基于已知信息约束的重磁三维反演在深部磁铁矿勘查中的应用——以安徽泥河铁矿为例

安徽泥河铁矿是一个典型的玢岩型铁矿,矿体埋深大,在地表产生的重磁异常幅值较小。为评估重磁资料精细处理与三维反演在磁铁矿深部勘查中的应用效果,选择泥河铁矿开展基于已知信息约束的重磁反演试验:首先通过模型试验对比了不同已知信息约束条件下的三维反演效果,然后通过针对性的位场分离方法提取了泥河铁矿的剩余重磁异常,将已知的地表地质信息转化为物性信息,构建了剩余密度和磁化率参考模型,用以约束重磁三维反演。根据反演所得密度体及磁化率体的三维分布模型,结合物性与岩性之间的关系,确定了泥河铁矿体的三维空间形态,该结果与地质勘探结果基本吻合。研究结果表明,基于已知信息约束的重磁三维反演,可以大幅提高反演结果的可靠性,对于高磁高密度的磁铁矿而言,是寻找和刻画深部磁铁矿体的有效方法。     

重磁2.5D/3D互相约束反演技术在三维地质填图中的应用研究

三维地质填图为我国启动的新一轮地质调查项目,为提高重磁资料在三维地质填图中的应用效果,笔者提出重磁资料2.5D/3D相互约束重磁反演技术方案:利用重磁资料2.5D剖面反演结果、3D物性反演结果作为彼此反演约束条件,并通过了理论模型试验。试验结果表明,该技术方案使反演结果中物性参数、空间位置更接近理论模型体。通过对本溪—临江地区思山岭铁矿磁异常及酸性岩体重力异常进行反演实践——估算磁异常铁矿资源量、研究酸性侵入岩深部展布形态的效果良好,可为大面积三维填图提供有效途径。     

危机矿山重磁资料精细处理与解释: 以湖北省大冶铁矿为例

针对湖北大冶矿区复杂的地质问题, 基于高精度重磁实测数据, 采用三维重磁数据概率分析和物性反演技术, 实现了大冶矿区重磁资料的精细化处理与解释, 为大冶危机矿山深部及外围找矿提供了重要的参考.在无约束条件下对高磁异常源进行了三维概率成像反演, 并结合地质先验信息完成了矿区航磁异常的带地形人机交互三维反演, 预测了矿区沉积岩类与闪长岩体接触带的空间延展形态, 定量反演了矿区的三维物性特征, 反演结果显示在矿区深部(1000m以下) 及接触带弯折部位为有利的找矿区域, 目前通过实钻已得到证实.      

广西西大明山隐伏岩体空间形态研究

根据广西西大明山地区1∶5万重力资料,并在地质资料的约束下,对广西西大明山地区隐伏岩体三维形态进行了细致的模拟推断。西大明山地区1∶5万布格重力异常图与地质图的研究表明,局部重力异常主要是由西大明山隐伏岩体引起的,2013年广西第四地质队在该地区布置的ZK31901、ZK40004两个钻孔分别发现了隐伏岩体,证实了重力推断。为了求出西大明山地区隐伏岩体的三维形态,采用重磁异常三维物性反演随机子域法方法,具体步骤为三维重磁异常自动反演→重构模型体和建立反演初始模型→三维重磁异常人机交互反演→输出结果(岩体形态、顶底埋深)。通过重磁反演,比较具体的描述岩体深部的空间展布,对于该地区成矿规律研究及深部成矿预测提供了重要的资料,从而为该地区今后开展第二空间深部地质找矿提供重要资料,具有一定的意义。     

改进的蚁群算法及其在南岭地区花岗岩侵入体探测中的应用

蚁群算法（ACO）主要应用于组合优化问题（COPs）,很少应用于地球物理重磁资料物性反演。首先,对蚁群系统中目标函数值与信息素的映射机制进行改进。理论模拟表明,改进后的Gauss模型在收敛速度和反演精度方面比传统的ant-cycle模型要好,适用于重磁资料物性反演。然后,将蚁群算法应用于南岭地区千里山岩体和九嶷山岩体重力资料反演与解释。结果表明:蚁群算法圈定的花岗岩岩体与地面地质填图结果及大地电磁测深反演结果吻合,较好地控制了千里山岩体和九嶷山岩体的深度和形状。该结果可为研究南岭地区花岗岩侵入模式和多金属成矿规律提供参考。     

