电阻率极化率自动反演测试数据.
基于偏导数和统计学方法的电阻率测深二维反演
基于偏导数和统计学方法的电阻率测深二维反演程勃;底青云【摘要】为了获得详细直观的视电阻率测深数据的反演结果，本文研究了利用视电阻率测深数据的偏导数变化和统计学参数，设计初始模型的反演方法。
该方法先判断地层电性结构类型，再圈定目标体位置。
利用包含地下地层参数的偏导数信息和一维反演结果的统计学特征，设计出有层参数和地层结构的初始模型。
在此基础上使用遗传算法修改模型，配合二维有限元法正演达到拟合误差最小，从而完成电阻率测深数据的二维反演。
此法的优点在于初始模型与真实的地层结构有很大的相似性；不需要解大型线性方程组，降低计算量；反演过程中独立计算总体拟合误差和异常体影响区域拟合误差，指导优先变异方向。
反演后给出直观的解释结果。
对理论模型及实测数据试算证明该方法可以获得较实用的反演效果。
【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2012(047)006【总页数】8页(P1006-1013)【关键词】电阻率测深;二维反演;偏导数;统计学;遗传算法【作者】程勃;底青云【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院工程地质力学重点实验室,北京100029 中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院工程地质力学重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P6311 概述电阻率测深方法广泛应用于大地分层及探测地质构造等问题。
电阻率测深数据定量解释是人们非常感兴趣的研究课题。
多年来人们研究了多种正反演方法，也取得了很好的效果。
尤其是正演模拟的有限元计算方法已经获得了成功[1～6]，在普通的个人计算机上就可以完成二维、三维地质模型的计算。
在二维、三维电阻率测深数据反演问题中，初始模型设计往往成为困扰反演算法的问题，设计模型太简单，可能会无法接近拟合误差极小，而设计模型复杂人为干扰增多[7～11]。
如果可以了解地层结构的类型，进而设计出最接近实际地层结构的初始模型，反演计算的速度和效果会有较大改善，并且反演结果准确、可信。
RES2DINV在粤北某铅锌矿区激电测深反演中的应用
RES2DINV在粤北某铅锌矿区激电测深反演中的应用韦乙杰;袁忠明【摘要】在粤北某铅锌矿矿区进行的直流激电测深工作中，通过修改激电测量数据格式，用RES2DINV软件进行反演，推测了3个矿体的产状。
后经钻探验证，推测结果跟钻探揭露结果基本一致。
%RES2DINV is a good processing software for multi-electrode resistivity method.It is widely used in the data processing of the multi-electrode resistivity method.The No.938 Geological Party of Guangdong Nonferrous Metal Geological Bureau carried out DC IP sounding work in a lead-zinc mine of northern Guangdong Province.The authors modified the format of IP measurement data,used RES2DINV software for inversion and,on such a basis,inferred three ore bodies,which are basically consistent with the drilling re-sults.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】3页(P827-829)【关键词】RES2DINV;激电测深;二维反演;铅锌矿【作者】韦乙杰;袁忠明【作者单位】广东省有色金属地质局938队，广东惠州 516023;江苏省地质勘查技术院，江苏南京 210049【正文语种】中文【中图分类】P631RES2DINV是一款良好的高密度电法数据处理软件。
2.5维复电阻率反演及其应用试验
2.5维复电阻率反演及其应用试验范翠松;李桐林;严加永【摘要】Complex resistivity method attracts people's great concern because of the potential in the distinction of ore and non-ore deposits since it was proposed. However, the inverse problem of SIP has not been resolved well, so it has restricted the application and development of SIP. Therefore, we proposed and implemented a 2. 5D combined inversion method, which used multi-arrangement of apparent resistivity and apparent phase of SIP data. We established the inverse objective function by using least square principle, and used the smooth model of Occam method to improve the stability of inversion. We derived the analytical expression of the sensitivity matrix with the partial derivatives of the electric field, and calculated it with the reciprocity theorem. This method can perform large-scale inversion and take advantage of geological information that was contained in electromagnetic induction and IP effect. Finally, the inversion procedure was used in Anhui SIP measured data, and the result shows a good effect on application by comparison with known drilling data and CSAMT inversion result.%自复电阻率法被提出以来,其区分矿与非矿方面的潜力就引起了人们的广泛关注,但反演问题一直没有得到较好的解决,已经严重影响和制约了该方法的应用和发展.对此,本文提出并实现了利用多个排列视电阻率和视相位数据的2.5维SIP联合反演方法.