位场反演计算的场比值法及在宽城地区磁异常解释中的应用

在磁异常的反演计算中, 为了避免由于选错了磁性体的形状而产生很大的误差, 前人已研究了多种所谓自动反演的计算方法。与传统的方法不同, 用这些方法, 可以同时确定磁性体的几何形状和埋藏深度等参数。但是前人研究的方法需要计算磁异常的三阶导数, 因此所受高频噪声干扰十分严重, 以至于影响到计算结果的可靠性。因此很难用到实际资料处理中。 本文提出的场比值法可以同时确定磁性体的形状和埋藏深度。场比值法通过场比值field-ratio来确定磁性体的形状, field-ratio的物理含义与Euler反褶积公式中的形状因子类似。场比值法的优点是在反演计算中只需要计算磁异常的一、二阶导数, 因此比前人的方法受高频随机干扰小, 可以用于实际资料的处理中。模型实验证明了场比值法的正确性, 在河北省宽城地区用场比值法对磁异常反演计算, 展示了方法的实用性。 关键词: 磁异常; 自动反演; 磁性体形状的判别     

重磁3D物性反演技术在金属矿勘探中的应用

解反演问题是地球物理资料处理解释的主要环节.反演就是依据已获得异常特征,结合地质和其他资料,求解地下源体的空间位置、形状及物性特征参数.随着对地质体全方位精细结构研究要求的提高,重磁等反演技术已发展到3D反演阶段.重磁反演主要有两种方法,即形态反演(建立场源模型形态单元)和物性反演(构建物性模型单元).在物性模型构建中...     

位场自动反演技术的研究现状及意义

本文首先叙述了重、磁异常自动反演技术的特点。与传统的定性分析重、磁场分布特征的方法不同,重、磁异常自动反演方法通过反演得到地下场源分布,即地下密度或磁性的分布特征。由于密度体或磁性体与地质体的关系更为直接,因此这种新一代重、磁解释成果及图件将成为人们从新的角度来认识地质构造的基础材料。文中不但阐述了该方法的研究现状,同时也说明了存在的问题。     

基于遗传算法的磁异常反演

遗传算法是模拟自然界生物进化思想所得到的一种全局非线性最优化算法,该算法可有效地避免局部最优解。这里介绍遗传算法的原理以及基于其算法的磁异常反演算例,对不同迭代次数所得理论模型反演的磁性体空间位置与磁性等参数的相对误差进行了对比。据此,对四川会理黎溪地区某磁铁矿区外围8号剖面上实测△T磁异常进行遗传算法,并迭代拟合反演,求其反问题,获得了与后续工程揭露及磁性测定结果相吻合的结果。     

线性规划法解磁异常反问题

本文在前人工作的基础上,对线性规划法用于磁异常的反演作进一步探讨。提出了运用线性规划法解磁异常反问题的求解步骤:先确定引起异常的地下磁性体质心界限和边界分布范围,然后在此范围内,求磁性物质磁化强度的分布。这样可以使寻求实际磁性体的空间范围缩小,较细致地了解物质在一定范围内的磁性分布。文中对二度及三度异常都做了反演计算,并应用于矿区实例。讨论了方法求解的稳定性,发现利用特定意义下目标函数的极值做为反演信息解释是较稳定的,它并不因原始数据的微小误差而产生较大的变化。     

用有限元法计算非均匀磁化磁性体(二度)的有效磁化强度和磁异常

前言本文提出用有限元法根据外部磁化埸条件和已控制的磁性体形态及磁化率参数计算磁性体内部的有效磁化强度及其在外部空间引起的磁异常.方法实质是求解偏微分方程边值问题的数值解.因为未引入均匀磁化等近似假定,所得到的解能满足磁性体内外的微分方程和边界条件及分界面条件(在数值计算允许的精度范围内),所以这种解包含了磁性体复杂形状引起的退磁影响、剩余磁化对感应磁化的影响、多个磁性体相互间的磁作用以及磁化率分布不均匀的影响.这种方法适用于非均匀磁化条件下的正演计算,为精确计算有效磁化强度提供了一种新途径,可以提高磁异常计算的精确度.     