基于地质与重磁数据集成的栾川钼多金属矿区三维地质建模

三维地质建模是当前国内外矿产资源勘查与评价研究的重要途径和热点.以栾川钼多金属矿区为例,针对研究区地质背景复杂、成矿地质条件多样性特征,开展了基于地质(岩性地层及其物性特征、地质体产状数据)与重磁正反演集成技术组合的三维地质模型建模研究,其研究内容为:(1)根据研究区地质背景和成矿条件,确定研究区矿床地质特征以及近地表地质体的空间属性特征;(2)利用重磁数据,在定性解译地质信息的基础上,开展二度半正演方法定量解译研究,并运用三维位场概率成像方法反演和解译深部地质体;(3)根据研究区地质与重磁反演解译资料综合分析,确定晚侏罗世斑岩岩体和控矿构造的时-空-因关系.研究结果表明,基于地质岩性属性特征的重磁正反演联合解译,能够综合利用地质体之间的物性差异、成因关系界定其几何形态,从而在三维环境中建立它们的时空关系,即三维地质模型,为研究区深部找矿、矿体定位预测以及金属矿产资源定量评价提供技术支撑和新途径      

重磁异常精细正反演在梅山铁矿接替资源找矿中的应用

对于地面实测的重磁异常剖面,在准确知晓其对应地质剖面中地质体的密度及磁化强度等物性的前提下,结合区域地质条件、区内地质背景及剖面上(周边)钻探(坑道开采)资料,建立初始地质剖面模型,利用重磁异常精细正反演,可较准确地确定剖面上的地层、岩矿等地质体界线。对于已开采的(磁)铁矿,可以通过正演,计算出磁异常并与实测异常进行比较,确定是否有剩余异常存在,从而判定是否有(磁)铁矿体存在。以梅山铁矿为例,对其重磁异常资料重新进行数据处理及精细正反演计算,结合地质及物性资料进行地质解释,利用其成果布设钻孔,取得了明显的地质找矿效果。     

重、磁、电联合反演在银额盆地定量解释中的应用

依据大地电磁测深连续二维反演结果初步确定构造与地层,通过综合分析区内物性特征给定地层与岩石的物性参数,建立正演地质一地球物理初始模型,在地质、钻井、地震资料约束下进行重、磁、电联合反演,不断修改地质一地球物理模型和大地电磁测深连续二维反演结果,使重、磁正演数据和实测数据拟合度达到最佳。在银额盆地构造与地层解释中的应用结果表明,重、磁、电联合反演可以有效克服单方法解释的多解性,准确识别地质层位,大大提高定量解释的精度。     

安徽运漕地区隐伏地质体三维模型构建及应用

以安徽运漕地区为例,从地层与岩体特征入手,结合地质—地球物理信息,开展浅覆盖区隐伏地质体三维建模研究。介绍了划分建模单元及建立地质—地球物理模型和构建最终地质体模型的过程,针对区内侵入岩、浅成侵入岩发育情况,提出采用地层与岩体并行建模的思路,通过"先分后合"的方式构建地质体三维模型。最终的成果模型反映了研究区隐伏地质体的主要物性层(建模单元)、主要断裂与褶皱构造、岩浆隆起构造的空间展布特征,模型将区域重磁、断层展布、已知矿点与闪长岩类及三叠世周冲村组叠加显示,以三维可视化的方式标识了成矿有利地段的空间位置。     

基于先验信息约束的重磁电联合三维交互反演技术实践--以彭山穹隆构造为例

三维地质建模是实现深部矿产勘查突破的重要途径,其通过控矿地质体的三维建模,直观刻画控矿要素之间的空间、成因和演化关系,帮助理解成矿系统,开展深部找矿预测。当前三维建模主要采用地质资料构建,在缺少钻孔等已知资料的情况下,难于构建出可靠的三维地质模型。为了克服常规三维地质建模方法可信度低、精度差的缺点,本文将重磁电交互反演技术引入到三维地质建模中,提出了基于先验信息约束,通过重磁二度半剖面交互反演、电法反演、三维物性反演联合修正的三维地质模型方法。本文采用该方法建立了彭山穹隆的三维地质模型,并在此基础上对彭山穹隆的成因进行了讨论。     

