重力向下延拓的迭代法对比分析研究

向下延拓是位场数据处理和解释的基本方法,但其不适定性导致计算结果稳定性差。近年来,迭代法在提高向下延拓计算稳定性和计算精度方面上的优势备受重视。为比较各种迭代法的优缺点,对积分迭代法、泰勒级数迭代法和补偿法进行了对比分析研究。在模型试算的基础上,将三种方法应用到了江西相山铀矿田重力数据处理之中。研究表明,三种迭代法的迭代通式具有较强的相似性,只是选取的初始滤波算子不同,但初值滤波算子选取的合理性直接决定着迭代法对低频成分的转换能力和高频成分的压制能力。补偿法在向下延拓计算中具有更高的计算精度和更强的计算稳定性,因此选择补偿法具有更好的实际应用价值。     

地震记录下延拓的稳定性问题

通过地震记录下延拓过渡矩阵的建立，给出了地震记录下延拓的求解方法及稳定性条件，从而解决了在对地震参数分段反演时，延拓深度点上的记录无法测定的问题，提高了反演的速度和精度     

地震记录下延拓的稳定性问题

通过地震记录下延拓过渡矩阵的建立，给出了地震记录下延拓的求解方法及稳定性条件，从而解决了在地震参数分段反演时，延拓深度点上的记录无法测定的问题，提高了反演的速度和精度。     

重磁数据稳定向下延拓的水平导数迭代法

向下延拓是重磁数据处理的常用手段,能有效地区分叠加异常、增强浅部异常,但现有向下延拓算法的计算大多是不稳定的,且易受噪声的干扰,往往造成异常形态的畸变.提出一种基于水平导数和向上延拓联合迭代的向下延拓算法,由于向上延拓和水平导数的计算是稳定的,因此该向下延拓方法可有效地增强结果的准确性和稳定性.理论模型试验表明该方法的向下延拓结果比Fourier变换计算结果更加稳定、准确,且受噪音干扰小.将该方法应用于实际数据的处理,结果显示该方法能稳定和准确地完成异常的向下延拓任务,且有效地增强了浅部局部异常.      

利用重力归一化总梯度及相位法研究断裂构造

用波数域的位场转换和快速傅立叶变换理论研究重力归一化总梯度和归一化相位;在波数域向下延拓和导数计算的滤波算子中,分别引入圆滑滤波因子,抑制了向下延拓计算中对噪声干扰的放大作用,增加了计算的稳定性;利用改进的方法,计算并阐述了4种断裂构造GH场等值线和相位曲线的变化特征;别列兹金重力归一化总梯度法中极大值理论在研究断裂构造中具有局限性,对于无限延伸断裂构造,应根据GH场等值线的走向、形状的特点,结合归一化相位曲线的转折点确定断裂空间位置.     

位场向下延拓的导数迭代法

针对向下延拓的不适定问题,提出了一种新的位场向下延拓方法-导数迭代法。从位场垂向一阶导数的定义出发,将观测面和向上延拓、向下延拓同等高度平面上的位场值近似联系起来,采用迭代法进行逐次逼近,推导出空间域位场向下延拓的导数迭代法的递推公式。考虑到空间域向上延拓积分方程实现的复杂性,对递推公式进行快速傅里叶变换,整理得到波数域中的导数迭代公式,同时证明了该方法的收敛性。模型检验和实例分析均表明迭代法相对直接FFT法具有稳定性强和下延深度大的优点。     

重力异常三维反演——视密度成像方法技术的应用

将起伏地形上测量的重力异常,延拓至平均水平面;对平面上的重力场进行不同深度层源的切割分离;再将各层的重力场向下延拓至相应的深度,并反演出该深度层的密度结构.以此得到的密度,反映该深度层密度的近似分布,故称为视密度成像.在重力场的曲面向下延拓过程中,采用了新的延拓方法——迭代法,延拓深度大,延拓过程稳定;且不需解线性代数方程组,避开了制约三维反演实用化的计算时间的瓶颈问题.在主频1.73 GHz的微机上,完成71×81数据点反演的计算时间为10 s.以新疆一个地区的实例说明这种方法的反演效果.     

