基于非结构化网格的重力梯度张量反演

由于重力梯度张量是重力位的二阶导数,与传统的重力测量相比,重力梯度张量具有更高的分辨率,并且重力梯度张量具有5个相互独立的分量,包含了更多的地下空间信息和密度信息,因此将重力梯度张量数据应用到反演中可以得到较好的反演结果。非结构化网格具有很强的几何适应性,能够较好地拟合复杂异常体的边界,通过非结构化网格对反演目标区域进行离散,可以降低剖分误差,从而提高计算精度。为了降低反演过程中的多解性问题,将地球物理反问题的广义正则化目标函数应用于基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演中,推导了相关公式,实现了各分量的独立反演,并阐述了深度加权函数在反演过程中的作用。为了充分利用重力梯度张量各分量所携带的密度、空间信息,将5个独立的分量进行了联合反演,反演结果表明,基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演能够较好地反映地下异常源的物性分布和赋存位置。通过与长方体网格反演结果对比,本反演方法突出了非结构化网格反演的优越性;最后,通过较复杂组合模型的计算证实了方法的实用性。     

基于Cokriging的三维重力张量随机反演

重力张量是重力位的二阶导数,与传统的重力测量相比,重力张量具有更高的分辨率。协同克里格法是地质统计学中常见的一种方法,使用协同克里格法对三维重力张量各分量数据进行随机反演。由于位场数据在深度方向上的分辨率较低,因此需通过使用深度加权函数和钻孔数据来解决这一问题,对比了带深度加权和带钻孔数据的协同克里格反演结果。反演结果表明,协同克里格法能够较好地反演重力张量各分量数据,两种方式都能够较好地反演出地下异常位置,带深度加权的协同克里格法反演出来的密度值与实际值有一定的偏差,而带钻孔数据的协同克里格法能够较好地反演出剩余密度值,并且对于不同埋深的异常体都能很好地反映。     

龙门山地区介质密度的卫星重力数据反演

利用重力异常反演地球内部的介质密度分布,是研究地球内部精细结构的有效方法之一,这里利用EIGEN-6C2超高阶卫星重力场模型,计算龙门山地区的自由空间重力异常、布格重力异常以及剩余重力异常,在此基础上,基于Parker-Oldenburg模型以及粒子群算法反演该地区的三维介质密度分布,发现反演结果与Crust1.0密度模型所提供的结果基本一致,结果说明,使用Parker-Oldenburg模型结合粒子群算法反演地壳的三维密度分布,具有可行性和实用性。     

基于重力全张量数据的Parker-Oldenburg算法研究

相比重力数据,重力张量数据通常包含更多的异常信息。本文根据重力数据与重力张量数据的关系,利用位场转化技术,将重力张量数据应用于传统的Parker-Oldenburg密度界面反演算法中。通过模型试验,证明了在网格间距较大或者数据存在一定噪音时,使用本文算法进行反演能得到更好的效果。实验结果说明利用重力张量数据可以有效地提高密度界面反演的分辨率。     

井中重力矢量数据联合反演研究

井中重力矢量测量可以近距离感知地下目标体,获得地质体不同方向的重力异常特征,提高地下介质的纵向分辨率.这里首先基于点元法实现了井中重力矢量正演,通过模型正演计算,分析了井中三分量重力异常响应特征,然后基于相关性搜索的黄金分割算法实现了井中重力矢量联合反演,通过模型反演分析了井中重力不同分量数据联合反演的效果,验证了反演...     

基于EIGEN-6C2重力场模型反演青藏高原地壳结构

重力数据是地下场源产生的重力场的叠加, 包含了地下从浅部到深部的丰富信息.高阶卫星资料的丰富为青藏高原深部构造研究提供了重要资料.基于EIGEN-6C2模型作为原始数据, 首先对青藏高原布格重力异常和均衡重力异常分别作1~5阶尺度分解, 得到不同尺度重力异常的分布特性, 探讨不同空间尺度反映的地壳构造意义.其次, 基于径向对数功率谱估计平均深度方法理论, 进一步研究1~5阶细节反映的场源深度.再次, 利用Canny算子的多尺度边缘检测识别和分析重力异常中表现不明显的断裂, 定位断裂在地表的位置, 识别青藏高原内部断块边界, 完成活动块体和次级块体的划分.最后, 对布格重力异常进行沉积层及岩石圈改正, 采用Parker-Oldenbarg三维位场反演法反演青藏高原莫霍界面起伏.      

火山岩区重力高异常组合的空间地质特征——以内蒙古东北部地区为例

以布格重力异常的地质成因为指导,针对区域重力异常、布格重力异常、剩余重力异常中的局部重力高异常的空间分布,结合区域地质、路线地质调查成果,从三维角度认识重力高异常组合所反映的地质体主成分相构造地质特点,探讨重力高异常的成因机制,以揭示地质体的空间成生、演化规律,为区域地质调查中局部重力异常的解释提供借鉴.     

