重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。     

重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。     

估计磁场源位置的倾斜角梯度算法改进

倾斜角梯度法在未知场源物性先验知识和构造指数情况下,可快速估计出场源的边界位置和深度分布,对于大面积实测磁异常的快速解释具有应用前景。笔者在Salem的倾斜角梯度法基础上,提出了一些算法改进。在导数换算上采用空间域有限差分法换算磁异常的水平导数,采用ISVD算法换算磁异常的高阶垂直导数。在剔除坏解上,采用磁异常广义倾斜角梯度的总水平梯度滤波法和场源深度有效性筛选法相结合。理论模型数据试验表明本方法简单快速,效果明显。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

高斯—拉普拉斯算子场源边界识别方法

高斯—拉普拉斯算子是各向同性的二阶微分算子,具有旋转不变性,对重磁场梯度突变敏感,与异常边界走向无关;利用高斯—拉普拉斯算子消除空间尺度小于高斯空间系数的数据强度变化,压制噪声干扰,计算出梯度的零值点位置圈定重磁场的边界。理论模型和实际资料表明高斯—拉普拉斯算子方法具有边界识别效果好、分辨能力高、边界定位准确等特点,对于不同埋深、不同规模、不同产状的多场源叠加的复杂地质构造,可以清晰地勾勒出梯度相对平缓的微弱异常以及相邻叠加相互干扰的局部异常边界位置,为进一步提高重磁位场局部异常精细解释提供丰富的细节信息,对识别地质体边界、划分大地构造单元、确定断裂带和地质构造走向等具有一定意义。     

基于窗口数据的重力相关成像

位场相关成像可以快速估计场源的空间位置。为了减小叠加异常对相关成像的影响,现有的成像方法通常是采用剩余异常或异常垂向导数成像。笔者通过加入一个数据截取窗口,计算窗口内数据的相关系数,以减少相邻场源间的影响,从而达到提高成像分辨率的目的;并通过相关系数极值的大小选取窗口,从理论上使成像结果更加可靠。通过重力模型试验,验证本方法能够提高成像分辨率。将该法应用于葫芦岛市黑鱼沟的某矿洞的深度计算中,取得较好效果。     

最佳线性深度滤波

重磁数据处理时,为了能突出予定深度场源的异常,相对削弱其他深度场源的异常,必需进行滤波,本文研究了三种定量设计滤波算子的滤波方案。 予定深度最大能量比滤波使滤波后和滤波前场的能量比在予定深度达到最大值的基础上,得出了一种具有明确物理意义的滤波方案——求垂直高阶导数兼向上延拓,并导出了要突出的场源深度和上延高度,导数阶数之间的定量关系。 信号失真最小、干扰残曾最小滤波推导出在多源深度场源分布条件下,使信号失真程度最小、干扰残留程度最小的波数域最佳滤披算子。 消除线性区域场滤披在波数域给出了两种消除线性区域场的简便滤波方法。     

基于反双曲正切的位场边界识别技术

通过分析倾斜角概念,提出利用反双曲正切函数特性对归一化的垂向导数进行变换处理,来识别重磁异常中地质体边界和提取地质体分布、断裂构造平面展布特征等信息。理论模型和实际资料对比分析表明,利用该方法识别重磁异常边界具有较好的效果和较高的分辨能力,能够获取丰富的地质信息,对识别地质体边界、划分大地构造单元、确定断裂带和地质构造走向等具有一定的意义。     

铁矿床深部矿体定位预测的一种新途径 ———以西藏恰功铁矿为例

恰功铁矿是近几年新发现的矿山,矿体的形态、大小、位置、产状、边界等几何特征还没有清楚的认识,为了弄清这些问题,文章首先通过小渡多尺度分析方法将恰功铁矿磁异常资料进行了位场信号分离,然后应用欧拉反褶积方法反演了异常与其场源深度的对应定量关系,最后把位场分离后的异常场源深度叠加起来,就可以对矿山深部找矿提供一种全新的思路.     

