昆明地区重力异常数据处理

为了有效地划分出重力异常,利用小波多尺度分析和奇异值分解重建两种方法对昆明地区布格重力异常数据进行处理,实现了位场的分离.分离结果反映了不同深度和尺度地质体密度的不均匀性,从而较好地圈定了盆地,并揭示了几条主要断裂的空间延展特征.运用这两种方法对重力数据的处理都具有可行性.     

"多维"多尺度重磁位场数据融合方法

随着多种地球物理观测手段的应用和发展,不同观测手段采集的位场数据融合方法的研究越来越重要.根据观测维度、观测比例尺的不同,本文将重、磁力异常数据融合分维度(单维和多维)和尺度(单尺度和多尺度)进行讨论分析.针对多维多尺度重、磁位场数据观测位置、观测精度、数据基准的差异,采用空间域迭代法延拓、加权平均、回归分析等方法将不同观测手段获得的位场数据在同一标准下归算至同一平面或曲面,基于此提出了一套适用于多维多尺度重、磁位场数据融合方法;模型测试和实际资料处理结果显示,本文提出的融合方法在多维多尺度重、磁数据的融合中效果良好,计算误差小且符合位场数据的特点.本文所提出的多维多尺度重、磁位场数据融合方法适用于航空、地面和海洋观测的重、磁位场数据融合,具有良好的实用意义和推广价值.     

不同数据用于欧拉方程的模型计算

在欧拉反褶积方法的研究中,过去常直接用原始位场异常值及其导数进行反演,由于数据的局限性,有时导致反演结果的发散.为改善反演结果的收敛性,本文中采用了垂直导数、水平导数及解析信号作为源数据进行欧拉反演.(1)推导了重、磁异常不同数据类型的欧拉方程;(2)找出了重、磁异常不同数据类型的欧拉方程之间的联系和差异;(3)通过模型计算比较,证明用导数或解析信号进行欧拉反演计算,可改善反演效果,提高反演结果的收敛性.     

位场异常分离的递减半径迭代法

本文提出了位场区域-剩余异常分离的空间域递减半径迭代法.由给定半径的圆周上八点位场值的算术平均导出一个新的八点圆周平均公式,它是一个由重磁数据计算区域异常的滤波器.该滤波器的传递函数有一主瓣和多个旁瓣,且半径越大,旁瓣越多,滤波器特性越差.由从大到小不同半径对应的传递函数的连乘积构造了递减半径迭代传递函数,它以大半径为参变量.递减半径迭代传递函数类似低通滤波器,其截止波数与大半径成反比.由递减半径迭代传递函数,给出空间域分离区域异常的递减半径线性迭代法,由重磁数据减去区域异常求得剩余异常.进一步,通过构造非线性修正系数,把空间域递减半径线性迭代法中线性迭代公式变成非线性迭代公式,得到空间域递减半径非线性迭代法.重磁理论模型及安徽泥河铁矿重磁资料的试验表明,空间域递减半径非线性迭代法可有效地压制假异常和高频干扰以及减少异常畸变,并能有效地分离出区域异常和剩余异常.     

位场异常分离方法的对比分析——以江西相山铀多金属矿田为例

位场分离方法在重、磁数据处理和解释中发挥着重要作用,本文重点研究了空间域中常用的平均场值法、向上延拓法、圆周法、趋势分析法等四种方法的基本原理,通过模型试验对比分析了不同方法的场分离效果,并将四种方法应用到了相山布格重力异常的分离之中.模型试验及实例应用表明,平均场值法和圆周法的场分离效果较为理想,但圆周法分离出的区域场存在局部波动现象;向上延拓法难以将区域异常和局部异常彻底分离;趋势分析法分离出的局部场中含有明显的虚假异常.因此,就这四种场分离方法而言,选择平均场值法具有更好的实际应用价值.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

起伏地形条件下流动重力数据处理方法研究

以地震监测为目的流动重力重复测量获取的重力年变信号通常在十几到几十微伽量级.但由于重力测点所处的地形高程不同,将空间测点直接插值得到的重力异常空间图像会叠加由于地形起伏引起的异常畸变.本文通过6面体模型定量计算了不同规模和埋深场源的地形效应;对青藏高原东缘地区测网的重力观测数据进行了分析处理,并通过位场曲面延拓校正技术消除了地形影响.结果表明,位场曲面延拓校正技术可以有效地改善重力数据质量,有利于更准确地圈定和认识异常的空间形态特征.     

分析研究基于小波分析与谱分析提高重力异常的分辨能力

重力数据是所有地下场源产生的重力场的叠加，探测对象经常被淹没在区域背景场之中，因此剩余异常的分离对于重力资料研究至关重要，而近来被引入位场领域的小波算子作为了滤波器和场源分析工具，在这里我们分析研究基于小波分析与谱分析的二维离散小波变换用于提高重力异常的分辨能力，再现出由简单形状场源描述密度不均匀的几何特征.本文先介绍二维多分辨率分析小波的基本理论及其提升算法，利用对数功率谱估计平均深度方法理论，接着对理论模型数据进行多尺度异常分解，估计地质体的形状、大小和深度，最后又对实测重力数据进行分析，并与传统常规方法进行比较分析，结果表明对于实际数据分析其方法也是具有可行性的.     