基于粒子群优化的细胞神经网络油气重力异常信息提取

细胞神经网络方法是一种有效的重力异常提取方法,提取出的重力异常信息具有较强的横向分辨能力,但如何训练优化模板是影响该方法提取精度的关键所在。笔者引入粒子群优化算法进行参数优化,结合细胞神经网络和粒子群方法各自的特点,通过细胞神经网络动态性能分析,对模板加入约束条件,并在粒子群算法中引入收缩因子,提出一种基于改进的粒子群优化的细胞神经网络算法。使用该方法进行了模型验证和实际资料处理,处理结果表明,该方法提高了重力异常提取的稳定性,能够更准确地提取油气藏重力异常信息。     

火山岩区重力高异常组合的空间地质特征——以内蒙古东北部地区为例

以布格重力异常的地质成因为指导，针对区域重力异常、布格重力异常、剩余重力异常中的局部重力高异常的空间分布，结合区域地质、路线地质调查成果，从三维角度认识重力高异常组合所反映的地质体主成分相构造地质特点，探讨重力高异常的成因机制，以揭示地质体的空间成生、演化规律，为区域地质调查中局部重力异常的解释提供借鉴.     

板状体磁异常数据反演的PSO算法

粒子群优化(PSO)算法是根据鸟群觅食过程中的迁徙和群集模型而提出的用于解决优化问题的算法,是一类随机全局优化技术,它通过粒子间的相互作用搜索复杂空间中的最优区域,其优势在于效率高,且又简单易实现。本文讨论了PSO算法用于板状体磁异常数据反演的方法,并与遗传算法(GA)进行了比较。理论和实测磁异常数据反演的结果表明,PSO算法具有更高的找寻最优解效率,是一种很有潜力的位场反演工具。     

额尔古纳地块中生代火山岩盆地基底构造特征:来自灵泉盆地的启示

灵泉盆地布格重力异常特征表明灵泉盆地两侧重力低异常区主要为侏罗-白垩系断陷区,中部主要为基底隆起区.对布格重力异常进行向上延拓处理,结果发现深部地质体具有"东、西深,中间浅"分布特征;剩余重力异常也说明中部局部重力高主要反映基底隆起,东部和西部局部重力低主要反映侏罗-白垩系断陷.灵泉盆地基底断裂早期以北东向为主,晚期发育北西向断裂,区内还有早期近南北向和东西向断裂存在.将灵泉盆地构造单元划分为西部断陷区、中部隆起区和东部断陷区之后发现,灵泉盆地实际上是个相对隆起而不是断陷盆地,这是盆地发生构造反转作用的结果,额尔古纳地块上的其他中生代火山岩盆地普遍具有这种模式,额尔古纳地块中生代盆地基底总体上具有"南深北浅"的特点.      

鱼群算法的重力密度异常反演方法

解的优化问题是重磁反演中比较重要的一个方面,近些年来出现了很多的优化算法,如遗传算法、粒子群算法等。这里将采用一种新型仿生优化算法,即人工鱼群算法(Artificial FishSchool Algorithm,AFSA)来进行密度反演。将研究区域划分成若干规则且密度均匀的长方体,由引力位推导出长方体外任意一点的重力异常公式,利用重力的可叠加性,计算出观测点的重力异常。并在给定长方体参数后,根据已知重力异常确定密度参数,利用人工鱼群算法寻求最优解。通过理论模型得出:当所反演的密度参数为"2"时,该算法效果十分明显;当所反演的密度参数较多时,该算法在使用方面有一定限制。     

电阻率层析成像的二维改进粒子群优化算法反演

粒子群优化算法(PSO)是通过模拟鸟群觅食过程中的社会行为而提出的一种基于群体智能的全局随机搜索算法,已有研究学者证明PSO算法是一种有效的地球物理反演方法,不依赖初始模型。此次在研究常规粒子群算法的基础上,针对常规粒子群优化算法易于陷于局部极值,后期收敛速度慢,反演精度不高等缺点,提出了一种改进的充分混沌振荡粒子群优化算法。针对粒子群算法的特点,改进速度更新公式,使粒子更快获取与当前全局最好位置的差异,增强粒子的学习能力,并用此算法在matlab2012b编程环境中对均匀半空间电阻率层析成像异常体理论模型进行了二维数值试验。结果表明,此种算法反演时不依赖初始模型,搜索空间增大,实现全局搜索,在准确性上优于标准PSO反演,成像质量优于Levenberg-Marquardt法反演。     

根据重力资料定性与定量解释银川平原断裂体系

银川平原是活动断层发育的地区,活动断层与地震灾害联系密切,研究银川平原的断裂体系对城市发展具有重要意义。笔者对银川平原1∶20万布格重力资料进行二次处理,分析了该地区的布格重力异常特征,并利用重力异常边界识别方法划分了断裂体系;运用断裂参量图法、欧拉反褶积法、最优化反演以及2.5D人机交互反演等方法对研究区83503线剖面做定量反演,并利用地震资料进行约束。笔者利用现有的重力资料,探讨了根据重力资料解释平面断裂体系以及剖面断裂定量反演的方法,得出了银川断裂有北延趋势、黄河断裂部分段相对前人断裂划分结果向西偏移等新认识,为活动断层的研究提供了新的参考资料。     