算法利用最小二乘原理构建了反演目标函数,为提高反演的稳定性,在反演方程中加入了Occam法的光滑模型约束.通过借助电场的偏导数形式,推导出了灵敏度矩阵的解析表达式,并应用互换定理对其进行精确求取.反演算法充分利用了电磁感应和激电效应中的异常信息,能够同时反演出二维地质断面上所有单元的四种复电阻率参数.最后,利用该反演程序对安徽某地区的SIP实测数据进行了反演成像,通过与已知钻井资料及CSAMT反演结果的对比分析表明,该反演算法具有良好的应用效果.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2012(055)012【总页数】7页(P4044-4050)【关键词】复电阻率法;电磁效应;2.5维反演;联合反演;灵敏度矩阵【作者】范翠松;李桐林;严加永【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言为了有效地消除电磁耦合和评价激电异常，Pelton等［1］提出了频谱激电法（SIP）.它利用常规电阻率法的观测方式，在若干个频率（频率范围n×0.01～n×102 Hz）下测量视复电阻率谱和视相位谱，推断目标体的真复频谱参数特性，从而提高对异常客观评价的准确性.Pelton等［1］认为，对均匀岩、矿石，由激电效应引起的复电阻率随频率的变化可由Cole－Cole模型描述，并通过对大量岩、矿石标本的广域频谱复电阻率测量，验证了该模型的正确性，并指出可以根据岩、矿石的Cole－Cole模型参数，按结构评价极化异常体.由于SIP法可观测的参数多，多参数组合的解释能为评价激电异常源的性质提供更丰富的信息，且勘探成本低，周期短，抗干扰能力强，近年已在矿产勘查、油气藏探测及环境调查等方面得到了广泛应用［2-4］.尤其在隐伏多金属矿勘探方面，复电阻率法能较好地解决矿与非矿异常的区分问题，提高了寻找隐伏矿的能力.随着SIP法的理论研究、仪器设备及施工技术日益成熟，与之相应的反演算法也得到了快速发展.我国学者罗延钟提出了由视谱参数解析计算极化体真谱参数的方法［5］.张桂青等［6］提出由视谱直接反演极化体真谱的思想，并建立了稀释系数为常数及随频率变化下的反演方法.刘崧等［7］提出了联合谱激电反演真Cole－Cole参数的思想，并实现了椭球极化体的真谱参数反演.蔡军涛等［8］在直流电阻率法数值模拟的基础上，提出了利用最优化反演和递推反演相结合求取真频参数的反演方法［9］.Loke等［10］同样在不考虑电磁感应的情况下，以近似反演得到的非均匀半空间作为初始模型，实现了理论数据的SIP二维反演.就以上SIP反演方法而言，在面向实际应用时存在着一些难以避免的问题.利用视谱直接拟合真谱的方法，在建立视谱和真谱的近似关系式时，难以对普遍的情况使用统一的复电阻率模型进行描述，在解释复杂构造异常体及真谱参数的空间分布上存在着一定的局限性，并且将电磁效应仅用一个基于Cole－Cole模型的简单数学表达式描述时，也很可能造成解释上的偏差.而以直流电阻率法正演为基础的SIP反演算法，一般均建立在可忽略电磁耦合这一假设之上，而实测的SIP数据中却一定包含了此种效应，特别是在观测频率较高时，电磁效应更为显著，这意味着电磁耦合“噪声”在此类反演中将起着更大的干扰作用.近年来，由频率域Maxwell方程出发建立的SIP反演方法得到了广泛研究.张辉等［11］基于体积分方程的SIP正演模拟，首先提出并完成了基于阻尼最小二乘法的SIP三维反演，李建平［12］在此基础上进行了改进，实现了起伏地形下的SIP三维反演.Ahmad Ghorbani［13］编写了包含电磁效应的SIP一维反演代码，并验证了其正确性.徐凯军［14］将解耦的波数域电磁场偏微分方程用有限元法实现了正演模拟，并利用阻尼最小二乘法通过对电场的拟合，研究了复杂地形的2.5维SIP局部反演.梁盛军［15］将共轭梯度法和阻尼最小二乘法按先后顺序应用于三维SIP反演中，并对理论模型进行了局部反演计算.可以看出，虽然以上反演研究既考虑了电磁效应和激电效应并存的情况，又能直接反演出目标体的多种复电阻率参数、位置和几何特征.但是，由于反演单元存在多个Cole－Cole模型参数，在二维和三维全区反演时，模型参数量远多于观测数据量，导致反演问题的欠定性严重.因此，该方面的研究目前也仅停滞在理论研究及小规模的模型试算阶段，尚未达到实际应用的程度.针对频谱激电反演中存在的问题，尤其是目前最符合实际应用的2.5维反演问题，本文提出并实现了利用多个排列的视电阻率和视相位数据的联合反演方法，在考虑电磁效应的情况下，能够同时反演出二维地质断面上所有单元的复电阻率参数，解决了SIP反演欠定性严重的问题.算法中利用最小二乘原理构建了反演目标函数，并加入了Occam反演［16-17］的光滑模型约束，以增加反演的稳定性.对于反演中的雅克比矩阵的计算问题，本文借助了电场的偏导数形式，推导出了灵敏度元素的解析表达式，并应用互换定理［18-20］对其进行直接求解.最后，对安徽某地区的SIP实测数据进行了2.5维反演成像，通过与已知钻孔资料以及和CSAMT反演结果的对比分析，验证了该反演算法的应用效果.2 2.5维复电阻率反演原理SIP反演问题可归结为求解以下泛函极值的问题：其中，x为模型的复电阻率参数向量；ε为数据拟合误差；f为实测数据向量；F （x）为正演函数.考虑到电磁效应对观测数据的影响，正演模拟是以波数-频率域的电磁耦合方程［21］为理论基础，将实电阻率变量用（2）式的Cole－Cole模型替换后，再用等参单元的有限元法［22］完成了离散化处理，最终可得到由式（3）表示的正演线性方程组［23］：式中，ρ（iω）为复电阻率；ω 是角频率；ρ0、m、τ、c为Cole－Cole模型参数，分别表示零频电阻率、极化率、时间常数、频率相关系数.式中，K是对称、带状的系数矩阵；F为剖分网格节点处的波数域待求场向量；B为发射源项.当求解出空间域电场值后，利用以下近似公式就能计算出测点处视电阻率及视相位值.式中，ρa和φa分别为观测点处的视电阻率值与视相位值；K是装置系数；E为观测偶极中心处的电场值；ΔL为观测偶极长度；I为发射电流.2.1 反演方程组的建立为了充分利用视电阻率和视相位数据包含的地质信息，本文采用了联合反演的策略.从公式（4）中不难发现，复电阻率法的反演拟合，本质上是基于电场的振幅与相位的拟合，因此，文中给出的反演算法均针对电场的振幅及相位进行推导.考虑到四种SIP参数的量级不同，为了提高反演的稳定性，对参数进行了对数归一化处理，即令x ＝（ln（ρ0），ln（m），ln（τ），ln（c））.遵循以上规则，以 Occam 原理构建了单一排列下的反演目标函数：式中，a和φ分别为观测电场的振幅向量与相位向量；A（x）和φ（x）分别为电场振幅与相位的正演函数；Wa和Wφ为归一化对角阵；λ是阻尼因子；μ为缩放系数；R为模型的二阶粗糙度矩阵.将（5）式在k次迭代模型xk邻域线性展开，并极小化，可得到以下实系数反演方程组：其中，ΔdA和Δdφ分别为电场振幅和相位的绝对拟合差向量；JA和Jφ分别为电场振幅与相位的灵敏度矩阵；Δxk＝xk＋1－xk为模型修正向量.通过求解以上方程组，就能得到本次迭代更新的模型参数向量xk＋1，再将其作为初始模型进行下一次迭代计算，直到拟合误差收敛至设定的阈值.