煤田地质与勘探

作者：戴前伟, 郭泸遥, 武赟, 熊哲贤, 段旦, 包中林, 吴鸿飞, 郝风云,

关键词：可控源音频大地电磁法, 非平稳假设, Matérn协方差函数, 随机偏微分方程, 矢量场,

目的可控源音频大地电磁法反演的计算效率和分辨率问题始终是该领域的关键议题。为解决可控源音频大地电磁法反演中计算效率和分辨率不足的问题，特别是传统正则化方法对复杂地质结构估计的过度平滑现象，提出了一种改进的正则化反演方法，旨在更真实地反映地下物性参数的空间分布特性。方法采用基于Matérn函数随机偏微分方程的构建法，通过引入矢量场及变程“椭圆”的形状参数，充分考虑地层的倾斜变化和物性分布的非平稳性，构建出满足非平稳假设的模型协方差矩阵，并以此作为正则化约束条件进行反演。通过从反演结果、残差值、视电阻率相对残差及不确定度这4个维度，对比分析了传统最平滑约束方法、基于平稳假设的协方差约束方法以及非平稳协方差约束方法的效果。此外，为验证方法的实际应用效果，将其应用于新疆哈巴河县也尔克曼−金坝金矿勘探的实测数据处理中。结果理论模型结果表明，非平稳假设约束下4组试验的残差值介于20.47%~21.29%，优于平稳假设约束(残差值分别为21.25%及22.83%)，优于传统最平滑约束方法(残差值为32.46%)，且能更真实地反映地质构造特征，以及更清晰地识别地质边界。实测数据结果表明，非平稳假设约束方法在成像效果方面明显优于传统Occam平滑约束方法，数据拟合残差提升达51.47%，显著增强对复杂地质结构的分辨能力，并在一定程度上降低深部区域反演的不确定性，从而有效提升了整体反演结果的可靠性。结论基于非平稳假设的Matérn函数正则化反演方法为解决可控源音频大地电磁法反演中的计算效率和分辨率问题提供了一种新的技术手段，对推动地球物理反演技术的发展具有重要意义。

来源：2025年第6期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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