磁张量梯度数据方向解析信号比值的边界识别和空间位置反演方法

磁张量梯度测量具有高分辨率、多参量的优点,能更准确地描述磁源体的分布特征,在矿产资源勘探中具有广阔的用途.磁异常解析信号具有受倾斜磁化干扰小的特点,且为了增强深部地质体的分辨能力,本文提出磁张量梯度数据的解析信号比值的均衡边界识别及空间位置反演技术.磁张量梯度数据的均衡边界识别方法为不同方向解析信号比值的反正切函数,在降低倾斜磁化干扰的同时能有效地均衡不同深度地质体的响应,提高了对较深地质体的分辨率;空间位置反演技术是建立解析信号比值与地质体位置参数的对应方程,利用解析信号比值与地质体的对应关系作为约束条件来反演获得地质体的水平位置和深度信息,具有无需已知任何先验信息的优势.通过磁性体张量异常试验表明解析信号比值的边界识别方法能清晰和准确地获得不同深度地质体的边界,所建立的反演方程能准确地计算出地质体的范围和深度,具有较高的水平分辨率和精度.将本文方法应用于实测磁张量梯度数据的解释,获得了地下铁矿的分布特征,为区域矿产资源潜力评价提供了翔实的基础资料.     

基于重磁不同阶比值的场源相关成像法研究

重磁异常相关成像法是一种快速确定场源位置的有效方法,其相关系数极大值表征地质体中心位置.现有方法需已知地质体构造指数,本文提出重磁不同阶梯度比值的相关成像方法,可有效去除构造指数的影响,并讨论不同组合梯度比值的应用效果.对于磁异常数据,考虑到剩磁的影响,将采用解析信号及其梯度的比值来获取地质体的分布.通过理论模型试验,证明梯度比值相关成像法可以确定地质体中心位置,也具备良好的抗噪性.此外,解析信号二阶垂直梯度与解析信号比值的相关成像结果最稳定,精度和分辨率最高,为了降低噪声的干扰,在二阶及以上导数计算时采用Laplace方程来完成.将本文方法应用于埃及Hamrawien地区的实测磁数据的解释,反演获得地下异常体的深度在680 m和808 m.     

全张量磁梯度数据解释的均衡边界识别及深度成像技术

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来圈定磁源体的水平位置,但解析信号强度随着地质体埋深的增加急剧衰减,难以有效识别较深的地质体.张量数据均衡边界识别技术,利用不同方向解析信号的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的响应,同时显示不同深度地质体的边界,提高了对较深地质体的分辨率.磁张量数据深度成像技术根据实测张量数据与假定模型张量数据的相关系数来给定地质体的深度,综合利用多参量数据联合反演提高了反演结果的准确性,且无需进行复杂的反演运算,是大数据量张量数据解释的有效方法.理论模型试验证明：磁张量数据均衡边界识别技术可清晰和准确地识别地质体的水平范围,受倾斜磁化干扰小;磁张量数据深度成像技术可准确地获得地质体的深度信息,具有较强的抗噪性.将上述方法应用于铁矿区实测航磁张量梯度数据解释,获得了铁矿体水平分布与埋深,深度结果与张量欧拉反褶积法计算结果一致.     

基于三维构造张量的位场边界识别滤波器

地质体构造边界位置的确定是位场数据解释中的一项重要工作,现有很多基于位场梯度张量数据的边界检测滤波器,但存在识别边界位置模糊且无法均衡深浅地质体异常的缺点.本文定义了位场数据的三维构造张量,并提出基于位场构造张量的边界滤波器.为了同时显示不同振幅异常的边界位置,对新定义的滤波器进行归一化处理.在高阶均衡滤波器的计算中需要计算位场的垂向高阶导数,本文引入一种计算的稳定算法,基于拉普拉斯方程利用位场水平导数求解垂向导数,可减小垂向导数计算中产生的误差.将定义的滤波器应用到合成的重磁数据中证明了新方法相比传统的滤波器能更加清晰、准确地圈定边界位置,而且针对同时含有正负异常的地质情况,可避免产生额外的错误边界.最后将新的滤波器应用到实测的重磁数据的解释中,结果显示基于构造张量的滤波器可更准确清晰地划分出断裂的边界位置,发现更多的构造细节.     