综合物探方法在宁芜北段东带铁矿战略性勘查中的应用

近几年,我国东部地质勘查重点逐步向寻找深部隐伏矿床目标转移,地质找矿的难度和投资风险加大。通过在宁芜北段东带高台寺预测区施工剖面性重磁工作,辅以可控源音频大地电磁测深,结合地质工作及重、磁、电、地联合正反演成果认识,推断高台寺预测区中部的低缓磁异常可能在深部对应有高密度高磁性体存在。经钻探验证,该磁性体主要由隐伏的闪长玢岩和不同程度的磁铁矿化共同引起,表明综合物探方法仍是寻找深部矿产较为科学合理的技术手段。     

Bernstein preprocessing for nonlinear least squares inversion of gravity and magnetic data

Nonlinear, nonlocal and adaptive optimization algorithms, now readily available, as applied to parameter estimation problems, require that the data to be inverted should not be very noisy. If they are so, the algorithm tends to fit them, rather than smoothening the noise component out. Here, use of Bernstein polynomials is proposed to prefilter noise out, before inversion with the help of a sophisticated optimization algorithm. Their properties are described. Inversion of gravity and magnetic data for basement depth estimation, singly and jointly, and without and after Bernstein-preprocessing is conducted to illustrate that the inversion of Bernstein-preprocessed gravity data alone may be slightly superior to the joint inversion of gravity and magnetic data.     

内蒙古阿龙山区域地质填图中的重磁联合人机交互解释

在了解阿龙山地区地质资料、物性资料研究以及布格重力、航磁数据常规处理结果的基础上,在加入一些先验地质信息约束的条件下,进行了重、磁联合人机交互正演模拟,求解地下地质体的模型。最终的模拟结果较详细地给出了地下地质体的分布特征,并推断出地下岩性特征及构造展布的规律,为区域地质填图提供了参考依据。     

Gravity and magnetic 3D inversion of Morro do Engenho complex, Central Brazil

In the Goiás Alkaline Province, in central Brazil, some mafic–ultramafic alkaline bodies crop out, such as Morro do Engenho Complex (ME), whereas other intrusive bodies are completely covered by Quaternary sediments, such as A2 body, and can only be defined by their magnetic and gravity responses. The bodies give rise to strong gravity and magnetic anomalies. We inverted the gravity and magnetic data to estimate 3D density and magnetic intensity contrasts. The gravity inversion reveals that ME and A2 intrusions, totally emplaced in the upper crust, have maximum depths of about 10 and 6 km, respectively. The estimated density contrast distribution indicates a NE–SW preferential direction for ME intrusive body. Since the remnant magnetization is very important in the area, we inverted the magnetic data, testing two hypotheses: only induced field and induced plus remnant magnetizations. The results of the inversion using only induced field could not explain the observed magnetic field, which was about 1000 nT larger than the calculated one. Induced plus remnant field inferred from wandering polar path fitted the observations. 3D magnetic inversions when remnant magnetization was included recover deeper and thinner bodies compared with gravity inversion. The inverted bodies have spherical shapes which are more consistent with the model of magmatic chambers instead of plug intrusions.     

基于重磁反演的三维岩性填图试验——以安徽庐枞矿集区为例

开展大型矿集区深部精细结构探测研究,通过岩性识别与填图实现矿集区5km以内"透明化",发现深部矿产、揭示成矿规律是实现资源可持续发展的主要途径。鉴于重力和磁力数据覆盖面积广、采样密度高,重磁三维反演算法比较成熟,采用重磁反演进行岩性填图是现阶段实现三维岩性填图最有可能的途径。本文以安徽庐枞矿集区为例,提出了基于重力、磁力三维反演的岩性填图流程并开展了填图试验。在分析岩性和密度、磁化率关系的基础上,采用高精度的重力和航磁数据,进行先验信息约束的重磁三维反演,对反演所得的密度体和磁化率体进行逻辑拓扑运算,获得了庐枞矿集区地下5km以内五类主要岩性的三维分布。岩性填图结果显示的浅部特征与地表地质填图结果基本吻合,更重要的是反映了深部岩性的变化,弥补了地表地质填图的不足。庐枞矿集区岩性填图试验结果表明,开展基于重磁三维反演的岩性填图,是了解矿集区深部岩性特征,发现深部矿产的有效方法。     

