磁赤道处化极方法

化向地磁极(化极)是最基本的磁测资料处理方法之一,化极能消除或减少斜磁化影响,提高对磁测资料的认识程度和解释水平,对研究地壳产生的磁异常具有重要意义.但低纬度地区特别是磁赤道处,化极处理很不稳定甚至奇异,一直是位场研究的难点.针对地磁纬度较低特别是磁赤道地区磁异常化极的困难,利用从磁北极处垂直磁化向低纬度地区水平磁化方向转换稳定的特点,提出"狭义化赤"概念,并将其与低纬度磁异常"倒相"解释方法结合,提出专门用于磁赤道处化极的方法.该方法扩展了现有的化极理论,实现了磁赤道处的稳定化极.区别于目前任何方法,专门用于(近)水平磁化条件下的化极计算,具有原理简单,实现方便,收敛速度快等特点.对理论模型和实际资料计算表明这种针对磁赤道地区磁异常的化极处理方法是稳定、可靠的.     

斜磁化磁异常处理方法分析

受斜磁化的影响,磁异常特征复杂、不便于解释.强剩磁的存在、低纬度化极的困难等问题常常迫使人们直接针对斜磁化磁异常开展处理与反演.为了减小斜磁化的影响,磁异常总梯度模、分量模、磁异常梯度张量等处理方法得到广泛应用.本文基于理论分析,结合模型实验,分析现有斜磁化磁异常处理方法的优缺点,指出磁异常总梯度模、分量模、磁异常梯度张量等处理方法可能引起错误的地质解释,而采用适当的化极计算则可以明显改善解释效果.     

基于航磁矢量数据的磁源总磁化方向估算

在地质体具有较强剩磁或自退磁效应的情况下,获得地质体总磁化方向对磁法勘探的数据处理、反演及解释具有重要意义.与传统航磁总场测量相比,航磁矢量(三分量)测量能够获得地磁场的矢量信息.基于三分量磁异常一阶矩与磁源磁矩的积分关系,我们实现了基于航磁矢量数据的磁源总磁化方向估算.针对该方法易受相邻异常影响,从而使多异常的估算难以确定磁源中心位置的问题,分析了在不同磁化倾角下,估算的磁化偏角、倾角与实际磁源中心位置的关系,并根据该关系采取了限定估算区域的方法,获得了多异常的估算结果.将该方法应用于东天山启鑫地区实测航磁三分量数据,估算了具有强剩磁的启鑫岩体总磁化方向,并将估算的方向应用于化极计算.化极结果显示,减少了启鑫岩体磁异常受斜磁化的影响,且与磁异常模量计算结果类似.该方法假设磁源均匀磁化,估算结果可视为地质体总磁化方向的整体体现,对强剩磁地质体磁异常的数据处理、反演及解释具有实际意义.     

基于概率成像技术的低纬度磁异常化极方法

化极转换是磁异常解释的重要基础,为了克服在地磁纬度较低的地区尤其是磁赤道附近化极不稳定的问题,出现了多种化极方法．本文基于概率成像技术提出了一种等效物性的反演方法,实现对地下等效场源的反演成像,取得了对低纬度磁异常稳定化极的效果．化极反演中逐次对剩余异常进行反演成像,实现由概率模型到物性模型的复杂映射,避免了类似反演中需要大型方程组求解等问题,并将概率模型的构制、物性参数的反演和反演评价有机地集成到一起,加速了反演成像的进程,使反演成像速度与目前概率成像的计算速度达到可相比拟的程度．对理论模型和实际资料的计算表明,该方法对低纬度磁异常化极处理是稳定有效的,而且可以较好地压制噪声干扰,能够在噪声干扰条件下进行反演化极．     

Hartley变换化极

本文采用一种新颖的积分变换Hartley变换,系统推导了其频率域化极方法,提出在实数空间利用Hartley变换进行磁异常化极.结合现有的低纬度化极方法,讨论了低纬度Hartley变换化极特性,实现低纬度化极.理论模型计算表明建立的Hartley变换化极方法准确、可靠,实际资料处理表明该化极方法具有实用性.     