起伏地形条件下的磁异常二维聚焦反演及应用

地形对磁异常的反演和解释有很大的影响,特别是磁异常体贴近地表分布时更是如此,为了降低这种影响,笔者推导出了基于有限延深的二度厚板状体的带地形的磁异常正演公式,并提出了一种基于起伏地形的地下网格模型剖分的新方法。同时,聚焦反演对物性体有很强的聚焦效果,如果能够预先判断磁异常主要由地下浅层的强磁性体所引起,则可以考虑采用聚焦反演的方法得到磁性体的位置,显然这种方法非常适合铁矿体的反演。笔者将带地形的二维磁异常正演与聚焦反演结合起来,进行了相应的模型试验,并与水平地形下的聚焦反演及起伏地形下的光滑反演进行对比,验证了这种结合的有效性。最后,将该方法应用于新疆特克斯的磁异常剖面,对该剖面的磁性体分布做出了合理的解释。     

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。     

线性反演求磁源分布

利用磁异常与地下磁性物质的磁参数呈线性关系来求解地下磁性体的分布称线性反演,借助电子计算机作较大量的计算可取得较好的效果。这方面的工作在国内外已有一些成果。1977年河南省地质局物探队陶榕生同志提出了基本设想并列出了简略方程。在国外,1967年M.H.P.Bott曾用此方法解释海磁异常,1976年Sven-Erik Hjelt讨论了用高斯—赛德尔迭代法于重磁异常的线性参数解释,分析了不同形状的磁性体的迭代收敛条件。本文进一步分析方法实质,构制较实用的收敛判别曲线,并计算两个实例,以了解方法的特点和应用条件。     

地面磁测在巴西低纬度区铁矿勘查中的应用效果

通过对巴西某铁矿磁异常的处理分析,总结了层控型磁铁石英岩铁矿的磁异常特征,并利用化极与三维反演相结合的数据处理与分析手段,对磁异常携带的磁性体信息进行了更深的剖析和提取,通过化极结果圈定了磁性分布范围,利用三维反演结果确定了磁性体在地下的展布形态,钻孔验证结果充分说明物探推断的准确性.工作区位于低磁纬度区,这里提出的数据处理方法为低磁纬度区磁异常的认识提供了成功实例.     

基于预优共轭梯度的磁化强度反演方法及应用

基于预优共轭梯度算法的反演方法在求解磁化强度大规模欠定线性方程组时可以改善方程组的条件数,并提高算法的纵向分辨率。该方法对磁性体形状无要求,且收敛速度快、稳定性好,能较直观地反映磁性体特征。本文通过理论模型试验结果分析证明了基于预优共轭梯度的磁化强度反演方法的稳定可靠性,北衙铁金矿区万硐山矿段L32线磁异常反演结果表明了该方法应用于实际资料处理与解释的有效性和可靠性。     

井中三分量磁测的模量反演

井中三分量磁测解释通常要考虑磁性体的磁化方向,但是在剩磁或退磁影响过大的情况下,磁化方向难以确定。由于磁异常模量具有不依赖或弱依赖磁性体磁化方向的特点,而且利用井中三分量数据可以直接计算模量值,因此,笔者尝试利用井中三分量磁测的模量进行磁性体反演。首先利用井中三分量磁测数据计算模量值,然后利用模量反演二度板状体和直立长方体模型的磁性参数和几何参数,并将该方法应用于新疆某铁矿区井中磁测资料的反演解释中。结果表明,该方法不受或弱受磁法方向影响,在无法准确确定磁化方向的情况下能较准确地判断异常体的位置;优于传统的单分量Za反演方法;现场应用效果良好。     

起伏地形上垂直磁异常的直接解释方法

地面磁测工作常常在山区进行,所得磁测结果是沿起伏地形线分布的。现有磁性体磁场的正、反演计算公式都是水平地形的。为了解释起伏地形上的磁异常,通常是将起伏地形化直或在起伏地形上用磁异常矢量进行解释。这些方法在实际应用中都还存在着一些问题。     

匹配滤波方法在场源分离上的应用

介绍了匹配滤波方法的原理、应用条件、实现过程。用该方法对内蒙古白云鄂博矿区的主矿段和西矿段航磁异常进行了垂向位场的分离,利用径向功率谱法对深、浅源场异常进行磁性体埋深反演,反演结果表明,该区在1 000m~1 300m之间可能还存在铁矿体。验证了匹配滤波方法在一定条件下,可以较为快速地进行位场分离,实现磁性体深度准确反演。     