当利用M个排列的数据反演时，首先求出各排列对应于（6）式中左端的灵敏度相关项P1，P2…，PM，及右端项S1，S2…，SM，再令其线性相加生成新的灵敏度相关项Q＝P1＋P2＋…＋PM及右端项T＝S1＋S2＋…＋SM，此时方程组（6）变为：通过上式便可实现利用多个排列数据的SIP反演计算.2.2 灵敏度矩阵推导灵敏度矩阵的建立是反演的重要环节，它直接决定了反演成像的时间和精度.在（6）式中可以看出，反演方程中包含了JA和Jφ两种类型的灵敏度矩阵，在反演过程中需要分别求取，其解析表达可借助场的灵敏度形式获得.在频率域中，将空间分布的电场表示成以下复数形式：式中，和φ分别是电场的振幅和相位函数；i为虚数单位.对（8）式两端求取xj的偏导数（xj是第j块反演单元上任一种Cole－Cole模型参数），经整理后有：再根据复合函数求导法则，便可推导出以下各复电阻率参数的灵敏度解析表达式：在（10）式中，exj ＝exp（xj）＝（ρ0，m，τ，c）；ω 为角频率；ρ为复电阻率变量，与σ互为倒数为j单元的复电阻率对其Cole－Cole模型参数的偏导数，可解析求取［24］.这样，灵敏度元素JAj和Jφj的计算，最终便归结到电场对第j 块单元复电阻率的偏导数计算问题，即求解，为节约计算成本，应用互换定理，并通过伪正演对该项进行计算.鉴于互换定理在2.5维反演中应用的复杂性，限于篇幅，拟另文发表.3 安徽某斑岩铜矿上的应用试验3.1 矿床地质安徽某斑岩铜矿床位于庐枞火山岩盆地西北缘，矿床的形成与中国东部燕山期岩浆侵入与喷发活动有关，是东部地区一个典型的岩浆热液型矿床.矿区地层简单，主要有第四系（Q）、白垩系杨湾组（K1y）、志留系高家边组（S1g）和坟头组（S2f），早侏罗统磨山组（J1m）和中侏罗统罗岭组（J2l）地层以及早白垩纪龙门院组和浮山组火山岩系.矿区构造主要表现为褶皱和断裂两种类型.高家边组和坟头组地层组成NNE向背斜，背斜上断裂交汇处为铜矿的有利富集部位.区内岩浆活动强烈，形成了一套以石英闪长斑岩和黑云母石英闪长斑岩为主的钙碱性系列的中酸性岩体，总体呈北东向分布.侵入于志留系和侏罗系地层中的石英闪长斑岩、黑云母石英闪长斑岩等为主要容矿岩体，总体呈北东—北北东向沿背斜核部分布［25］.矿石矿物成分简单，主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、斑铜矿、辉钼矿、磁铁矿、辉铜矿；非金属矿物除原岩蚀变矿物及交代残余矿物外，还有石英和长石等.矿石构造以浸染状、细脉状和细脉浸染状为主，其中含铜斑岩型矿石普遍为浸染状矿化叠加疏密不等的细脉状矿化.3.2 野外数据采集数据采集时选择了一条有钻井控制的剖面，使用的测量仪器是加拿大Phoenix地球物理公司研制生产的V8多功能电法测量系统，观测方式为偶极-偶极.共进行了16组排列的数据采集，每排列12个观测道，发射偶极长度为200m，接收偶极长度为50m，共进行25个频率（0.0313～128Hz）的观测.反演前，对观测数据进行了筛选，剔除了部分干扰较强的排列、频点及观测道.3.3 反演结果与分析利用本文提出并实现的2.5维SIP反演算法，对该地区实测数据进行了反演成像.反演拟合情况见图1～4.其中，图1和图2分别为1Hz的视电阻率和视相位拟合断面图；图3和图4分别为16Hz的视电阻率和视相位拟合断面图.经对比可以发现，两个频率数据的反演拟合情况大致相当，总体拟合程度较好，仅局部存在微小的差异.但视相位较视电阻率的拟合程度稍差，这是因为视相位对SIP参数的灵敏度较视电阻率高，同时也说明了视相位数据提供了更多的SIP异常信息，在反演中起到了更为关键的作用.四个SIP参数的反演结果见图5，图中白线围成的封闭区域为钻井控制的矿体范围.图6是该剖面的CSAMT法反演结果.由反演结果不难看出，SIP反演的零频电阻率与CSAMT法反演的电阻率剖面吻合较好，其电阻率结构可以反映出矿区的地层、岩体及背斜构造.主体高阻区是含矿岩体的反映，而分支的高阻体应该是岩支的表现，而低阻区域在主体上应该是志留系地层的表现.对于矿体而言，主体矿体具有较高的电阻率，这与矿床的类型和含矿体的电阻率测量结果是一致的（表1）.斑岩型矿体一般具有高的电阻率，特别是石英斑岩具有较其它斑岩更大的电阻率值.SIP反演结果显示，矿体具有较小的时间常数，这与侵染状或细脉状矿石的时间常数较小的特征较为一致.在矿体范围，频率相关系数具有由浅至深逐渐变大的趋势，这也同该参数的物理意义一致，因为该参数主要反映矿物颗粒的均一性特征.矿体的浅部由于埋藏浅，不均匀性严重，因此频率相关系数较小，而深部压力大，形成的颗粒更均质，频率相关系数会相对较大.图1 1Hz视电阻率拟合断面图（a）观测数据；（b）正演数据.Fig.1 Fitting section of apparent resistivity with 1Hz（a）Measured data；（b）Forward data.图2 1Hz视相位拟合断面图（a）观测数据；（b）正演数据.Fig.2 Fitting section of apparent phase with 1Hz（a）Measured data；（b）Forward data.图3 16Hz视电阻率拟合断面图（a）观测数据；（b）正演数据.Fig.3 Fitting section of apparent resistivity with 16Hz（a）Measured data；（b）Forward data.图4 16Hz视相位拟合断面图（a）观测数据；（b）正演数据.Fig.4 Fitting section of apparent phase with 16Hz（a）Measured data；（b）Forward data.图5 SIP反演断面图（a）零频电阻率；（b）极化率；（c）频率相关系数；（d）时间常数.图中由白色实线围成的封闭区域为钻孔控制的矿体范围，下同.Fig.5 Cross－section of SIP inversion（a）Result of zero frequency resistivity；（b）Result of polarization coefficient；（c）Result of frequency correlation coefficient；（d）Result of time constant.The closed area surrounded by the solid white line is the range of orebody，which is controlled by drilling.It＇s the same in the following figure.图6 CSAMT反演断面图Fig.6 Cross－section of CSAMT inversion表1 矿区岩石物性参数表Table 1 Rock physical property parameters in study area岩石类型电阻率ρ／（Ωm）极化率η／（%）闪长斑岩＞620—含矿石英闪长斑岩 300～600 18.0不含矿石英闪长斑岩 500～1000 10.7粘土质粉砂岩100～500 7.0反演的极化率在矿体上约为20.0%，与标本测量结果基本一致，但并没有出现人们期待的高极化异常.相反，志留系地层则表现出较高的极化率特征，这同粘土质粉砂岩标本相对较低的极化率（7.0%）相矛盾.我们认为，可能是粘土质粉砂岩标本的代表性出现了问题，志留系砂泥岩可能存在较多的碳质成分，在后期岩体侵入过程中接触变质，因此应该表现为较成矿岩体具有更高的极化率特征.