空间科学学院 地震与地球内部物理实验室，合肥 230026 2. 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，蒙城 233500)

0 引言

介质的电性各向异性现象普遍存在[1]，在地电模型和地球动力学解释中发挥着重要作用。早在20世纪70年代，文献[2]和文献[3]就已经开始了对各向异性大地电磁(MT)的研究。在各向异性MT数值模拟领域， Pek等[4]公布了二维各向异性MT有限差分公式；Li[5]实现了二维各向异性介质的MT有限元数值模拟，其采用线性插值基函数，数值精度在电磁场变化剧烈的地区受限，且其数值模拟结果没有得到各向异性模型解析解的验证；QIN L[6]给出了二维各向异性断层模型的MT解析解，为各向异性二维MT的数值模拟提供了比对结果。依托MT有限差分正演模拟，胡祥云和霍光谱等[7-8]在实际大地电磁数据解释中引入了各向异性。

在MT的应用方面，20世纪80年代，Cox[9]和Ranganayaki等[10]应用MT展开对海岸效应的研究，并给出了该模型同性介质TM模式观测的特征频率和特征距离的经验公式；Constable等[11]在的TE模式观测中也发现了海岸效应特征异常。

但是这些研究均基于各向同性介质模型，与各向异性普遍存在的地球模型有一定出入，因此有必要研究各向异性介质下的海岸效应现象。笔者从麦克斯韦方程组出发，推导了任意各向异性介质二维大地电磁的非结构二阶有限元公式，实现了二维大地电磁有限元正演模拟。相比较一阶插值，二阶插值有限元模拟结果更精确，而非结构有限元的优势在于，可以模拟任意复杂地形的MT观测结果。……