基于地下水数值模拟的地球物理反演解释优化方法研究

地球物理的多解性无处不在,面对这种情况我们往往结合地质资料来对反演结果进行合理的地质解释。然而在偏远地区地质、深部钻探资料非常缺乏,野外已有的井孔也往往难以获取岩性编录资料。当这些资料比较少时,反演结果依然存在难以解释或者不确定等问题。是否可以借助于地下水位与水质信息包含的地质体水力特性,来辅助地球物理反演过程？基于此思路探索了基于地下水模型的地球物理反演解释优化方法:以大地电磁法为实现手段,通过研究已知理想地质模型和多个基于反演结果解释得到的地质模型,建立地下水数值模型,对比地下水水流和溶质运移数值模拟结果,最终确定相对最佳地质模型。并通过敏感性分析验证了运用地下水数值模拟搜索相对最佳地质模型的可行性。     

地震—大地电磁数据非线性联合反演方法研究

在地球物理数据广义线性联合反演方法的基础上，研究了地球物理数据非线性联合反演方法。对这两种方法的反演效果进行了比较、分析，得出了非线性联合反演方法比广义线性联合反演方法更优越的结论。还对解决迭代公式中数量级不一致的问题进行了论述     

地震——大地电磁数据非线性联合反演方法研究

在地球物理数据广义线性联合反演方法的基础上，研究了地球物理数据非线性联合反演方法。对这两种方法的反演效果进行了比较、分析、得出了非线性联合反演方法比广义线性联合反演方法更优越的结论。还对解决迭代公式中数量级不一致的问题进行了论述。     

大地电磁与地震反射波走时数据二维联合反演

由于地球物理反演存在固有的多解性问题,如何减小多解性,提高地球物理方法反演结果的可靠性和准确性是当今地球物理领域研究的热点。为了减小大地电磁与地震反射波走时资料反演的多解性,在Gallardo和Meju研究的交叉梯度理论的基础上,实现大地电磁与地震反射波走时数据的二维联合反演算法;设计理论地电模型和速度模型进行合成数据的单独反演和联合反演试算,并验证大地电磁和地震反射波走时数据二维联合反演算法的正确性和有效性。反演结果表明,利用交叉梯度方法耦合大地电磁电阻率参数和地震波速度参数能使联合反演过程中的这两个模型在更新的时候相互约束,联合反演结果比单一反演结果更接近真实模型,从而使反演结果更可靠,减少了反演解的多解性。     

利用重力和面波联合反演确定四川地区三维岩石圈速度结构

基于不同地球物理数据对地下结构不同的敏感性和数据分布,联合地球物理反演可以减少反演的非唯一性和提高反演模型的可靠性。在研究中,利用噪声成像得到的地震面波相速度,并结合当地的布格重力异常数据对四川地区的岩石圈速度结构进行了联合成像研究。地震面波频散数据主要对地下岩石的横波速度敏感,而重力数据对地下介质的岩石密度有很好的约束性,为了将两种数据归并统一到同一个联合反演系统中,利用了地震波速度和岩石密度之间的经验关系。基于面波和重力联合反演成像算法,得到了四川地区岩石圈的三维横波速度模型。该模型不仅与地表已观测到的地质特征有较好的吻合性,而且能够比较好地拟合面波数据和重力数据,新的模型对于研究四川地区的地震灾害有着重要的参考意义。     

三维城市地球物理数据管理与服务系统框架

为实现地球物理数据对城市发展提供数据支持, 以3D GIS作为基础平台, 从数据与信息管理、多方法综合处理与显示、成果的三维可视化表达及信息发布等4个层次阐述了三维城市地球物理数据管理与服务系统框架的构建; 数据与信息管理子系统是整个系统的基础, 提供数据基础.GIS支持下的第2层次作为数据显示和多方法交互综合处理的工具而存在, 并为成果信息表达提供基础.后2个层次实现城市地球物理成果数据的展示功能.第3个层次是对成果数据的三维再现, 而第4个层次则通过Web来发布成果信息.在构建三维城市地球物理数据管理与服务信息系统时, 存在2个方面需要解决的问题: (1) 要实现多期次海量的城市地球物理数据的一体化管理问题.提出了以地球物理勘探点、线作为多方法数据融合的基础, 分层次、专题按要素的方式建立多维数据库, 以达到对数据的统一管理. (2) 成果信息的可视化问题.为了在三维空间中再现成果数据, 将地球物理形式的数据转换成地质形式, 设计了一个以线框模型为基本思想来表达三维地质模型的数据模型.将提出的系统框架结合华北某地区进行了应用, 取得了较好的效果.      