就该区的斑岩型铜矿而言，不难看出：该矿体具有高电阻率，相对低极化，中等频率相关系数和较小的时间常数的特点.基于如上认识，推测反演图右侧（水平坐标2600，深度约200m）的异常可能是矿致异常，同样，左侧（水平坐标1200，深度约200m）也可能是相同类型的矿致异常.对于剖面上其它参数组合的异常，我们也进行了分析和推断.在水平坐标1500m，深度约200m处存在的异常，表现为电阻率低，极化率较低，频率相关系数高和时间常数高的特点，推断为隐伏角砾岩.浅地表的相对高阻（相对于围岩地层），高极化率，低频率相关系数和低时间常数的异常，推断为斑岩型铜矿的外围似千枚岩化蚀变带（黄铁矿化，石英和绢云母化）.4 结论针对复电阻率法反演在实际应用中存在的问题，特别是生产中急需的2.5维反演问题，本文提出并实现了2.5维复电阻率法反演，并进行了应用试验，得到了如下结论：（1）本文提出并实现的复电阻率反演算法，不对电磁效应做任何假定，是建立在频率域Maxwell方程基础上的完全意义上的拟合反演.不但能同时反演出全区的零频电阻率、极化率、频率相关系数和时间常数，而且能反演出异常体的几何参数. （2）算法中同时利用了视电阻率和视相位数据进行联合反演拟合，在增加数据信息的基础上，有效的提高了反演的分辨率.通过拟合断面图的对比发现，视相位对模型参数的灵敏性高于视电阻率，同时也说明了视相位数据提供了更多的SIP异常信息，在反演中起到了更为关键的作用.（3）利用反演程序对已知矿区的实测数据进行了SIP反演实验，通过与CSAMT的反演结果、钻探资料和物性资料的对比验证，表明了该反演方法能成功地圈定矿区的地质构造及矿体，使按结构区分矿与非矿成为可能，具有良好的应用效果. （4）从反演实例可以看出，即使SIP的多参数反演能够提供更为丰富的异常信息，但在实际生产中，地质情况往往更加复杂，仅依靠反演结果难以实现精确的地质解释.因此，需紧密结合实际地质资料进行综合分析，才能更准确地解决对矿床的定位与预测问题.参考文献（References）［1］Pelton W H，Ward S H，Hallof P G，et al.Mineral discrimination and removal of inductive coupling with multifrequency IP.Geophysics，1978，43（3）：588－609.［2］Vanhala H，Soininen H，Kukkonen I.Detecting organic chemical contaminants by spectral－induced polarization method in glacial till environment.Geophysics，1992，57（8）：1014－1017.［3］Weller A，Borner F D.Measurements of spectral induced polarization for environmental purposes.Environmental Geology，1996，27（4）：329－334.［4］Vanhala H.Mapping oil－contaminated sand and till with the spectral induced polarization （SIP）method.Geophysical Prospecting，1997，45（2）：303－326.［5］罗延钟，方胜.视复电阻率频谱的一种近似反演方法.地球科学-武汉地质学院学报，1986，11（1）：93－102.Luo T Z，Fang S.An approximate inversion of the apparent complex resistivity spectrum. Earth Science－Journal ofWuhan College of Geology （in Chinese），1986，11（1）：93－102. ［6］张桂青，崔先文，罗延钟.一种反演频谱激电法视频谱求取真参数的方法.地质与勘探，1987，23（4）：48－54.Zhang G Q，Cui X W，Lou T Z.The determination of intrinsic parameters by inversing IP apparent spectrum.Geology and Prospecting （in Chinese），1987，23（4）：48－54.［7］刘崧，官善友，高鹏飞.求极化椭球体真Cole－Cole参数的联合谱激电反演.地球物理学报，1994，37（增刊2）：542－551.Liu S，Guan S Y，Gao PF.Joint SIP inversion for estimation of intrinsic Cole－Cole parameters of a polarizable ellipsoid.Chinese J.Geophys.（Acta Geophysica Sinica）（in Chinese），1994，37（SuppⅡ）：542－551.［8］蔡军涛，阮百尧，赵国泽等.复电阻率法二维有限元数值模拟.地球物理学报，2007，50（6）：1869－1876.Cai J T，Ruan B R，Zhao G Z，et al.Two－dimensional modeling of complex resistivity using finite element method.Chinese J.Geophys.（in Chinese），2007，50（6）：1869－1876. ［9］蔡军涛，阮百尧，罗润林.一种快速准确求取复电阻率真频参数的反演方法.工程地球物理学报，2005，2（5）：338－342.Cai J T，Ruan B R，Luo R L.A rapid and precise inversion method for the determination of intrinsic complex resistivity parameters.Chinese J.Engineering Geophysics （in Chinese），2005，2（5）：338－342.［10］Loke M H，Chambers J E，Ogilvy R D.Inversion of 2D spectral induced polarization imaging data.Geophysical Prospecting，2006，54（3）：287－301.［11］张辉.复电阻率三维电磁场正反演研究［博士论文］.长春：吉林大学地球探测科学与技术学院，2006.Zhang H.Research of complex resistivity3Delectromagnetic forward and inversion ［Ph.D.thesis］（in Chinese）.Changchun：College of Geo－Exploration Science and Technology，Jilin University，2006.［12］李建平.带地形的三维复电阻率电磁场正反演研究［博士论文］.