隧道瞬变电磁克希霍夫偏移成像与地质灾害探测

隧道绿色施工不仅需要预报工作面前方突水突泥等低阻异常,更需要查明灾害体的地质构造,为灾害预警与防治提供保障。传统的瞬变电磁解释方法仅能够提供单一电阻率信息不能满足隧道地质灾害治理要求。因此,将虚拟波场成像技术引入到瞬变电磁隧道探测技术中,期望实现灾害体电性与结构综合解释。首先,根据波场变换原理将瞬变电磁数据转换到虚拟波场;然后,利用电阻率成像算法计算工作面前方电阻率建立虚拟波场速度模型,利用波动方程克希霍夫积分解进行波场延拓实现瞬变电磁虚拟波场偏移成像;最后,综合电阻率与偏移成像结果对工作面前方地质体进行解释,判断地质灾害体的电性与构造特征。分别采用充水溶洞、充水断层两类常见灾害模型对算法进行验证。充水断层模型电阻率成像结果可以识别工作面前方低阻异常,但是异常分布范围略有增加,且不易判断倾斜角度;而偏移成像结果有效地识别异常的边界位置且对应准确,更易容判断异常倾斜方向。充水溶洞模型电阻率成像结果可识别溶洞的低阻异常与位置,但是异常形态与实际模型略有偏差;偏移成像结果圈定了模型的前后边界且与模型吻合较好。实测数据偏移成像结果有效圈定了低阻异常位置与裂隙形态,预测结果与已知出水孔情况相符。理论模型与实测数据结果表明,虚拟波场克希霍夫偏移成像结果既包含地质灾害体的电阻率分布,又能识别灾害体电性分界面,为地质灾害预警与防治提供了丰富的地质信息。      

改进的斜导数方法及应用

系统阐述了斜导数方法在边界提取上的优势,在此基础上又提出新的概念——非绝对值斜导数的水平导数,对研究地质体的产状问题有了新的认识。针对这一新方法进行了理论模型设计,指出了斜导数方法存在的问题。运用斜导数方法对某地区重力数据进行研究,得到比较理想的结果。     

物化探综合研究新疆阿尔泰多金属成矿带

以新疆HM-76工区地面重磁测量数据为基础,在完成多种场数据处理变换后,利用“集块理论”求得磁性体的顶、底深度;然后结合地质及其它物化探资料,对该工区重新进行了综合研究,提出几点新认识:(1)HM-76工区具备多金属成矿靶区良好的地质前提;(2)HM-76负磁异常可能由自身反转磁化所引起;(3)主体地质体可能为一近直立的截面似椭圆的向下延伸基性—超基性柱体;(A)主体与围岩接触带可能是有希望的多金属成矿带。其上几个呈弧形排列的重磁局部异常可能由强磁、高密度、强极化矿体引起。     

Analysis of subsurface magnetic features of the southeast of Al-Muwayh quadrangle,Saudi Arabia,using aeromagnetic data

Aeromagnetic data have been utilized to investigate the subsurface features of the southeast of Al-Muwayh quadrangle. Several techniques have been comprehensively used in an integrative way to reach the goals. Local phase and normalized standard deviation filters are used in this study as edge detectors, showing the possible occurrences of structural lineaments/faults in the quadrangle. Magnitude magnetic transform filters are used to produce anomalies that are closer to the true horizontal position of magnetic sources to enhance the interpretation. Among these transforms, a transform which has been used as edge detectors and the other two transforms are used to show the shallow and the shallowest magnetic sources within the study area. Tilt angle is mainly used to delineate the main magnetic contacts (faults), their locations, and their expected depths. The integration between these different filters show clearly the possible occurrences of edges (contacts/faults), the direction of these lineaments, the source locations of magnetic anomalies, the shallow and the shallowest causative targets, and the location and the depths of the main faults deduced from the tilt angle approach.     

