优选向上延拓技术在鞍山—本溪示范区航磁应用

优选向上延拓技术可以保持深源低频信号基本不变的同时,使浅部高频信号衰减,能够较为准确地提取区域异常,进而分离出局部异常;避免了传统向上延拓浅源高频信号与深源低频信号同时衰减。笔者利用优选向上延拓技术处理鞍山—本溪示范区航磁资料,实现了深部区域异常的增强和分离,获得了较好的效果;并进一步对西鞍山铁矿床航磁异常进行三维反演,初步推断了西鞍山铁矿体空间形态和规模,为后期资料的成果解释提供了重要的参考依据。     

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.      

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。     

区域重力异常高精度实现异常转换的一个普遍方法

应用Ⅲпемнпъх级数展开不同类型异常转换的频率特征,可以得到空间域级数求和法进行异常转换的诸系数.对延拓距分别为取数点距0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.5, 2.0倍的向下延拓、向上延拓、一阶垂向导数、二阶垂向导数的异常转换,求出了级数求和法的诸系数.从而实现了在原重力异常上一次等距取点求得各种不同的转换异常.通过模型理论计算值和利用上述方法算出的不同高度的延拓值进行对比,发现本法精度较高,可应用于区域重力异常的异常转换中,从而拓宽了重力转换异常的应用.     

解析延拓法在山阳磁法数据解释中的应用

依据磁法数据处理中的解析延拓原理,对陕西省商洛市山阳县小河口镇工区的磁法勘探数据分别进行了上、下延拓:0.5、2、8、10 m及200、240、260、280、360 m的向上延拓,2、4、6、8 m的向下延拓。纵观磁异常等值线平面图可以发现,该区存在2处主要高值剩余磁异常区域,异常值分别介于80~170 n T与70~90 n T,规模分别为100 m*350 m(异常4)和230 m*250 m(异常3)。结合该范围地质填图成果,分析认为异常4是由位于约250m深处的矽卡岩脉引起的,而浅部干扰导致了异常3。该区解释延拓的应用表明向上延拓达到压制浅部干扰、突出深部异常,向下延拓压制深部干扰、相对突出浅部异常的目的。     

向下延拓在深部矿产勘探中的应用——以青海某矿区为例

勘测深部盲矿体时,矿体距离观测点较远,磁异常的相互叠加常常在地面形成具有一个磁异常中心的宽缓磁异常,分辨不清矿致异常和背景异常。通常用向上延拓、方向导数等处理的效果差强人意。笔者采用向下延拓方法处理了青海某矿区的宽缓磁异常,向下延拓深度为30倍点距,获得了精细的各矿体异常特征。通过与大量的见矿、未见矿钻孔比较,向下延拓场反映的磁异常位置与已见矿钻孔有较好的对应关系,同时指示出全部的未见矿钻孔都处于向下延拓场反映的磁异常外围。基于当前向下延拓方法的稳定计算问题已经取得突破,笔者认为针对一些大埋藏深度的宽缓磁异常采用向下延拓处理,区分叠加异常,圈定异常位置,可以获得事半功倍的效果,为钻孔布置提供佐证。同时对勘探精度也作了一些有意义的讨论。     

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.     

最佳向上延拓高度的估计

提出根据两个相邻高度重力异常向上延拓值相关系数与高度的关系 ,以估计应用向上延拓分离区域及剩余重力异常的最佳向上延拓高度的方法。二维模型计算表明 ,不同高度的观测重力异常向上延拓值和观测面上区域重力异常值的互相关系数与高度的关系曲线 ,存在一个明显的极大值 ;这个极大值对应的高度 ,就是从观测异常中分离出这一区域重力异常所需要的最佳向上延拓高度。两个相邻高度重力异常向上延拓值之间的互相关系数与高度的关系曲线 ,存在一个明显的转折点 ,这个转折点对应的高度 ,就是所求的最佳向上延拓高度。应用本方法处理华南北部地区布格重力异常的结果表明 ,由于引起本区区域重力异常的地质因素 ,除了莫霍面及上地壳底面外 ,还受到本区广泛分布甚至出露的花岗岩的影响 ;所以为了从观测异常中分离这一区域异常所需要的最佳向上延拓高度为 2 0 0km ,小于莫霍面及上地壳底界面的平均深度。为了从观测异常中分离出由莫霍面引起的重力异常所需要的向上延拓高度 ,达到 15 0km。因此 ,应用本方法处理实测重力资料 ,必须首先了解引起区域重力异常的场源情况。     