长春：吉林大学地球探测科学与技术学院，2008.Li J P.Research on electromagnetic modeling of 3Dcomplex resistivity with topography［Ph.D.thesis］（in Chinese）.Changchun：College of Geo－exploration Science and Technology，Jilin University.2008.［13］Ghorbani A，Camerlynck C，Florsch N.CR1Dinv：A Matlab program to invert 1Dspectral induced polarization data for the Cole－Cole model including electromagnetic puters＆Geosciences，2009，35（2）：255－266.［14］徐凯军.2.5维复电阻率电磁场正反演研究［博士论文］.长春：吉林大学地球探测科学与技术学院，2007.Xu K J.Study on 2.5DComplex Resistivity Electromagnetic Forward and Inversion［Ph.D.thesis］（inChinese）.Changchun：College of Geo－exploration Science and Technology，Jilin University，2007.［15］梁盛军.复电阻率法三维正反演问题研究［博士论文］.北京：中国地质大学，2011.Liang S J.Research on complex resistivity 3Dmodeling and inversing problem［Ph.D.thesis］（in Chinese）.Beijing：China University of Geosciences，2011.［16］Constable S C，Parker R L，Constable C G.Occam′inversion：A practical algorithm for generating a smooth models form electromagneticsounding data.Geophysics，1987，52（3）：289－300.［17］De Groot－Hedlin C，Constable S.Occam′s inver sion to generate smooth，two－dimensional models from magnetotelluric data.Geophysics，1990，55（12）：1613－1624.［18］De－Lugao P P，Wannamaker P E.Calculating the twodimensional magnetotelluric jacobian in finite elements using reciprocity.Geophysical Journal International，1996，127（3）：806－810.［19］Farquharson C G，Oldenburg D W.Approximate sensitivities for the electromagnetic inverse problem.Geophysical Journal International，1996，126（1）：235－252.［20］Chen J P，Oldenburga D W，Haber E.Reciprocity in electromagnetics：application to modelling marine magnetometric resistivity data.Physics of the Earth and Planetary Interiors，2005，105：45－61.［21］Mitsuhata Y.2－D electromagnetic modeling by finite－element method with a dipole source and topography.Geophysics，2000，65（2）：465－475.［22］徐世浙.地球物理中的有限单元法.北京：科学出版社，1994：29－47.Xu S Z.FEM in Geophysics（in Chinese）.Beijing：Science Press，1994：29－47. ［23］Fan C S，Li T L.The simulation of 2.5Dcomplex resistivity model with finite element method.GEM Beijing 2011.Global Mtg.Expanded Abstracts，2011，15：47－50.［24］罗延钟，张桂青.频率域激电法原理.北京：地质出版社，1988.Luo Y Z，Zhang G Q.Theory and Application of SIP （in Chinese）.Beijing：Geological Publishing House，1988.［25］许文艺，徐兆文，顾连兴等.安徽沙溪斑岩铜（金）矿床成岩成矿热历史探讨.地质评论，1999，45（4）：361－367.Xu W Y，Xu Z W，Fu L X，etal.Heat evolution from intrusion to mineralization in Shaxi porphyry copper （gold）deposits，Anhui Province.Geological Review （in Chinese），1999，45（4）：361－367.。
CSAMT一维全频视电阻率反演
CSAMT一维全频视电阻率反演苌云;张艳辉;翁爱华;李斯睿;李建平;唐裕【摘要】本文采用全频率视电阻率反演,使用2-3～ 213 Hz频率,并且不做近区和过渡区校正,直接用卡尼亚视电阻率作为反演参数.正演采用虚界面法计算有限长导线在水平层状介质的电磁场分量,反演采用有限内存拟牛顿法.数值模拟采用三层模型和实测数据进行反演,得到了符合地下电性变化的反演模型结果,证实了CSAMT 一维全频视电阻率反演具有可实施性.%The authors conducted full frequency apparent resistivity inversion,using frequency from 2-3 to 213 Hz,without near-field and transition area correction but directly using Cagniard apparent resistivity as inverse parameter.The electromagnetic fields of a long wire in horizontal layered media were obtained by using the virtual interface method in the forward modeling,where as the limited memory BFGS method was adopted for inversion.A three-layer model and the measured data were used for inversion and the inversion modeling results matched well with the real data,which validated the application of 1-D full frequency apparent resistivity inversion of CSAM.