全张量磁梯度数据的斜导数特征值边界识别方法研究

本文提出了一种全张量磁梯度数据的斜导数边界识别方法,该方法利用全张量磁梯度数据定义了北向斜导数、东向斜导数和垂向斜导数.模型试验表明,北向和东向斜导数无法有效识别磁性异常体边界,异常形态复杂虚假异常较多,而垂向斜导数在高纬度斜磁化或者垂直磁化条件下可以清晰而准确得识别地质体的边界,具有一定的深度识别能力.与现有磁张量梯度的边界识别方法相比,识别效果好,可以有效均衡不同深度地质体的响应.将上述方法应用于大兴安岭地区实测航磁三分量数据转换得到的全张量数据,获得了研究区浅部磁性体的分布,并与三分量数据进行联合解释,取得良好的地质效果.     

基于垂向一阶导数与解析信号比值的欧拉反演方法

常规欧拉反褶积法中构造指数的选取以及分散解存在较多的问题,提出了基于联立垂向一阶导数与解析信号的欧拉齐次方程的RDAS-Euler反演方法。该方法可以更为精确的估计场源的范围及埋深,且不需考虑构造指数N的影响,避免了因构造指数不当而引起的反演误差。通过对单一地质体及组合地质体模型的实验证明本文方法能有效地完成目标体的反演工作,反演结果与理论值之间的误差小于10%,且相对于常规欧拉反褶积法更加稳定准确,能够更好的得到地质体边界及深度信息。将RDAS-Euler法应用于黑龙江省虎林盆地实测布格重力异常数据,获得了丰富的断裂信息,说明RDASEuler法增强了对断裂平面位置的识别能力。     

基于垂向一阶导数与解析信号比值的欧拉反演方法(英文)

常规欧拉反褶积法中构造指数的选取以及分散解存在较多的问题,提出了基于联立垂向一阶导数与解析信号的欧拉齐次方程的RDAS-Euler反演方法。该方法可以更为精确的估计场源的范围及埋深,且不需考虑构造指数N的影响,避免了因构造指数不当而引起的反演误差。通过对单一地质体及组合地质体模型的实验证明本文方法能有效地完成目标体的反演工作,反演结果与理论值之间的误差小于10%,且相对于常规欧拉反褶积法更加稳定准确,能够更好的得到地质体边界及深度信息。将RDAS-Euler法应用于黑龙江省虎林盆地实测布格重力异常数据,获得了丰富的断裂信息,说明RDASEuler法增强了对断裂平面位置的识别能力。     

基于方向tilt-Euler的三维磁数据快速反演

三维磁异常快速反演是磁法勘探进行地质解释的一项重要内容.本文在方向tilt梯度基础上进行导数处理,并进行合理改进,得到了6个改进的方向tilt梯度导数,丰富了不同方向上的磁异常信息.对常规欧拉反褶积方程进行三个方向求导,所构成的方程组与6个改进的方向tilt梯度导数进行结合,从而构建出了两个基于方向tilt梯度导数的快速反演方程组(方向tilt-Euler法),用于反演场源的位置参数.另外,将三个方向导数下的欧拉反褶积进行平方和及均方根处理,得到了场源构造指数的求解公式.单一模型试验表明,6个改进的方向tilt梯度导数异常基本不受磁化方向影响,可从不同方向上反映磁异常信息,方向tilt-Euler能够准确地反演出场源的位置及构造指数.叠加模型试验证实了方向tilt-Euler法相对于tilt-Euler法,具有反演解聚集度更强、连续性更好、反演准确度更高、受噪声影响更小及无虚假反演解等优点.将本文方法应用于内蒙古塔木素航磁资料处理中,获得了丰富的地下磁源分布信息,为了解该地区隐伏断裂构造及岩体分布等提供了有效依据.     

位场解析信号振幅极值位置空间变化规律研究

通过对单一边界、双边界、多边界以及点(线)质量模型重力异常解析信号振幅和重力异常垂向导数解析信号振幅的极值位置空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数解析信号振幅和化极磁力异常解析信号振幅的极值位置相同,且与重力异常解析信号振幅的极值位置空间变化规律相似.利用位场解析信号振幅极大值位置能够准确识别单一直立边界地质体的边缘位置,但不能准确识别其它任何形体的边缘位置,其识别结果的偏移量大小随地质体的埋深、水平尺寸以及倾斜程度等变化.虽然重力异常垂向导数解析信号振幅比重力异常解析信号振幅的峰值更加尖锐、横向识别能力更强,其极大值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,但均受地质体埋深的影响较大;随着埋深的增加,位场解析信号振幅的极大值位置会快速收敛到形体的"中心位置",其轨迹类似"叉子状";且对多边界模型会出现"极大值位置盲区"而无法识别其边缘位置.通过这些理论研究表明,位场解析信号振幅只能识别单一边界地质体的边缘位置;而不宜用来识别多边界地质体的边缘位置,但可以用来识别多边界地质体的"中心位置".     

