基于矢量有限元的大地电磁快速三维正演研究

顾观文，武晔，石砚斌

(1.防灾科技学院 地球科学学院，河北 廊坊 065201; 2.河北省地震动力学重点实验室，河北 廊坊065201)

0 引言

大地电磁测深法(magnetotelluric sounding, MT)具有施工方便、勘探效率高、成本低 (相对于地震勘探)、勘探深度大等优点，目前已被广泛应用于资源勘查、能源勘探及深部构造探测等方面。对于大地电磁数据的反演和解释，由于受限于理论方法及计算设备的运算能力，早期以一维或二维反演技术为主。20 世纪90年代以来，随着计算设备运算能力的提高及数值计算方法的进步，大地电磁三维正反演技术开始逐步发展，不同的三维正演方法(积分方程、有限差分、有限元等)及其计算技术取得了巨大进展[1-15]。目前在实际中得到应用的三维反演技术主要是基于有限差分法三维正演的反演方法，特别是国内实测大地电磁资料的三维解释基本上都采用基于有限差分法的三维反演技术[16-19]。不同于有限差分法，有限单元法在模拟起伏地形以及复杂地质体的电磁响应方面具有明显优势，特别是近些年发展迅速的矢量有限元法，由于其能有效地解决传统节点有限元法存在的伪解问题，目前已成为复杂地形和复杂地质体三维电磁响应模拟的主要方法。但有限单元法也存在一些不足，运算量大、计算时间长是导致基于有限元法的大地电磁三维反演技术实用化进程相对滞后(相对于基于有限差分法的三维反演技术)的主要因素。为此，开展基于有限元的MT快速三维正演算法研究，提高三维正演计算效率，对于大地电磁三维反演技术的实用性具有重要的意义。……