【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】6页(P989-994)【关键词】CSAMT;全频率;卡尼亚视电阻率;反演;有限内存拟牛顿法【作者】苌云;张艳辉;翁爱华;李斯睿;李建平;唐裕【作者单位】安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院,安徽蚌埠233000;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026【正文语种】中文【中图分类】P631.3可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)是一种在音频大地电磁法(AMT)和大地电磁法(MT)基础上发展起来的一种人工源频率域探测方法[1]，通过卡尼亚视电阻率反映地下介质电性的垂向变化，高频反映浅部电阻率，低频反映深部电阻率。
【2017年整理】RES1D电测深一维反演软件介绍
RES1D一维反演软件介绍RES1D一维电阻率反演软件是马来西亚Geotomo软件有限公司推出的一套免费软件，国内使用很多的二维高密度电法反演软件res2dinv即出自这家公司。
国产的一维电阻率反演软件一般都是带软件狗要收费的，这个免费软件功能简单操作方便，适合单个测深点的处理。
反演软件除包含一维的电阻率和极化率反演程序外，还带有一个一维的正演程序，很方便建立一维电阻率和极化率模型做正反演推导使用。
原程序是英文版的，为方便国内朋友们使用，做了部分汉化处理，但本人英文水平有限，错误在所难免，望看到错误的朋友们及时提出改正意见。
反演软件程序运行后界面见下图：这是一个测试版的软件，如果想要正式发行版的软件，请关注Geotomo公司网站更新。
地址：/downloads.php数据处理过程：首先在文件选项中读入文件数据读入后有一些数据及模型的信息，包括几层模型，使用的排列方法，数据点数等等，详细的信息在后面讲数据格式时介绍。
数据进来后，可以设置一些基本的参数，一般处理可以不设，保持默认值即可。
在反演菜单中有两个选项，反演用户定义的层模型和反演多层模型。
如果在读入的数据中已经包含了分层模型，那么使用第一个选项反演。
第二选项不管数据中有没有层模型，都使用多层模型（平滑模型）反演。
反演结果如下：图中左边说明中“＋”号是实测的视电阻率，实线为层模型的正演理论曲线，曲线垂直坐标为视电阻率，下面的水平坐标为AB电极的距离，上面坐标为层模型深度，可以看出是按AB/2表示的。
反演的结果保存在*.INV反演结果文件中，可以用文本或表格方式将结果数据提取出来。
如果读入的数据中没有层模型，反演时会弹出一个提示对话框。
程序会先按多层模型反演出一个结果，用户可参考这个反演结果去划分自己的层模型。
见下图：在图的左边方框中，可输入模型的层数，对应层数的层电阻率和层厚度。
激电测深数据反演：测深数据中有极化率参数的，可以进行极化率反演。
极化率数据对应App.I.P列，因没有显示b Spac列，数据有点靠前占用了App.Res 列的位置。
利用纵向电导进行一维直流电测深直接反演
利用纵向电导进行一维直流电测深直接反演欧东新;梁芳敏;崔雷【摘要】根据Dar Zarrouk曲线与视电阻率曲线基本重合的性质,以及纵向电导和横向电阻的概念,推导出一种利用视电阻率曲线直接反演垂向电阻率分布的方法.把大地表示为一维层状均匀模型,每个极距对应一个深度,深度之间地层电阻率不变,把某个深度之上的横向电阻率和纵向电阻率用对应的视电阻率代替.公式中不用求对数,只需简单的运算即可把视电阻率随极距变化的曲线直接转换为电阻率随深度变化的曲线.算例表明,本方法能反演复杂的一维模型,可以为进一步的精确反演提供初始模型.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2009(029)004【总页数】3页(P461-463)【关键词】纵向电导;横向电阻;一维;电测深;直接反演【作者】欧东新;梁芳敏;崔雷【作者单位】桂林理工大学,广西地质工程中心重点实验室,广西,桂林,541004;桂林理工大学,广西地质工程中心重点实验室,广西,桂林,541004;桂林理工大学,广西地质工程中心重点实验室,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】P631.325直流电测深的二维反演已经比较成熟[1]，目前的发展方向是三维正反演[2]，但是一维反演仍然有它的作用，如一维反演的结果可以作为二维反演的初始模型。
好的初始模型可以加快反演的速度、避免陷入局部极小。
针对一维电阻率测深的反演方法很多，主要有迭代法[3-4]、尝试法、图解法等。
前两种方法都要不断和实测曲线进行对比，利用对比的误差来修改模型。
有的迭代法(如最小二乘法)还要计算偏导数、解线性方程组，过程比较复杂[3]。
最简单的图解法就是量板法，但多层量板有限。
此外还有一些图解法，如Zohdy[5]等的辅助点法，这种方法把多层问题变为两层问题，然后再利用量板来解释，过程复杂并且需要量板。
阮百尧对Dar Zarrouk曲线[6]进行分析，通过取对数、求导等变换得到一种直接反演方法[7-8]，从方法的形式和效果，都和大地电磁测深中的Bostick方法相似，从而为电阻率测深解释提供了一种新的直接反演方法。
直流电阻率测深二维自适应正则化反演
直流电阻率测深二维自适应正则化反演柳建新;彭艳华;刘海飞;孙丽影【摘要】The determination of a suitable regularization parameter is necessary to achieve both resolution and stability in process of DC resistivity sounding inversion of two-dimension.In this paper,we present an inversion scheme for DC resistivity data u-sing self-adaptive regularization parameter with Active Constrained Balancing (ACB)approach.The regularization parameter varies spatially according to the spread function and is related to both the model parameters resolution matrix and the iteration number.The ACB approach assigns a higher value of regularization to low resolution.The varying regularization parameter ob-tained with the ACB approach is used to balance between the norm of data misfit and the norm of the model.The synthetic tests show that the inversion scheme with the ACB approach performs stable and convergence,and the inversion results can reflect accurately the subsurface geology structure.%直流电阻率测深二维反演中，正则化参数的选取影响反演结果分辨率及反演过程稳定性。