重磁联合反演解释在长白山天池深部构造中的应用

重磁联合反演可以解决火山岩强反射屏蔽作用导致地震深层反射能量弱的问题。为了解译长白山天池深部断裂构造并描述地层形态,笔者依托Oasis Montaj重磁拟合平台,参考地震地质资料建立原始重磁模型,并利用岩性参数作为约束条件进行联合反演解释。根据布格重力异常与地磁法异常分布特点,成功反演了地下8 km基底范围内的地层分布特征,解译了7处断裂分布位置。其中深大断裂位置与地质、遥感研究结果能够良好吻合,并更加精确。     

重磁解释中健全的极大似然法及三维反演

本文介绍了JOAO.B.C.SILVA提出的重磁解释中健全的(Robust)极大似然反演方法的基本原理,讨论了重力二度体非线性几何参数的反演情况,并将该方法扩展到三维重、磁非线性几何参数反演中。重点讨论了场值中有较大随机干扰、有不同类型的地质噪音源影响下的反演结果。理论反演结果表明,该方法有比最小二乘反演方法更接近实际的解,从而提高了解的可靠性,对于重磁局部异常或孤立异常有较好的反演效果。     

重磁电(井)震综合物探技术在识别达巴松凸起石炭系深部火山岩中的应用

近年来, 准噶尔盆地石炭系火山岩勘探屡获突破, 展现了火山岩储层良好的勘探前景。由于准噶尔盆地石炭系火山岩存在埋藏深度大, 受勘探手段和地球物理资料品质等因素的制约, 深层火山岩的识别与解释目前仍存在诸多困难和问题, 为油田地震勘探工作带来了极大困难。如何通过现有物探方法和技术提高深部火山岩的分辨、识别能力, 具有很强的理论和实际意义。由于特殊地质体在密度、磁化率或电阻率等物性组合方面存在特殊性, 因此可通过多方法综合物探技术对其进行综合识别、限定。本文在深入分析达巴松凸起钻井、物性资料的基础上, 利用重磁电异常信息模式判别技术, 预测了石炭系火山岩的平面展布, 缩小和锁定了深层火山岩地震勘探的有利靶区; 再以地震相分析、地震属性解释、构造制图及综合评价为主要技术手段, 对深层火山岩进行定量识别和预测, 落实和优选了深层火山岩有利勘探目标, 并取得了良好效果。总结了深层特殊地质体勘探的高精度地震资料采集和重磁电震(井)综合应用、联合反演解释等手段, 极大地提高了准噶尔盆地深层火成岩的勘探精度。     

基于重磁数据梯度比值的深度学习技术实现场源位置反演方法

场源中心位置的计算是重磁数据反演的主要任务之一,现主要通过异常与场源位置之间的数学物理方程来估算地质体的位置.为了快速、准确获得地质体的位置信息,提出基于重磁梯度比值的深度学习技术实现场源位置的获取;其利用深度学习技术所建立的重磁梯度比值水平分布与地质体埋深、构造指数的关系,快速实现异常场源位置计算,且提出利用多个值的相互关系来更加准确、稳定地计算出地质体的信息.该方法可以计算复杂地质体的中心位置,且避免了以往线性方程反演方法需对结果进行筛选的复杂过程,对于存在剩磁的磁异常则采用解析信号的深度学习方法来进行位置反演.理论模型试验证明利用梯度比值的深度学习方法可以准确获得地质体的深度,且通过对比更多点的深度学习计算结果发现,采用多个不同比例极值点可以减弱噪声带来的干扰,从而得到更加准确的位置.最后将该方法应用于实测磁异常的反演工作,获得了地下磁性物体的中心位置,且计算结果与欧拉反褶积法相接近,因此该方法具有良好的实用性.