Three-Dimensional Magnetotelluric Modeling Using Integral Equations

적분방정식을 이용한 3차원 지자기 지전류 모델링

We have developed an algorithm based on the method of integral equations to simulate the magnetotelluric (MT) responses of three-dimensional (3-D) bodies in a layered half-space. The inhomogeneities are divided into a number of cells and are replaced by an equivalent current distribution which is approximated by pulse basis functions. A matrix equation is constructed using the electric Green's tensor function appropriate to a layered earth, and is solved for the vector current in each cell. Subsequently, scattered fields are found by integrating electric and magnetic Green's tensor functions over the scattering current About a 3-D conductive body near the earth's surface, interpretation using 2-D transverse electric modeling schemes can imply highly erratic low resistivities at depth. This is why these routines do not account for the effect of boundary charges. However, centrally located profiles across elongate 3-D prisms may be modeled accurately with a 2-D transverse magnetic algorithm, which implicitly includes boundary charges in its formulation. Multifrequency calculations show that apparent resistivity and impedance phase are really two complementary parameters. Hence, they should be treated simultaneously in broadband MT interpretation.

층상대지속에 있는 3차원 물체에 의한 지자기 지전류 (MT)응답을 계산하기 위하여 적분방정식을 이용한 수치모델링법을 개발하였다. 이 방법에서는 3차원 이상체를 몇 개의 세포로 분할하여 펄스기조함수로 근사할 수 있는 전류분포로 치환한다. 층상대지를 표현하는 전기 텐서그린함수를 쓰면 행렬방정식을 유도할 수 있으며 이를 각 세포의 벡터전류에 대하여 푼다. 결국 미지의 산란장은 산란전류에 관한 전기 및 자기 텐서그린함수를 적분함으로써 얻어진다. 지표면 근처에 3차원 전도성물체가 존재할 때 2차원의 TE모드 모델링으로는 깊은 곳에 가짜의 저 비저항을 가정해야 한다. 이는 TE모드 모델링에서는 경계면 전하의 영향을 고려할 수 없기 때문이다. 그러나 긴 3차원 직방체의 가운데를 가로지르는 단연은 2차원 TM모드 아르고리즘으로 정확히 모델화할 수 있으며, 이는 정식화과정에서 경계면 전하가 고려되어 있기 때문이다. 다중 주파수에 관한 수치계산 결과 겉보기 비저항과 위상은 상호보완적인 변수라는 것이 밝혀졌다. 따라서 이들 변수는 주파수영역 MT 해석시 함께 취급되는 것이 바람직하다.