位场垂向梯度最佳自比值的边界检测技术

位场梯度换算在地质体边界检测中有着重要的应用.但传统的梯度算法易受干扰影响,计算稳定性差,且很难在复杂的叠加异常中识别出小型地质体的边界.鉴于此,本文给出了自比值的定义,提出了能够处理高阶导数的位场垂向梯度最佳自比值的边界检测方法,阐述了方法的数学含义和物理意义.模型试验表明,垂向梯度最佳自比值算法不仅计算稳定性强,而且能清晰地检测出传统梯度算法无法检测的模型体边界.在地质条件复杂的鸭绿江盆地的重力异常实例应用中,垂向三阶导数最佳自比值计算结果识别出的构造边界与实际地质体分布有着较好的对应关系,这不但与前人的工作成果互为佐证,而且自比值圈定的负异常分布区能较好地反映出浑江煤田的工作范围.     

基于二阶导数的磁源边界与顶部深度快速反演

为实现磁异常反演,首先提出了磁异常非参数快速反演的概念,即无需提供先验信息.在Nabighian提出的磁场通用梯度公式的基础上,推导实现了基于磁异常垂向二阶导数的非参数快速反演(V2D_depth).它不仅可以获取场源的边界信息,同时可以反演场源的埋深.通过与Tilt_depth方法对比,本文方法计算的场源边界更清晰,反演的深度也更接近真实深度,同时较大程度上克服了Tilt_depth方法受叠加异常的影响.理论模型验证了方法的有效性,并通过准噶尔盆地某区块磁异常数据的处理,提取了受强大的区域背景场掩盖的石炭系火成岩产生的弱异常,突出了构造分区、断裂分布等信息,获取了火成岩的位置及埋深参数,为该区的火成岩油气藏勘探提供了有效的处理途径.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

位场垂向导数零值位置空间变化规律研究(英文)

本文推导了简单规则形体(单一边界、双边界和多边界)重力异常垂向一阶导数和重力异常垂向二阶导数零值位置的解析表达式,并研究了其空间变化规律;对难以得到其零值位置解析表达式的简单规则形体,利用其剖面图和断面图上的零值位置来研究其空间变化规律。研究结果表明,重力异常垂向二阶导数与重力异常垂向一阶导数零值位置的空间变化规律基本一致,只是重力异常垂向二阶导数零值位置比重力异常垂向一阶导数的零值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,且其分辨能力更强。对于单边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数的零值位置均自形体上顶边缘位置向外侧偏移,但最终均能收敛于某一固定值;对于双边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数的零值位置自形体上顶边缘位置一直向外侧偏移;对于多边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数零值位置自形体上顶边缘位置向外侧收敛,部分边界的零值位置重合并消失。最后通过实际资料检验了方法的有效性和可靠性。     

基于水平方向解析信号的均衡重力位场边界识别方法

边界识别技术是位场数据解释中一项基本的工作,现有的边界识别方法多存在边界识别结果发散和不能均衡深浅地质体异常的缺点.目前一些均衡边界识别方法会因正负异常同时存在而引起额外的错误边界或者存在人为主观因素去除错误边界信息的缺点.本文充分利用重力位场张量梯度的多信息成分,提出利用水平方向解析信号及其垂向导数与传统的均衡边界识别方法做结合的方式定义新的探测边界的方法.通过理论模型试验证明新方法同传统方法相比,能够更加清晰、准确的圈定出深浅地质体的边界.最后将新的边界识别方法应用到实测重力异常数据解释中,取得了良好的边界识别结果并能够发现更多的构造细节.     