基于OpenMP的重力张量并行正演

重力张量是重力位的二阶空间导数,对密度体的变化和细节部份反映更为灵敏.对于复杂的重力密度模型来说,张量的解析公式是很难推导的.为了模拟这种情况,将复杂模型进行有限元剖分,计算每个单元的重力异常对测点张量的影响,最后叠加得到整个复杂模型在测点处的重力张量.采用Delaunay四面体非结构化网格对密度体进行剖分,经分析表明,这种剖分方式具有较高的精度.有限元剖分的方式拟合复杂形体缺点之一是计算量比较大,而并行化能有效解决这个问题.这里基于OpenMP并行模型编写了重力张量并行正演程序,分析了不同情况下并行的执行性能,为大规模复杂模型的重力张量正演提供了一种并行策略和思路.     

突泉盆地磁性体重力场剥离的方法技术及岩体三维显示

各地层中赋存的岩体可能形成局部重力异常,对重力资料的密度界面反演计算可靠性产生影响,所以在进行反演计算之前去除岩体引起的异常影响,可增强密度界面反演的可靠性.笔者以突泉盆地重磁异常资料为基础,通过重磁异常特征分析,切取多条剖面进行2.5D正反演计算,进而对磁性岩体形成的重力场进行剥离,增加了重力场密度界面反演计算的可靠性;同时构建岩体的三维地质模型,清晰反映岩体的空间分布,为对目标地质体进行三维地质填图方法做了初步探索.     

基于有限单元法的重力梯度张量正演计算与分析

由于重力梯度张量测量相对于重力异常测量有许多优点,因此对重力梯度的研究十分必要。在重力梯度各张量的正演计算中,复杂地质体的计算式难以直接推导,而利用有限元技术在复杂形体体积积分的优势,可以较为快速和简便地进行复杂模型的重力梯度全张量正演计算。通过模型的建立和正演计算,分析了球体模型梯度张量异常的平面和剖面特征,以及重力梯度张量与球体模型位置的规律;最后进一步利用复杂模型的重力梯度正演模拟,说明了重力梯度识别地下地质体位置的优势和不足。     

中国境内沿北纬40°剖面的重力异常正演拟合及地质解释

在中国境内沿北纬40°截取了长剖面,对布格重力异常和卫星重力异常进行了正演拟合计算,并结合新的大地构造划分作了初步的地质解释。结果表明:古老的陆核、原地台、地台和地块等稳定地区内部的密度值横向变化小,年轻的褶皱带等活动地区内部的密度值横向变化大。各个构造域边界的地壳消减对接带,布格重力异常反映不明显,而卫星重力异常对应较好。布格重力异常与卫星重力异常的正演拟合结果不同的地区,其地壳和上地幔的密度分布有较大的差异。这些重要结论有助于寻求卫星重力异常与布格重力异常的在机制和应用上的共性与差异,以便达到对两种重力异常的本质有更进一步认识的目的。     

大地电磁数据三维反演技术在隐伏断裂勘察中的应用:以郯庐断裂宿迁段为例

应用音频大地电磁测深法(AMT)对郯庐断裂宿迁段隐伏断裂进行勘察研究,共布设3条AMT剖面,获得61个测深点,并对所获得的AMT数据进行电性主轴分析和维性分析,采用二维反演和三维反演算法,得到了可靠的地电模型。通过基于阻抗张量Groom-Bailey分解方法的电性主轴分析得到,从浅部到深部,电性主轴方向较为一致,约N60°E,这与浅层地质填图资料略有不同(浅表地质资料显示断裂走向约N20°E),这一角度推断为郯庐断裂主断裂或者其分支在地下的走向。应用基于相位张量分解的维性分析,得到郯庐断裂宿迁段在部分深度范围内表现出一定的三维特征,因此单纯采用传统的二维反演方法不能够准确反映地下构造信息,需要同时采用二维反演方法与更先进的三维反演方法对其进行建模来研究隐伏断裂带的产状信息。通过二维反演和三维反演结果对比看出,三维反演能全面反映断裂带的倾向、走向、延伸深度等信息,反演模型更为可靠。最后把三维反演模型垂直切片和水平切片分别与放射性元素探测剖面测得的氡元素异常曲线对比,也得到很好的对应。综上所述,大地电磁数据维性分析和电性主轴分析在隐伏断裂勘查中是非常必要的,对于复杂异常体,三维反演比二维反演能更加全面可靠地反映构造信息。     

利用实测重力垂直梯度反演长白山地区一剖面的深部构造

针对重力梯度高分辨率的特点,利用在长白山地区实测的重力垂直梯度数据,采用梯度空间参量图反演其深部构造。台阶模型试验表明: 重力梯度空间参量图能给出构造倾角和倾面的信息,结合重力梯度剖面和梯度空间参量图可以构建出地下构造的几何模型,进而对一些复杂构造进行解释。通过对比实测布格重力异常和实测重力梯度异常,重力梯度比重力异常的分辨率更高; 将梯度法应用到实测重力梯度数据的处理中,结果表明: 该方法对确定密度变化界面的水平位置和深度具有非常好的效果。