球壳形磁性层磁异常正反演方法

为了适应卫星磁测资料解释的需要,作者在磁性界面和磁性层磁异常正反演方法研究的基础上,首次提出了球壳形磁性层磁异常正反演理论和方法。 作者首先阐述了垂直磁化球壳型磁性层模型,导出了场垂直分量Z_(λο)的球谐系数正演公式。然后,给出了磁性层上,下层面埋深变化值与磁化强度变化值的球谐系数反演公式。进而导出了迭代反演收敛条件。本文的磁化强度反演方法不同于目前国内外已有的方法,其反演对象是磁化强度变化值△J_(λθ),磁化强度平均值J是必须给定的定解条件。这种反演方法能给出尽可能满足人们解释要求的解,克服了前人反演方法总存在负值的困难。 为了增加球壳形磁性层反演方法的实用性,作者还在类似平面频率城反演方法所作假设的前提下,把这种利用球谐分析理论在全球面导出的方法,严格地推广应用于局部区域。这也是球谐分析理论在局部区域应用的一个实例,在理沦上具有一定的意义。     

基于卷积神经网络的磁异常反演

针对传统反演方法存在的初始模型依赖、计算时间较长等问题,提出一种基于卷积神经网络的磁异常反演方法。该方法首先设计大量磁异常体模型,进行正演模拟产生样本数据集;接着借鉴经典的卷积神经网络VGG-13设计了一种全新的VGG磁异常反演网络(VGGINV);然后使用样本数据集训练该网络,并优化网络参数;最后对理论模型和实测数据进行反演实验。实验结果表明,该方法可以准确地反演出磁异常体的位置和磁化强度,具有较强的学习能力和一定的泛化能力,能有效解决磁异常数据反演问题。     

地面及井中高精度磁测联合反演解释在铁矿勘查中的应用

四川平川烂纸厂铁矿是我国重要的峨眉山玄武岩建造型铁矿床。通过对平川地区地面高精度磁数据进行化极、向上延拓以及小波分析等处理,圈定了五个磁性体。该区磁性体受南北向断裂控制,异常沿南北向呈狭长串珠条带状分布,产状近直立,埋藏较浅,下沿深度较大。通过与井中磁异常分量Za数据联合反演,获得磁性体的深部形态特征,分析了其对应的下延深度,与现已查明矿体的空间展布相吻合。地面与井中数据联合反演提高了深部目标体分辨能力,为深部矿产资源探测提供了重要的的地球物理方法。     

与磁性体走向不垂直的剖面磁异常的解释方法

众所周知,在现有的教科书和文献中,对三度体以外的剖面磁异常正、反演问题的讨论,都是假定剖面方向和磁性体走向垂直的前提下进行的。实际中,由于磁性体走向的变化、测区中有多个走向不同的磁性体或测线方向设计等的原因,会造成剖面方向与磁性体走向非正交。     

矿山深部、边部磁法找矿工作方法和步骤

分析了磁法在老矿山深部、边部找矿中的有利、不利条件,并以磁法在三个老矿山深部、边部找矿中的成功应用为基础,总结出:在老矿区深部、边部进行与磁性矿物有关的金属矿勘查时,高精度磁测、航磁、磁测井、三维定量反演是常规、经济和有效的工作方法;要充分利用已有磁测资料进行重新处理、推断解释;在推断解释引起磁异常的磁性体时,先对已知矿体进行正演,求取剩余磁异常,再精细反演引起剩余磁异常深部、边部矿体的产状和埋深;利用钻孔资料,不断修正反演结果,以扩大深部、边部矿体的范围和规模.上述工作方法和步骤对在老矿山深部、边部寻找与磁性矿物有关的金属矿具有一定的指导意义.     

用分解曲线法解二度水平圆柱体及球体磁异常反问题

本文利用二度水平圆柱体，球体主剖面上两个磁异常零值点坐标与它们之间距离间的关系，导出求取磁性体中心在地表的投影点即坐标原点位置的公式，将分解曲线法用于求这两种磁性体的中心埋深及半径，从而完善了规则磁性体磁异常反演中这一简便有效的方法。