重力异常垂向二阶导数在攀西裂谷特征分析中的应用

重力异常是地下不同规模、形态和埋深的不均匀地质体的综合响应.通过从重力异常中提取目标地质体异常,可以探测隐伏矿床、岩体或构造.而重力异常的高阶垂向导数不仅可以通过突出浅而小的地质体异常、压制区域性深部地质因素的影响来提高局部地质因素分辨能力,还可以区分水平叠加异常,确定地质体或构造边界.但阶数越高的导数,带来的高频干扰越严重.相对于其它高阶导数而言,垂向二阶导数是一种较为成熟的位场数据处理和解释方法.本文通过对攀西地区重力异常垂向二阶导数的特征分析,推断了攀西裂谷基本结构,并将其与区内已知金属矿床及重要成矿带分布位置对比,由此发现,区内主要金属矿床和成矿带均沿裂谷带分布,且沿裂谷轴部分布最为密集.结合攀西裂谷成因机制,进一步指出,区内金属矿找矿方向主要沿与岩浆热液作用密切相关的裂谷构造发育端展布.     

磁异常模量垂向一阶导数的特征及应用

磁异常转换模量(magnitude magnetic transforms,简称MMTs)相比传统的数据处理方法如化极、总梯度模等,其产生的异常更接近实际磁性异常体的水平位置,以便进行磁法解释.本文基于转换模量,提出了磁异常模量的垂向一阶导数的处理方法.进一步分析模量垂向一阶导数的特征可知,对于2D异常体其完全不依赖于...     

欧拉反褶积法在航空重力勘探中的应用

在论述欧拉反褶积基础理论与方法的基础上,以我国某海域航空重力资料为例,对该海域内地质异常体(侵入岩、断鼻构造)及断裂构造等进行了欧拉反褶积反演计算,获得了场源深度等信息,确定了场源位置及边界,并与航空布格重力异常、垂向导数、上延、水平梯度模、剩余异常以及重磁联合反演结果等资料相互验证,取得了很好的应用效果.基于该地区的反演效果,证明欧拉反褶积法可应用于航空重力勘探中,可为其他航空重力勘探区计算场源位置及深度信息提供可靠并且准确的研究方法,从而达到辅助航空重力勘探测量的效果.     

位场总水平导数极值位置空间变化规律研究

通过对位场总水平导数函数性质的研究表明,位场总水平导数不是位函数,因而利用位场总水平导数构造新的边缘识别方法时会出现"奇点",使得计算结果的稳定性下降.对单一边界、双边界、多边界模型重力异常总水平导数和重力异常垂向导数总水平导数极值位置的空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数总水平导数和化极磁力异常总水平导数的极值位置相同,与重力异常总水平导数的极值位置空间变化规律相似.利用位场总水平导数极大值位置能够准确识别单一直立边界地质体的边缘位置,但不能准确识别其它任何形体的边缘位置,其识别结果的偏移量大小随地质体的埋深、水平尺寸以及倾斜程度等变化,但能收敛于某一固定值;重力异常垂向导数总水平导数比重力异常总水平导数的峰值更加尖锐、横向识别能力更强,其极大值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,但存在"次极大值"的影响.     

利用磁法数据的解析信号探测未爆炸弹(UXO)

在现代城市建设中,战争时期留下的未爆炸弹(UXO)对人民的生命财产安全造成了极大的威胁.因此,未爆炸弹的探测和排除工作十分重要.本文提出利用实测总磁场数据进行未爆炸弹的地球物理探测,并基于异常的解析信号提出一种未爆炸弹的水平位置、深度反演方法.这一方法可利用不同延拓高度的总磁场异常数据的解析信号完成磁异常的解释,且无需进行原始磁异常的化极处理.对比其他基于异常解析信号的方法,本方法利用不同延拓高度的解析信号推导出地质体埋深与延拓高度之间的定量计算关系式,进而完成异常体埋藏深度的估计,无需计算磁异常的高阶导数,可获得较高的计算稳定性.该方法应用到无噪和噪声干扰的数据中,结果表明新方法可高效准确的获得目标体的埋藏深度.最后,我们将新提出的方法应用到国外未爆炸弹的磁异常数据中,对比欧拉反褶积反演结果,新方法可有效的获得未爆炸弹的水平位置和埋藏深度,可用于指导下一步的排除工作.     

宜川—泰安重力剖面布格重力异常及归一化总梯度的构造意义

利用宜川—泰安剖面高精度重力观测及GPS测量结果,计算得到该剖面较为精细的垂向一阶导数梯度和布格重力异常归一化总梯度图像.结合前人相关研究结果,本文认为垂向一阶导数梯度主要反映浅部异常场源的位置和低密度地质体的特性.利用该梯度图像,对宜川—泰安剖面经过的7条主要断裂及其空间分布特征进行分析解释,并推测各断裂的可能埋深和性质.