地空瞬变电磁(TEM)方法在地质勘探和资源探测中具有广泛应用,随着国内地形条件良好且易于探明的浅层矿产资源的开采的基本完成,对于复杂地形的矿藏探测也提上日程。然而这些研究主要针对磁性源的航空瞬变电磁法和地面瞬变电磁法,电性源地空瞬变电磁法的研究还较少。但电性源地空瞬变电磁法地形效应研究涉及的参数众多并且探测场景丰富,现在的相关研究还不足以覆盖实际应用场景,需要进一步的研究深入。本研究旨在深入探究复杂地形条件下电性源地空瞬变电磁响应的特征,并通过数值模拟和分析的方法,系统研究了不同地形条件下地空瞬变电磁响应的变化规律,并定量分析了不同特征参数对电磁响应的影响。 本文的主要研究内容包括以下三点: (1)推导了频率域层状大地上接地电性源响应的闭合积分解,并采用数字滤波技术和离散正余弦变换实现了时间域电磁响应的一维数值解计算,进行了一维模型理论验证。通过将不同条件下的模型正演计算结果与一维数值解析解对比,得出其相对误差均在1%以内的结论,验证了该程序直接计算地空瞬变电磁磁场值的有效性。并以此一维模型研究了不同偏移距、不同飞行高度、不同地电模型对垂直磁场Hz及其感应电动势d Bz/dt的影响规律。 (2)基于矢量有限元法推导了在空间域离散电场总场控制方程,并采用后退欧拉法进一步推导了时间域离散控制方程,并使用有限元仿真软件,建立了一套三维正演模型,基于此模型计算了地面、空中接收模式下不同偏移距、不同接收高度下均匀半空间模型的垂直磁场Hz及其感应电动势d Bz/dt响应,通过与相同参数下的一维数值解进行对比,误差均在百分之三以内,证明了模型的可行性。 (3)使用有限元法构建了包括斜坡、山谷、山脊等复杂地形以及在其地下包含异常体等多种三维模型。通过对比分析不同地形条件下的地空瞬变电磁响应数据,发现不同地形条件下多测道曲线形态、电磁响应拟断面图和磁场响应衰减曲线都呈现出明显差异。最后,探讨了在接收高度、起伏地形电阻率和地形相对源的距离不同时对电磁响应的影响。 综合而言,本研究系统分析了复杂地形条件下地空瞬变电磁响应的特征,揭示了地形对地空瞬变电磁探测的影响。