二维经验模态分解及其在位场去噪和分离中的应用

由于实际工作中测量的位场数据存在混叠效应,并且这些观测数据具有多源性、非线性和非稳态性的特点,如何从其中提取研究对象所产生的异常信息是位场数据处理中的关键环节.二维经验模态分解(Bidimensional Empirical Mode Decomposition,BEMD)在处理非线性、非平稳信号方面具有明显的优势,且具有分解的自适应性,实现了对信号的多尺度分解.文中采用BEMD方法首先对模型试验中带噪声的重力数据进行分解,得到各级固有模态函数和剩余分量,去掉一个或多个固有模态函数实现初步去噪,或结合小波阈值实现准确、圆滑去噪;再次,对三峡地区的布格重力异常进行了多尺度分解,并且利用径向对数功率谱分析方法估计了各级模态函数所反映的地下场源似深度,定性或半定量地解释了不同深度下的场源产生的异常,较好地揭示了场源赋存的地质信息,对上述分解得到的各分量进行组合叠加,重构出局部异常和区域异常,并且同常规分场方法进行了对比分析,结果表明BEMD方法能够准确、有效地实现位场的异常分离.     

电磁法数据处理的奇异值分解法

本文提出用奇异值分解方法处理电磁响应数据.根据电磁响应数据的奇异值分布特征,可以指出有用信号和随机误差所对应的奇异值范围.截断随机误差所对应的奇异值,利用与有用信号对应的特征象重构数据,可以消除随机误差.对加入随机噪声的理论数据处理的结果表明,这种方法的效果明显,随机噪声的标准差可降低60％多.另外,利用不同区段的特征象重构数据,可区分不同级次的电磁响应特征.最后,给出对实测数据处理的结果.     

重力异常分离的小波域优化位变滤波方法

在重力异常分离中,频率域滤波分离方法是以全局数据频谱特征设计针对性的滤波器实现的.滤波器参数与空间位置无关,因此无法针对局部数据频谱特征动态调整滤波器参数.针对该局限性,在小波域滤波理论和优化滤波方法的基础上,本文研究提出了小波域优化位变滤波法,该方法具有空间变化滤波能力,在不同空间位置实现不同的滤波器特性,从而能实现局部数据频谱与全局数据频谱存在较大差异的重力异常分离问题.理论模型数据分离实验结果表明,在局部数据频谱与全局数据频谱差异较大的情况下,该方法相对于Butterworth滤波和优化滤波等方法具有优势.最后,用一个实例进行检验计算,体现了所提方法技术的效果和应用前景.     

Structural Investigations of Afghanistan Deduced from Remote Sensing and Potential Field Data

This study integrates potential gravity and magnetic field data with remotely sensed images and geological data in an effort to understand the subsurface major geological structures in Afghanistan. Integrated analysis of Landsat SRTM data was applied for extraction of geological lineaments. The potential field data were analyzed using gradient interpretation techniques, such as analytic signal (AS), tilt derivative (TDR), horizontal gradient of the tilt derivative (HG-TDR), Euler Deconvolution (ED) and power spectrum methods, and results were correlated with known geological structures.The analysis of remote sensing data and potential field data reveals the regional geological structural characteristics of Afghanistan. The power spectrum analysis of magnetic and gravity data suggests shallow basement rocks at around 1 to 1.5 km depth. The results of TDR of potential field data are in agreement with the location of the major regional fault structures and also the location of the basins and swells, except in the Helmand region (SW Afghanistan) where many high potential field anomalies are observed and attributed to batholiths and near-surface volcanic rocks intrusions.A high-resolution airborne geophysical survey in the data sparse region of eastern Afghanistan is recommended in order to have a complete image of the potential field anomalies.     

东北地区重磁场与地壳结构特征

分析了东北地区的重、磁场特征,同时对研究区的布格重力异常和航磁异常据进行了小波分析计算.根据分析与计算可知,东北地区重力场以北东走向为主,表现出该地区重力场的主要趋势.根据磁场的分布特征,可将研究区分为六个区域:呼和浩特以北磁场相对平静区;赤峰一带正负磁场交互变化区;海拉尔以南磁场缓变区;齐齐哈尔—依春磁场剧烈变化区;长春—沈阳负磁场平缓区;牡丹江—丹东磁场区.利用重力资料,应用调和级数法对研究区的莫霍界面进行了反演计算,得到了该地区莫霍界面深度分布.根据磁力资料采用遗传算法反演计算了研究区居里界面的深度分布.同时对研究区的地壳结构特征进行了探讨.     

Interpretation of gravity data using eigenimage with Indian case study: A SVD approach

A new technique for delineation of subsurface features using gravity eigenimage is proposed to separate the gravitational anomalies from its background. The singular value decomposition and multifractal method has been combined and tested on several synthetic gravity anomalies and also applied to field gravity dataset of Vindhyan basin in central India which is a promising area for petroleum exploration. The eigenimage of gravity data helps to understand the relationship between the geological structure and source of anomaly. Fault structure is the major structure and could be the principal contributor that differentiates the regional and local geo-anomalies in the studied region.     