迭代Tikhonov正则化位场向下延拓方法及其在尕林格铁矿的应用

解析延拓是一种广泛应用的位场处理方法,向下延拓可以压制深部地质体的影响,突出浅部异常。但是,向下延拓滤波因子是一个高通滤波器,会造成下延结果震荡,从而限制了该方法在实际资料中的应用。文中详细介绍并实现了迭代Tikhonov正则化向下延拓方法,在理论模型上将该方法与传统频率域延拓方法进行对比,表明迭代Tikhonov正则化向下延拓方法的有效性;并将该方法应用于青海尕林格铁矿区磁测资料的处理解释中,下延结果与钻探情况相符,说明在厚覆盖层的勘查区中,运用迭代Tikhonov正则化向下延拓方法能够有效地提高资料处理解释的效果。     

位场的频率域向下延拓方法

众所周知,位场频率域向下延拓的理论滤滤算子是exp〔2πh(u²+v²)^1/2〕,其中u和v分别为沿x和y方向的频率(波数),h是向下延拓的深度。     

位场向下延拓的相关系数法

位场向下延拓的研究不仅仅是在重磁资料的解释中,而且在导航方面也有着重要的作用。位场的向下延拓归结于求解一个第一类Fredholm型的积分方程,笔者借鉴概率成像的思想,通过计算已知场与待延拓点位置之间的相关系数来求解向下延拓的方程组,实现了位场的向下延拓。对该方法进行检验:1)理论数据向下延拓10倍点距时,均方误差为理论异常最大值的0.23%;2)理论数据含均方误差为理论数据最大值的1%与5%的白噪声时,向下延拓结果的均方误差传播系数分别为1.18与0.54;3)实际资料向下延拓10倍点距时,相对平均误差为4.9%。     

重力勘探新技术在寻找古潜山中的应用

以渤海湾盆地某凹陷为例,介绍下延一定深度的垂直二次导数、三维视密度反演、在LCT平台上的重、磁、地震正反演等新技术在寻找一些小规模、低幅度、大埋深的古潜山构造的应用效果。下延一定深度的垂直二次导数异常比常规的重力处理技术,即常规的垂直二次导数异常,从平面上能更好、更直观地反映小规模、低幅度、大埋深的古潜山构造;三维视密度反演技术反映地质体的横向密度变化情况,从纵向上为潜山研究提供证据;利用LCT平台上的重、磁、地震联合正反演技术可以定量地确定潜山埋深、幅度等。     

南海重力异常特征及其显著的构造意义

在南海地区地震测深数据有限的情况下,利用重力异常可以研究南海大范围的深部地壳结构及地质构造展布特征。基于空间重力异常,结合最新的地形、沉积物厚度及地震测深等数据,分别从地震约束的莫霍面反演和无约束的三维相关成像两个视角研究南海的地壳结构,利用壳幔界面起伏、地壳厚度及三维等效密度分布来探讨地壳结构的纵横向变化。同时,联合采用延拓、水平梯度及线性构造增强滤波方法聚焦重力异常中的区域线性特征,突出显示了反映地壳横向变化的深断裂、洋陆转换边界、海盆扩张轴等线性构造的展布。重力解释与贯穿南海南北的广州-巴拉望地学断面对比表明,重力异常反演及异常的区域线性特征,较好地揭示了南海海域大范围的地壳结构与区域构造展布。     

波数域重力归一化总梯度法中的圆滑滤波因子

讨论了波数域重力归一化总梯度法,提出在位场转换的向下延拓和求导过程中分别引入圆滑滤波因子,该方法增强了计算的可靠性和稳定性,扩大了可延拓深度;通过模型实验和数据分析,确定了向下延拓和导数因子中圆滑滤波因子指数参数的取值规律,指出了欲求地质体越浅(深),采用的谐波数越大(小)的地质体质心埋深与谐波数N之间的变化规律;发现了均匀密度三度背斜模型和非均匀密度储油背斜模型与二度模型相似的G^H场等值线特征,为地质体质心埋深计算及储油构造研究提供了思路。     