Tilt-depth方法适用性研究及其应用

Tilt-depth方法是一种可以快速反演磁源上顶深度的新兴方法。二维、三维模型试验表明,tiltdepth法反演误差与地质体的上顶埋深、厚度及水平尺度均有关,同时叠加异常也会对反演结果产生影响。实例中,将tilt-depth法应用于广东省下庄矿田航磁数据反演中,tilt梯度图上展示出了两条明显的近东西走向条带异常,推断为浅部基性辉绿岩脉在深部汇聚形成,并反演了两条高磁异常带上11个位置的磁源上顶埋深。反演结果揭示了下庄矿区内北侧高磁性体深度较浅,且具有南浅北深的构造特征,而南侧高磁性体规模较大,且埋深较厚,为该区深部矿产勘查提供了有利依据。     

云南北衙铁金矿区小波多尺度分析综合解释方法应用效果

通过模型磁异常分解,结合功率谱分析及异常振幅计算场源深度并判断场源分布平面位置,表明小波多尺度分析在位场分离中的有效性.将该方法应用于北衙铁金矿区磁异常分析解释,通过功率谱分析估算了各阶细节及四阶逼近的场源深度,结合不同深度异常振幅推断了磁源空间展布关系特征.分析表明,区内北部和西部强磁异常主要由矿体引起,且矿体在中深部产状发生改变;而东部大范围磁异常区主要为二叠系玄武岩所致.     

位场各阶垂向导数的ISVD算法及其应用

位场垂向导数广泛应用于位场数据处理与解释当中,目前求取位场各阶垂向导数方法大致可以分为两类：①在频率域进行;②在空间域进行。针对这两类方法存在着稳定性较差的问题,这里介绍了计算位场各阶垂向导数的ISVD算法,并通过对单一地质体模型和地质体组合模型产生的布格重力异常进行处理分析,证明了ISVD算法在计算位场各阶垂向导数时,特别是在计算位场高阶垂向导数时,比在频率域及空间域计算结果具有较好的稳定性,ISVD算法能够有效地识别出浅层小尺度地质体边界。为了验证该方法对实际资料的处理效果,对某区块实际布格重力异常数据应用ISVD算法试算各阶垂向导数,结合地质背景等资料划分出断裂体系。结果证明,应用ISVD算法计算的位场各阶垂向导数,对于确定浅层小尺度地质体边界有较好的效果。     

位场垂向高阶导数的Tikhonov正则化迭代法

在位场数据处理中,垂向导数具有重要的物理意义。其在一定程度上可以划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常,且导数的阶次越高,这种分辨能力就越强,但通常认为高阶导数的换算是不稳定的。本文在Tikhonov正则化求位场垂向高阶导数的基础上,结合迭代法进行逐次逼近,提出了位场高阶导数的Tikhonov正则化迭代法,并且得到Tikhonov正则化迭代法的递推公式。通过对该方法的滤波特性分析可以看出,该方法计算的位场垂向高阶导数具有一定的稳定性及保幅性。模型试验和实际数据的处理表明,该方法计算结果较常规FFT求导法有更高的稳定性和实用价值。     

基于重力大数据的中国大陆区域地质构造解析

本文从重力异常角度对中国大陆区域地质构造的深部结构进行了研究。基于卫星重力大数据,利用改进后的位场分离方法获取了从地表到上地幔顶部不同深度的重力异常场。分析了各个碰撞-俯冲带、造山带及盆地等地区上地幔顶部（参考深度约为72～76 km）和中地壳（参考深度约为12～16 km）深度的异常特征。结合地质构造、地球化学和地球物理学证据,重点讨论了重力异常产生的原因及其与中国大陆主要构造之间的关系,获得了中国大陆在环太平洋动力学体系和特提斯动力学体系这两大动力作用下不同地区差异性的壳幔响应。     

位场梯度的归一化标准差方法在地质体边界定位问题中的应用

在综合分析前人研究成果基础上,采用位场梯度的归一化标准差(NSTD)方法来识别地质体边界.通过理论模型实验讨论了窗口大小的选择对于计算结果的影响,并验证了NSTD方法不仅可以识别单一地质体边界,而且还可以识别不同埋深的、形态各异的相邻地质体边界.利用此方法对大巴山及其前缘地区的重力数据进行了处理,并与水平总梯度模(hgm)、总梯度模(AS)、局部波速(LW)以及Tilt水平总梯度模(Tilt-hgm)方法的应用效果进行了对比分析.研究结果提供了大巴山及其前缘地区的构造分区信息,对于油气远景预测具有重要的指导意义.