基于重力异常分离方法寻找深部隐伏铁矿 ——以安徽泥河铁矿为例

重力异常是地下不同规模、不同形态和不同埋深的不均匀地质体的综合响应,重力勘探主要通过从重力异常中提取感兴趣的局部异常,以便探测深部结构,寻找隐伏矿床.为探讨重力异常分离原则并检验方法效果,本文从各方法原理入手,加上模型试验以及在安徽省泥河矿区深部隐伏铁矿的探寻实践检验,阐明:趋势分析法是整体拟合不同于最小二乘圆滑的局部拟合,由于是多项式拟合区域场,趋势分析法不适宜范围大、地质情况复杂的测区;插值切割法以计算点场值与四点圆周平均值的插值运算为切割算子,通过连续切割,得到重力异常的切割区域场和局部场,插值切割法对于小测区单个异常的分离效果较好,切割次数选择1到2次即可;匹配滤波法通过分析实测异常功率谱曲线、选择合适的滤波段、建造适宜的低通和带通滤波器进行滤波,从而提取不同波数成分的异常场,匹配滤波更适合垂向叠加的异常分离;解析延拓是根据一个面上的一组位场数据确定另一个不同高度面上位场值,应用中要把握延拓高度;垂向二阶导数法可以起到突出浅源异常,区分水平叠加异常,确定异常体的边界,消除或削弱背景场的作用.通过安徽泥河铁矿重力异常分离实验,发现三阶趋势分析、向上延拓以及插值切割法能很好地分离出矿体异常和背景场,同时发现在泥河矿区东南部和东北部还存在剩余重力异常,可为泥河铁矿扩大规模提供新的线索.     

Use of non-linear filtering for the regional–residual separation of potential field data

Regional–residual separation is essential in gravity and magnetic data interpretation and a variety of techniques have been proposed. Graphical determination of the regional allows geological information to be taken into account. Upward continuation can be used to obtain the regional field either empirically or using some hypothesis about the geology. In some cases, a matched filter can be designed and used to separate deep and shallow sources. Simple low pass filtering has also been used but without much success. Here we propose to use a non-linear filter approach to remove gravity and magnetic anomalies smaller than a given width. This technique attempts to mimic the graphical separation method. The results from synthetic models are presented as well as the results from a case study in eastern Canada and compared to regional gravity and magnetic anomalies obtained by other techniques. Contrary to the regional fields obtained by upward continuation, non-linear filtering does not have any physical meaning. However, its main advantage is that it gives a regional component of the gravity or magnetic field similar to the one obtained from a graphical separation.     

Gravity and magnetic investigation on the distribution of volcanic rocks in the Qinggelidi area,north‐eastern Junggar Basin (north‐west China)

A detailed investigation on the location of magmatic intrusions in the Carboniferous strata of the Qinggelidi area, north‐eastern Junggar Basin, is presented based on the interpretation of gravity and magnetic data constrained by petrophysical data, seismics and surface geology. The wavelet multi‐resolution analysis based on the discrete wavelet transform is adopted to the regional‐residual separation of gravity and magnetic anomalies. A power spectrum analysis is applied to estimate the source depths corresponding to different scales. A comparative analysis on the characteristics of local gravity and magnetic anomalies improved our understanding of volcanic rock distribution in the Carboniferous strata. Generally speaking, in total 75 anomalies are recognized, among which 23 are inferred to be the responses of basalts, diabases and andesites with high density and strong magnetization. Twelve anomalies are assumed to be caused by andesites, rhyolites and volcanic breccias with medium‐low density and high magnetization. There are still five anomalies that are believed to be generated by volcanic tuffs with low density and weak magnetization. Lastly, four cross‐sections in 3D gravity and magnetic modelling are displayed to provide a more thorough image of volcanic rocks in our study area.     

基于奇异谱分析的静态相对重力观测重力固体潮提取

针对相对重力测量数据中存在的重力固体潮信号,本文提出将奇异谱分析方法（Singular Spectrum Analysis,SSA）应用到相对重力测量数据处理中,在不需要测站坐标等先验信息的条件下从相对重力数据中提取重力固体潮,提供了一种获取重力固体潮的新思路.采用模拟的相对重力数据进行实验,利用SSA方法和小波变换方法分别从模拟信号中提取重力固体潮并进行结果对比,SSA获取的重力固体潮与理论值残差RMS为0.3 μGal,小波方法获取的残差RMS为1.6 μGal.利用CG-5相对重力仪实测数据进行实验,提出一种利用SSA外推时间序列来削弱边界效应的新思路,实验结果显示采用这种方法后重力固体潮值与理论值残差序列的RMS和STD均有所减小.通过实验发现削弱边界效应后SSA提取的重力固体潮与采用Tamura潮波表计算的重力固体潮理论值残差RMS值为2.2 μGal.利用SSA提取的零点漂移值与最小二乘拟合得到的结果基本一致,十天内的差值小于0.4 μGal/d.