吕玉增-电阻率极化率2.5维正反演及地-井方位IP三维人机交互解释1
常规对称四极测深数据反演问题（2）
2. 网格的剖分（不对称网格剖分+插值技术）
A MN B …… MN
以10个对称四极测点，每个测点10个极距计，等网格剖分水平方向需要 10×4×10＝400个 用以上方法剖分，仅需要20+10=30个
2010 Guilin University of Technology
2010 Guilin University of Technology
3D高密度反演程序说明
3D高密度电法反演程序3D RES ver.2.2 for WIN98/Me/2000/XP/2003使用说明3DRES快速3-D 电阻率& IP 反演，使用最小二乘法；全中文操作界面，所有功能、操作说明都集成在对话框各提示框中，使你不需看说明书即可理解各项参数的意义及使用方法；支持的排列有温纳系列，三极、单-单极，双偶极，赤道双偶极等多种；支持视电阻率、电阻率、激电（时间域视极化率、频率域相位角、金属因子、频比率等）；内置地形改正功能，数据中包含地形数据时，程序将自动作地形改正，结果可以带高程显示；特有的水下、水面、水陆解释功能；支持大网度三维勘探；多种格式兼容、转换，几何可以读取国内、外所有主要仪器输出数据；多种反演参数、反演方法，可让程序按你的要求得出最真实的结果；完善的数据监控、检测功能，能保证不让非法、错误或可疑的数据参与反演；多种结果显示方式，能让你从不同角度了解、分析反演结果；一切为结果的真实性考虑，是现有此类软件中最优秀的反演解释系统；配有相应的正演模型软件，可以为你工作装置及方法的选择提供帮助，和进行三维电成像研究。
简介3DRES用于处理三维电阻率成像测量(Li and Oldenburg 1992, White at al. 2001)数据，它能根据所测数据自动形成三维电阻率模型。
在这类测量中，电极按矩形网格排列（图1）。
需要强调一点，三维电成像测量并不仅仅是由一系列二维数据迭加而成，而是成熟的三维反演方法，有它自身的应用特点。
实际工作中使用的主要三维电极排列，如pole-pole, pole-dipole 和dipole-dipole等的情况在附录A, B 和C中有较详细的说明。
在有关的电成像测量教程(Loke 2002)中也可找到相关资料。
上面列出的几种排列是三维电成像测量中经常使用的排列，其他排列因为有效数据覆盖范围较少而很少使用。
当计算机拥有1.5 GB RAM时，本程序支持的网度可达到77 ×77 (或5929) 个电极点位!图 1. 一个三维电成像测量的排列示意图。
污染监测视电阻率快速三维反演成像
污染监测视电阻率快速三维反演成像崔益安;朱肖雄;陈志学;柳建新【摘要】利用模拟阻抗网络构建三维地电模型,方便快速正演计算.采用共轭梯度算法进行最小二乘反演迭代,迭代过程中不必完全计算灵敏度矩阵,大大节约了计算时间与存储空间,实现视电阻率监测数据的快速三维反演计算.在设计快速三维反演算法的基础上,利用模拟污染监测视电阻率数据对算法进行实验测试.测试结果表明:基于模拟阻抗网络模型的共轭梯度反演算法能有效实现对视电阻率数据的反演成像,算法收敛稳定,并且计算耗时少.进一步实验场地的实际监测数据反演测试还表明:该反演成像方法能有效反映追踪污染物质在地下介质中的扩散轨迹与具体影响范围,具有较好的实用性和时效性.%Based on impedances network analogy, 3D geo-electric model was built to perform numerical simulations more quickly. In the least square inversion, the conjugate gradient method was adopted to avoid calculating sensitivity matrix completely, which greatly decreases the time and memory space needed to do 3-D inversions. Then, it is practical to perform monitoring resistivity data inversion effectively to satisfy the requirements of engineering. Synthetic data was used to test the proposed inversion algorithm. The results show that the algorithm can perform resistivity data 3D inversion with fast convergence in short computation time. Further field data tests demonstrate that the fast 3D inversion can make good responses to the motion and range of underground contaminant plumes. And its exactness and effectiveness are very meaningful for interpreting field data in contaminant monitoring.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2015(025)008【总页数】7页(P2205-2211)【关键词】三维反演;视电阻率;共轭梯度;污染监测【作者】崔益安;朱肖雄;陈志学;柳建新【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙 410083;中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙410083;中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙 410083;中南大学地球科学与信息物理学院,长沙 410083;中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】P631随着我国经济的持续高速发展，在工业化、城镇化过程中的环境污染问题也日益严重。
电阻率极化率自动反演测试数据.