矿产预测中重磁异常变换的若干问题 三、向上延拓高度与研究深度的关系

由于向上延拓某个高度的重力或磁异常能反映这类异常区域成分的特征,在没有方法分离区域异常与局部异常的情况下,人们被迫将这种延拓后的异常作为区域异常,用来研究区域地质构造(包括深部的地质构造)。能否进一步发展这种作法,认为向上延拓高度h后的异常就反映了引起异常的物体在地下深度为h 处的情况?例如说,在地表两个不相连的异常(由     

维纳滤波技术及其在新疆地区重力场划分中的应用

基于维纳滤波原理,应用多层格林等效层模型模拟实测重力场的径向对数功率谱,采用改进的格拉姆-施密特正交化方法计算功率谱密度函数,确保了数值的稳定性,得到了较为满意的结果。通过理论模型实验,证实了利用维纳滤波方法提取深部场时可以保证低频成分不衰减的功能,能够较为精确地提取区域异常,从而实现频率域中位场的分离。运用维纳滤波方法对新疆地区布格重力异常进行了分离处理,获得了基于最佳滤波原理计算的新疆地区区域重力异常,并根据新疆地区布格异常和区域场特征,划分了9条深大断裂和5个一级构造单元。     

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。     

对迭代法位场向下延拓方法的剖析

位场向下延拓迭代法的实质内容是"向上延拓而不是向下延拓"和以"迭代的结果趋近于观测值"为标准的操作过程。根据数据操作流程剖析了位场向下延拓迭代法的运行机制,得到了迭代数据在空间域的变化规律,即用迭代法将观测高度的位场向下延拓一个深度h。这实际上是通过不同高度的向上延拓来实现的。也就是说,迭代次数增加一次,涉及的上延平面就增大一个h的高度。一般地,迭代次数n与上延高度h的关系为n~(n+1)h。在空间域中,初值、上延结果、差以及每一次校正后的结果都能用满足莱布尼兹定理的交错级数表示,从而得出了迭代法能够收敛的结论;或者,以"观测高度上的实测值与计算值的差值小到可以忽略"为标准,从数学上也能证明迭代法能够收敛。数学推论和模型试验结果说明了迭代的位场初值可以任意给定。在实际操作中,迭代误差标准的影响和由于迭代误差标准不恰当可能出现不能达到迭代标准的情况,需引起注意,也值得进一步研究。     

航磁异常深部弱信号提取技术研究

磁异常通常是地下不同深度磁性地质体产生磁场的叠加,在规范高度的航磁测量结果中,深部磁性体所产生的异常通常表现为弱而平缓,其水平与垂向分辨率均较低,在航磁资料处理解释中难以有效捕获。因此,应用适当方法提取由深部地质体引起的弱磁信息是十分必要的。本文采用精度高且稳定的位场延拓技术将航磁异常向下延拓,可以稳定增强磁异常幅度,随着延拓面与场源之间距离的减小,浅成磁信号与深成磁信号的视深度差异将增大,在对数功率谱上可以将其区分,而后可利用匹配滤波方法将浅部信号剥离,从而得到深部弱信号,同时可计算深部弱信号的视深度。     

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。     

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。     

基于泰勒级数迭代的重力归一化总梯度

针对重力归一化总梯度常规计算方法中向下延拓计算的不稳定性,提出了基于泰勒级数迭代法进行快速稳定向下延拓的重力归一化总梯度场( GH 场) 计算模式。水平圆柱体模型试验表明: 该方法的GH 场表现为单一高值特征,而且极大值位置与模型体质心位置相吻合。非均匀( 含油气) 球冠模型表明: 在油气含量较低时,Fourier 级数法和Fourier 变换法无法识别出“两高夹一低”的储油特征,而本文方法可以清晰地识别。这充分说明基于泰勒级数迭代的重力归一化总梯度计算方法不仅提高了计算结果的稳定性,而且还提高了异常的分辨率。     

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离：以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。     

高精度航磁资料在冶山铁矿找矿潜力扩大中的应用

在最新的1∶2.5万高精度航磁测量成果基础上,采用化极、延拓、小波多尺度分解、径向功率谱分析等方法,对冶山铁矿一带航磁异常进行了处理。重新厘定了冶山铁矿的成矿母岩—冶山岩体的分布及延深,新厘定分布范围约为出露区的70倍,推测延深在4000m以上。分析认为,冶山铁矿区矿体埋深主要在220m~860m,1300m深度以下基本无矿体存在。在矿区外围圈出10个找矿有利异常,其中北矿段北西方向的5个异常推测为矿致异常,具备良好的找矿潜力;铁石岗矿段南西方向5个有利异常主要由辉石二长岩和闪长岩引起,但其中仍可能有铁磁性矿产存在。