重力场向下延拓的三阶Adams-Bashforth公式法

重力场向上延拓是稳定且收敛的过程,而向下延拓是不稳定且发散的过程。为此,本文提出一种重力场向下延拓新方法。首先,对重力场及其垂向一阶导数向上延拓,得到不同高度的重力场垂向导数;然后,基于求解微分方程的三阶Adams-Bashforth多步法,推导出稳定的向下延拓公式;最后,为验证本文方法,将其分别应用于模型数据和实际数据。理论模型试验及误差曲线表明,相对于经典下延方法——傅里叶变换下延法和积分迭代下延法,新方法三阶Adams-Bashforth公式法下延过程稳定,边界效应不明显,下延深度可达5倍点距,下延结果与真实值的相对误差更小,结果更准确。将本文方法应用于加拿大某区实测航空重力数据,得到有效且准确的下延结果,能够识别和圈定一些细小异常特征。     

利用正则化方法计算重力归一化总梯度

针对重力归一化总梯度计算过程中向下延拓的不稳定性,将正则化因子引入到向下延拓中,提出了利用正则化方法计算重力归一化总梯度的方法。在模型试验中,对非均匀球冠模型中不同厚度油气藏进行试验分析,结果表明:选取合适的谐波数和正则化因子,可以较好识别出"两高夹一低"的储油特征,且识别能力强于常规的Fourier变换法,这说明本文方法能够提高重力归一化总梯度计算结果的稳定性和分辨率。在实例应用中,利用此方法不但清晰地显示了已有油气藏的位置,还推测了5个油气构造区。     

中国视密度图与大地构造单元

提出根据区域重力异常计算地壳表层视密度分布的方法。依据原观测平面异常与延拓到某一高度平面异常的差值场所具有的突出浅源异常、压制深源异常的特点 ,按维纳滤波原理 ,应用多层格林等效层模型精确模拟该差值重力场的径向对数功率谱 ,设计重力场在频率域进行异常分离的具有自适应性的优选延拓算子 ,实现垂向异常分离。利用重力场可看成由许多等效直立棱柱体叠加的原理 ,在频率域内 ,通过换算重力场的一次导数 ,计算出视密度的分布。用上述方法处理中国布格重力异常图 ,获得了中国地壳表层 0 10km剩余重力异常 ,并成功编制视密度图。比较表明 ,视密度的分布特征与大地构造单元及分区有较好的对应关系。地壳表层的岩石密度分布的获得 ,为中国的基础地质与构造研究提供了重要依据。     

优选延拓技术及其在中国布格重力异常图处理上的应用

从维纳滤波原理出发 ,应用多层格林等效层模型精确模拟实测重磁场的径向对数功率谱 ,实现了重磁场在频率域的优选延拓。通过理论模型实验 ,证实了优选延拓算子具有向上延拓时不过分衰减低频信号、向下延拓时不过分突出或压制高频信号的选择性功能。根据优选向上延拓可以保证低频成分不衰减的性质 ,能够较为精确地提取区域异常 ,进而分离出局部异常。利用优选向下延拓可以对指定波段放大 ,而对其他波段保持全通的特征可以实现对某一深度或尺度的局部异常有选择地增强。运用优选延拓技术对中国大陆布格重力异常进行了增强与分离处理 ,获得了基于最佳滤波原理计算的中国大陆区域重力异常、剩余重力异常和带通重力异常。为研究中国大陆表层的岩石物性结构及平面分布特征提供了新的资料 ,同时也说明了优选延拓技术具有广阔的应用领域     

基于导数迭代法的重力归一化总梯度

针对传统重力归一化总梯度方法对油气藏分辨率不够和深度计算精度较低的问题,本文利用导数迭代法的向下延拓结果,计算重力归一化总梯度。将传统方法和本文方法同时用于模型试验,分析谐波数N、埋深和充满系数对G~H场特征的影响。结果表明,相比于传统方法,本文方法受谐波数N的影响较弱,G~H场对油气藏的分辨率更高,反演的油气藏深度更加准确。通过实际应用,证实了本文方法的有效性。     

解析法与随机法联合定量反演位场

位场向下在不同深度上解析延拓的值构成延拓场,可对延拓场进行主成份分析。理论模型计算表明:在没有任何先验信息的条件下,可以用延拓场分解的能量权值异常或延拓场相关矩阵的最大特征值,判断位场场源所在位置,从而能确定地质体的埋深。这种将位场解析延拓的确定信号分析法与主成份分析的随机信号分析法有机联合,为解决地球物理位场反演问题提供了一种途径。