视极化率
1.023440 1.046676
1.534481 1.027311 1.056764
1.008366 1.014362 1.007636
程序自动生成电极排列 电阻率极化率数据
三极装置
三极装置的工作参数和电极点号信息
文件名称 MN 间隔 最小 MN 最大 MN 移动间隔 移动次数 装置类型
测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8
极距个数 7 9 11 13 13 11 9 7
测点间隔
20 20 20 20 20 20 20
对称四极模型数据文件的 MN/2 ＝ 5m；AB/2 ＝ 15，25，35， 45，55，65，75， 85，95，105，115，125，135m。
偶极装置
偶极－偶极装置的工作参数和电极点号信息
二极装置
二极装置的工作参数和电极点号信息
最小AM 最大AM 移动间隔 移动次数 测点间距
1
30
1
28
10m
数据文件“二极水平地形模型.hd2”和“ 二极起伏地形模型.hd2”对应的工作参数 和电极点号信息参数相同。 根据用户输入的“工作参数和电极点号信 息”，程序自动生成电极排列。
二极装置
电极编号
文件名称 偶极长度 最小间隔系数 最小间隔系数 移动间隔 移动次数
水平模型
1
1
地形模型
1
1
实测数据
1
1
30
1
26
30
1
26
20
1
56
偶极－偶极模型数据测点间距为 10m，实测数据测点 间距为 10m。
三极模型AMN
基于高密度电阻率法综合反演研究——以摩岗岭滑坡体勘察为例
基于高密度电阻率法综合反演研究——以摩岗岭滑坡体勘察为例李富;周洪福;宋志;周一敏【摘要】以摩岗岭滑坡勘查为例,通过高密电法二维剖面反演,能够清晰地反映滑坡体各层位及其相应的深度,有效地确定滑带的深度及厚度,确定基岩面埋深,指导钻探的位置及深度.通过三维高密度电阻率法反演,可对不同(二维)切片进行分析,有效了解整个滑坡体的基本特征.通过对低阻异常体的立体显示,更宏观地表达滑坡体的三维特征,可以对滑坡体规模进行预测.%Landslide is one of the common geological disasters,how to accurately detect the depth of sliding surface,to determine scale landslides and geological disaster evaluation is very important.Hill landslide survey,for example,this paper takes the hills,through inversion,the high-density electrical method twodimensional profile can clearly reflect the depth of the landslide's horizon and its corresponding to effectively determine the depth and thickness of the sliding zone,to determine the embedded depth of bedrock surface;The location and depth of drilling.Through three dimensional inversion,the high density resistivity method can analyze the different(two-dimensional) slice,effective understanding of the basic characteristics of the whole landslide;Based on the low resistance of abnormal body stereo display,more three-dimensional characteristics of the macroscopic representation of landslide,the landslide scale can be predicted.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2017(044)002【总页数】7页(P110-116)【关键词】滑坡;高密度电法;三维反演;断层【作者】李富;周洪福;宋志;周一敏【作者单位】中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081;中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081【正文语种】中文【中图分类】P631.3+22山体滑坡是常见的地质灾害之一，尤其是西南山区最为常见，俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等，常造成重大人员伤亡。
电阻率反演技术在东海油田H区勘探中的应用
电阻率反演技术在东海油田H区勘探中的应用张国华;周全;张志强;张国栋;张宏伟;张朝华【摘要】盐水泥浆侵入作用对东海油田H区电缆测井和随钻测井均产生严重影响,为测井精确评价油气层带来了很大的挑战.根据随钻及电缆电阻率的测井差异,从孔隙度、渗透率、饱和度、侵泡时间等多角度分析了侵入作用对电阻率的影响.利用有限差分法模拟了侵入剖面特征,及不同孔渗条件下的地层电阻率剖面特征;采用最优化方法和基于一维和二维相结合的方法,开发了电阻率测井反演软件.实际应用表明,H 区油气饱和度评价精度和流体性质判别效果均得到显著提高,电阻率反演技术为盐水泥浆侵入储层的精细评价奠定了坚实的基础.%The intrusion of the saltwater mud has serious effect on the cable logging and LWD in the H-area of the east China sea oil field, which is a great challenge to accurately evaluate the reservoirs. According to the log difference between the drilling and cable resistivity, we have analyzed the influence of the intrusion on the resistivity from the porosity, permeability, saturation and penetration time. We have simulated the characteristics of the intrusion profile and the formation resistivity profile with different porosity conditions by using the finite difference method and developed the resistivity log inversion software with the optimization method and the method based on one-dimension and two-dimension. The practical application result indicates the processing result has been much improved by using the resistivity after inversion to identify the properties of the fluid and evaluate the gas saturation. The resistivity inversion technique has laida solid foundation for the fine evaluation of the reservoirs intruded by salt water.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2018(015)002【总页数】9页(P131-139)【关键词】电阻率差异;影响因素;电阻率反演;储层评价【作者】张国华;周全;张志强;张国栋;张宏伟;张朝华【作者单位】中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北燕郊 065201;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北燕郊 065201;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北燕郊 065201;中海石油(中国)有限公司上海分公司勘探部,上海 200335;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北燕郊 065201;中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北燕郊 065201【正文语种】中文【中图分类】P631.81 引言目前东海油田H区低孔渗油气藏勘探难度越来越大，特别是该区盐水钻井液侵入影响严重，为精确评价油气储层带来了诸多挑战，测井计算饱和度和岩心实验资料相比误差有时达20%以上，严重影响了后续的储量评价[1]。
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视极化率
1.023440 1.046676
1.534481 1.027311 1.056764
1.008366 1.014362 1.007636
程序自动生成电极排列 电阻率极化率数据
三极装置
三极装置的工作参数和电极点号信息
文件名称 MN 间隔 最小 MN 最大 MN 移动间隔 移动次数 装置类型
测点编号 1 2 3 4 5 6 7 8
极距个数 7 9 11 13 13 11 9 7
测点间隔
20 20 20 20 20 20 20
对称四极模型数据文件的 MN/2 ＝ 5m；AB/2 ＝ 15，25，35， 45，55，65，75， 85，95，105，115，125，135m。
偶极装置
偶极－偶极装置的工作参数和电极点号信息
二极装置
二极装置的工作参数和电极点号信息
最小AM 最大AM 移动间隔 移动次数 测点间距
1
30
1
28
10m
数据文件“二极水平地形模型.hd2”和“ 二极起伏地形模型.hd2”对应的工作参数 和电极点号信息参数相同。 根据用户输入的“工作参数和电极点号信 息”，程序自动生成电极排列。
二极装置
电极编号
文件名称 偶极长度 最小间隔系数 最小间隔系数 移动间隔 移动次数
水平模型
1
1
地形模型
1
1
实测数据
1130126301
26
20
1
56
偶极－偶极模型数据测点间距为 10m，实测数据测点 间距为 10m。
1 2 ...... 29 30 31 ...... 433 434 435
A 极位置
1 1 ...... 1 2 2 ...... 28 28 29
M 极位置
2 3 ...... 30 3 4 ...... 29 30 30
视电阻率
849.87079 918.40161
612.57703 841.46729 898.99463
三极模型AMN
1
1
17
1
49
单边三极
三极模型MNB
1
1
17
1
49
单边三极
三极实测AMNB
1
1
41
1
39
双边三极
三极实测AMN
1
1
41
1
39
单边三极
三极实测MNB
1
1
41
1
39
单边三极
三极模型测点间距为 5m，三极实测测点间距为 10m。
对称四极装置
模型文件对应的工作参数和电极点号信息(8个测深点)