等效源法三维随机点位场数据处理和转换

为了实现曲面随机点位场数据的曲面延拓和转换,以磁异常位场数据为例,采用一组磁偶极子作为等效源,置于观测面下方的一个曲面上,把观测磁异常作为这组磁偶极子所产生磁异常的边界条件,通过求解线性方程组的方法反演磁偶极子磁矩的大小,再根据反演结果正演所要计算的磁异常数据,实现了曲面随机点磁异常位场数据的向上延拓、向下延拓、求导以及化极处理.在数据量较大时,为了提高反演计算的速度,把磁异常数据和磁偶极子分成若干小块,再利用各块磁异常数据分别反演该块数据下方磁偶极子的磁矩,并通过迭代计算来逐步取得更准确的反演结果.模型试验表明,磁异常位场数据向上延拓的均方根误差小于±2nT,向下延拓和化极也可以取得较高的精度,所提出的分块处理方法提高了延拓和转换的速度,实际资料处理给出了曲面随机点航磁异常数据向下延拓和化极的一个例子.     

变倾角磁异常化极方法

磁异常化极是磁测资料处理和解释的重要基础,在大面积磁法测量及编图工作中,测区内磁纬度的变化范围很大,多个图幅资料只采用单一的磁倾角作化极处理显然是不合理的,必须考虑变磁倾角的处理方法.本文针对这一问题,改进常规的化极实现途径,尝试了在频率域进行大区域逐点变磁倾角实现化极的方案.理论模型和实际资料均表明,该方法在磁倾角变化范围很大的情况下,数值恢复精度比传统方法有较大提高,对目前大面积矿产资源磁法勘探资料连片处理具有实际意义.     

重磁异常解释断裂构造的处理方法及图示技术

利用重磁异常解释断裂是地质构造研究的主要手段之一.重磁异常解释断裂通常是在等值线图或剖面平面图上进行的,而重磁异常在进行等值线网格化成图时会造成微弱信息丢失,这些原因造成重磁异常解释断裂的多解性.本文对重磁异常数据在化极、曲面延拓处理的基础上,采用水平梯度法提取延拓曲面上的重磁异常梯度带,之后对断裂带进行窄化处理,通过图示技术将重磁异常数据转换成灰度值,图像的灰度值以变密度显示,形成彩色的变密度图像,这样就提高了数据图像识别断裂的视觉效果.该方法应用在鄂尔多斯盆地不同层次(时间序列)的断裂研究中,提取和识别重磁异常特征所反映的断裂信息,效果较好.     

改进的阻尼法低纬度磁异常化极方法

中低纬度地区的磁异常资料进行化极处理能减少或消除斜磁化影响,对提高磁测资料的利用程度有重要意义.本文在总结分析原有的低纬度磁异常化极过程的基础上,改进了原有化极方法的滤波过程.改进后的阻尼化极方法,采用将振幅谱和相位谱分开进行滤波的过程,过程中只需要考虑对化极因子的振幅谱进行压制即可.通过公式分析表明该方法更加合理,减少了人为因素的影响;经单个模型和组合模型试验表明,此化极方法准确、稳定、可靠,可以有效地突出低纬度地区的异常体信息.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.     

The antisymmetric factor method for magnetic reduction to the pole at low latitudes

We analyze the characteristics of the wavenumber-domain factor for magnetic reduction to the pole (RTP) at low latitudes, and then propose a new wavenumber-domain method for RTP at low latitudes, herein called the antisymmetric factor method, based on modification of the RTP factor. The method applies the antisymmetric factor in a given scope of directions centered along the magnetic declination to suppress amplification of the RTP factor, stabilizing the RTP. Meanwhile it utilizes the routine RTP factor in other directions to preserve the effective RTP features. The test on the synthetic data demonstrates that the method is robust and effective. Finally, we use the new method, as well as a variable magnetic inclinations algorithm, to perform RTP on the real data of total magnetic intensity anomalies in the South China Sea, and obtain the reliable RTP anomalies.     

低纬度磁异常化极方法应用效果对比

低纬度磁异常化极的方法很多,包括在空间域化极和在频率域化极,比较起来,频率域方法计算简单快速,目前化极主要在频率域进行.然而大部分低纬度化极方法只压制了噪声并没有针对化极因子做改动,也就没有真正达到压制南北向条带状拉长的目的.本文针对其中4种在频率域对化极因子做处理的方法(双曲正弦法,压制因子法,直接阻尼法,伪倾角法),设计模型进行对比,并用南海某地区的实测数据进行4种方法的化极效果对比,选出一种最符合南海地区实际情况的化极方法.并对原有的直接阻尼法和伪倾角法做了适当的改进.     