多项式的井间地震速度场反演方法

基于契比雪夫多项式的旅行时反演方法,不需进行入射角扫描,首先用多项式表示出深度和慢度,计算出从源点到接收点的旅行时间,通过与实际时间的误差修改模型参数,经过反复迭代,最终得到地下复杂构造的界面形态和速度变化。与网格化速度反演方法相比,计算的未知数少,对初始地质模型的依赖性小。模型试算表明,在初始地质模型与实际地质模型差别较大时,仍能取得比较好的反演结果。     

音频大地电磁约束反演在地层识别中的应用:以哈密盆地为例

覆盖区地质填图是新时期地质填图的重要方向.音频大地电磁法（AMT）是覆盖区地质填图的重要地球物理方法之一,可以为地层和基岩面的刻画提供电性参数的约束.然而,常规的AMT反演无法精确刻画电性异常体的边界,且当缺乏其他地质与地球物理资料约束时,难以进行地质解译.针对此问题,基于数值模拟结果的可行性,利用哈密烟墩戈壁覆盖区的4条实测AMT剖面探讨了AMT约束反演在地层识别中的应用效果.相位张量分析指示研究区浅部（> 1 Hz）电性结构表现为二维特征,深部受三维结构影响;浅部为低阻,深部电阻率逐渐升高.采用不加约束二维反演获得了4条剖面的地下（< 3 km）电性结构.基于研究区的重力异常、地震解译结果、物性和钻孔资料,在二维反演结果上初步划分了渐新统-中新统和侏罗系地层的底界面;进而以这两个界面建立先验模型,并根据物性资料设置电阻率变化范围,进行AMT约束反演,获得了更优化的反演结果以及清晰可靠的渐新统-中新统和侏罗系的底界面.结果显示,研究区渐新统-中新统地层电阻率值略小于10 Ω?m,其底界面平均埋深为120 m;侏罗系电阻率值为10~100Ω?m,其底界面最深可达2 km.基岩面（侏罗系底界面）埋深整体上呈现为东南深、西北浅,这指示哈密烟墩地区中生代以来的沉积中心在东南部;此外,侏罗系地层与下伏的古生界地层存在角度不整合.研究表明,哈密烟墩地区新生代以来可能受到了近南北向应力挤压,在研究区中部形成近东西或北东东向的侏罗系隆凹相间的构造地貌格局.而渐新统-中新统地层底部的不整合面可能反映了后期褶皱构造的影响,这种隆凹作用相伴的褶皱构造可能具有同沉积性质.      

粒子群算法在磁测资料井地联合反演中的应用

粒子群优化算法是一种新兴的高效并行优化算法,目前被广泛应用于各领域,但在地球物理反演中很少运用.磁测资料井地联合反演是结合井中与地面磁测数据的各自优势,进行地球物理反演的一种新方法.笔者以立方体为模型,通过理论模型试验和大冶危机矿山实例,将粒子群优化算法运用于磁测资料井地联合反演,取得了比较好的效果,不仅验证了粒子群算法在地球物理反演中的可行性,而且也论证了井地联合反演的优越性.     

基于地震道多参数反演的岩性转换方法及其应用

利用地震数据来描述地层岩性特性,从而解决地下的岩性划分问题,是地球物理反演技术发展的目标。利用测井曲线进行常规岩性反演得到的波阻抗等数据体,仅能间接地反映目标区域的岩性分布情况。多参数反演技术利用地震数据的解释层位为控制手段,以测井曲线为出发点进行外推内插,并通过主组分分析形成初始地质模型,然后进行模型估算,最终得到波阻抗、伽马、电阻率等多参数数据体。利用阈值自动分层方法,依据物性与岩性的相关性,确定单个或多个参数的阈值对多参数体进行岩性转换。渭北平原某煤田的三维地震多参数数据体岩性转换实例表明,多参数岩性反演和基于阈值的岩性转换方法具有较好的适用性,其反演后的界面形态对应较好,单井岩性与转换后的岩性吻合度较高。