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三維電阻率反演方法研究

發布時間:2025-03-28 14:32:41

① 博斯蒂克反演解釋方法

博斯蒂克(Bostick)反演是一種具有代表性的近似反演方法,盡管結果不夠精確,但運算簡便,能直觀地給出地下電阻率隨深度的變化形式,所以得到了廣泛應用。在大地電磁測深數據實時處理和現場處理的系統中大多配備了這個反演程序。

博斯蒂克反演是以低頻區視電阻率曲線尾支漸近線的特徵為基礎的。圖3-2-11是兩條二層斷面的視電阻率曲線,其第一層電阻率相等,基底電阻率分別為零和無限大。我們知道在低頻漸近線上視電阻率分別滿足下列方程:

地電場與電法勘探

S、H分別是第一層縱向電導和第一層的厚度。

圖3-2-11 博斯蒂克反演原理圖

在S線與H線交點的右側,即相對高頻部分視電阻率近乎相等,也就是說在這些頻點它們幾乎不受斷面下層電阻率的影響,而且視電阻率接近S與H線交點處的視電阻率。說明,當第二層電阻率發生任何改變時這個結論將依然成立。因此可以用交點上的數值相當准確地給出該頻點所對應深度以上的電阻率,而與以下空間的電阻率無關。

漸近線交點坐標(ρT,ω)應滿足(3-2-46)、(3-2-47)式,由此可以確定某一深度以上地層的導電性,兩式聯立消去ω、μ,得:

地電場與電法勘探

ρt為基底以上岩層的平均縱向電阻率。這表明通過視電阻率曲線較高頻漸近線上任一點都可確定出一個平均電阻率,它僅與斷面中的某一深度H及其以上介質的縱向電導有關。

假設地層電性是隨深度連續變化的函數,則縱向電導S可表示為下式:

地電場與電法勘探

對H求導數,得到:

地電場與電法勘探

對(3-2-46)(3-2-47)式的數值取對數,但省略了數值方程的形式,簡寫為

地電場與電法勘探

上式分別對lgω求導數,經整理後可得:

地電場與電法勘探

上式代入(3-2-49)後得到:

地電場與電法勘探

由(3-2-47)式又可得到:

地電場與電法勘探

(3-2-52)、(3-2-53)式就是博斯蒂克反演的基本公式,可在實測視電阻率曲線上讀出ρT與ω,並求得導數d lgρT/d lgω。但考慮到測量誤差,而且對實測曲線求導數會使誤差增加。因此在實施博斯蒂克反演時應設法避免對實測曲線求導數。考慮到在一維介質中大地電磁阻抗是最小相位函數,振幅與相位之間的關系可由希爾伯特轉換公式給出:

地電場與電法勘探

由此求得近似公式:

地電場與電法勘探

地電場與電法勘探

將上式代入(3-2-52)式得:

地電場與電法勘探

式(3-2-53)與(3-2-54)就是實際使用的博斯蒂克反演公式。θ(ω)可從相位曲線上讀出。

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