基于离散余弦变换（DCT）的化磁极方法

针对提高磁异常化磁极的质量问题,提出基于离散余弦变换(DCT)的化磁极方法.以位场余弦变换谱分析为基础,从理论上推导了基于DCT的二度和三度体总场磁异常化磁极转换公式.在倾斜板状体模型实验中,化磁极误差小于0.001 nT,具有较高的精度;在单球体及多球体模型实验中,采用基于DCT的化磁极方法在5.倾斜磁化时就可以取得较好的化磁极结果,15°时化磁极的效果更加明显,其等值线的形态、幅值以及所反映的磁性体的水平位置都得到较好的恢复,这说明,采用本文方法进行化磁极时,可以取得较好的效果.     

Magnetic data analysis at low latitudes using magnitude transforms

Magnitude transforms include magnitude magnetic anomalies (MMA), their gradients and Laplacians. They can be calculated from the total magnetic anomalies or other component anomalies. Magnitude magnetic anomalies have a space distribution different from that of the component anomalies. Their values are non‐negative and their respective patterns are similar to the positive gravity anomalies. Magnitude transforms are an effective tool for magnetic data analysis due to their simplified pattern and direct correlation with the space location of the source. They have advantages over the traditionally used reduction‐to‐the‐pole (RTP) transform, especially at low magnetic latitudes. The calculation of magnitudes of the anomalous field requires the total field data to be transformed into the component anomalies, while the reduction‐to‐the‐pole transform also includes a rotation of the magnetization vector, the orientation of which is usually assumed. For equal latitudes, the transfer functions of component‐component transforms in the frequency domain show better stability than the component‐component‐rotation transfer function. This is illustrated by a comparison of analytical expressions, and synthetic models of magnetic fields. The Dixon seamount case shows the possibilities for an improved data analysis and more confident source recognition at low latitudes using magnetic transforms.     

低纬度磁异常化极的伪倾角方法改进

基于改造化极因子的低磁纬度频率域化极方法具有计算速度快、控制参数少、操作简单、化极稳定等优点.本文分析压制因子法和伪倾角法的化极因子特征及其控制参数的影响,在此基础上改进伪倾角法的化极因子,即在磁偏角垂直方向及附近采用伪倾角法化极因子,而在其他方向采用常规频率域化极因子.改进后的伪倾角法既能有效压制磁偏角垂直方向及附近化极因子的放大作用,使得化极稳定,又能减少其他方向有效信号的化极特征的损失,提高化极精度.理论模型数据试验表明本文改进方法有效.利用本文改进方法对南海海域磁总场异常数据进行了变磁倾角化极,得到南海海域化极磁异常,这为研究南海大地构造特征和岩浆活动提供重要的参考资料.     

南海磁性基底分布特征的地球物理研究

利用南海最新的磁力资料,在岩石物性分析基础上,选择南海一条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构并以拟合结果作为约束,反演全海域磁性基底的宏观分布.对南海磁力数据进行了低纬度化极处理,利用Halo小波基对化极磁异常进行了多尺度分析并依据磁力异常特征进行了磁场分区.根据剖面与全海域磁性基底反演结果认为：南海北部陆缘更倾向于非火山型的构造属性.磁性基底对浅部沉积作用的控制关系在莺歌海一带表现得非常明显.中—西沙和南沙块体的磁性基底特征十分相似,推测在海盆拉张之前,二者为同一块体.     

A regularized Wiener–Hopf filter for inverting models with magnetic susceptibility

For a magnetic target, the spatial magnetic signal can be expressed as a convolutional integral over Green's function of an assumed model with susceptibility as its parameter. A filter can be used to obtain the susceptibility by minimizing the mismatch between observed and the computed magnetic anomalies. In this perspective, we report the development of an advanced digital filter, which is efficient and can be used to map rock susceptibility from the acquired magnetic data. To design the new filter, we modified the space‐domain standard Wiener–Hopf filter by imposing two different constraints: (i) the filter energy constraint; and (ii) normalization of the filter coefficients. These constraints make it capable to characterize source bodies from their produced magnetic anomalies. We assume that the magnetic data are produced by induced magnetization only and interpretation can be as good as the subsurface model. Our technique is less sensitive to the data noise, which makes it efficient in enhancing the interpretation model. The modified filter demonstrates its applicability over the synthetic data with additive white Gaussian noise. In order to check the efficacy and adaptivity of this tool in a more realistic perspective, it is also tested on the real magnetic data acquired over a kimberlitic district adjoining to the western margin of the Cuddapah Basin in India to identify the source bodies from the anomalies. Our result shows that the modified Wiener–Hopf filter with the constraint for the magnetic data is more stable and efficient than the standard Wiener–Hopf filter.