梯度反褶积法及其在矿产勘探中的应用

梯度探测技术以其信息量大、精度高、干扰小等优点在地球物理领域中得到广泛应用,但现今针对梯度数据的反演方法还比较少。笔者提出一种新的梯度数据解释方法--梯度反褶积法,该方法以梯度数据为基础获得场源体的位置信息,在计算公式中消除了构造指数,避免了因构造指数选取不当引起的误差。通过理论模型试验证明,梯度反褶积法能有效地完成目标体的反演工作,反演结果与理论值之间的误差小于5%,且相对于常规欧拉反褶积法更加稳定、准确。将梯度反褶积法应用于实测航磁梯度异常的解释,获得了地下铁矿的分布状态。     

磁异常和梯度的频率域三维成像方法

三维反演在磁数据定量解释中具有重要作用。常用的空间域三维反演方法通常需要大量的正演和反演计算,因此对大规模数据的反演效率较低。三维成像是另一种定性和定量解释磁数据的重要方法。文中给出了一种磁异常与梯度三维成像的频率域迭代方法,该方法可以提高成像效率,适用于大规模数据的快速成像。笔者推导了磁总场异常和异常梯度频率域正演公式和成像公式,并将一种深度尺度因子引入成像公式中,提高了深度精度;笔者采用了迭代优化算法,减小了拟合误差,进一步提高了成像精度。通过理论模型数据试验和中国新疆某金属矿床实测数据,验证了本文方法的有效性、可行性。     

航磁梯度数据解释新方法在迁安铁矿勘探中的应用

为更加清晰和准确地利用磁梯度数据获得地质体的分布特征,笔者采用解析信号总水平导数法和梯度欧拉反褶积技术组合实现磁梯度数据的解释,解析信号总水平导数的极值可有效地圈定出矿体的分布范围,梯度欧拉反褶积法可有效地避免背景异常的干扰,从而准确地给出磁性体的位置和深度信息。理论模型证明解析信号水平导数法和梯度欧拉反褶积法的组合可准确地获得磁性体的水平范围和深度。应用于河北迁安地区磁梯度数据的解释,圈定出5个呈条带状分布的较大型铁矿藏,埋深在200~450 m。     

磁总场梯度数据三维反演方法及应用

磁总场三方位梯度数据相对于总场数据包含更丰富的异常信息,将梯度数据应用于三维磁化率反演中,可以更准确地描述异常体。本文采用最小模型结构反演方法进行三维磁化率反演成像,并采用对数障碍法对磁化率的反演取值范围进行约束。通过模型试验,对磁总场异常数据及其三轴梯度数据进行单独反演、联合反演,结果表明三轴梯度联合反演结果可以更好地刻画异常体形态,更有效地分辨邻近异常体,反演物性更合乎实际。将此反演技术应用于大冶铁矿高精度航磁数据反演解释,取得了较好的应用效果。     

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。     

估计磁场源位置的倾斜角梯度算法改进

倾斜角梯度法在未知场源物性先验知识和构造指数情况下,可快速估计出场源的边界位置和深度分布,对于大面积实测磁异常的快速解释具有应用前景。笔者在Salem的倾斜角梯度法基础上,提出了一些算法改进。在导数换算上采用空间域有限差分法换算磁异常的水平导数,采用ISVD算法换算磁异常的高阶垂直导数。在剔除坏解上,采用磁异常广义倾斜角梯度的总水平梯度滤波法和场源深度有效性筛选法相结合。理论模型数据试验表明本方法简单快速,效果明显。     

实测航磁ΔT三维梯度与由ΔT数据换算的三维梯度数据的异同

文章通过实测航磁ΔT三维梯度数据与与由航磁ΔT换算出的三维梯度数据的比较,找出其差异,并解释了引起差异的原因。得出在我国目前技术条件下,在需要用航磁ΔT三维梯度数据时,只需实测航磁ΔT的横向水平梯度,其余2个方向梯度值可用由ΔT值换算得出,即可达到解释要求。     

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.      

利用磁异常模量进行磁性体边界检测

地下磁性体具有较强的剩磁或退磁会给磁异常的解释带来困难。由于磁异常模量对磁化方向不敏感,将磁异常转换为磁异常模量并用来分析和处理,可很大程度上提高磁异常解释的准确性和可靠性。本文介绍了五种磁异常模量,并且利用改进的Tilt梯度方法对各磁异常模量数据做边界检测,确定地下磁性体的水平位置。理论模型试验表明,在存在强剩磁的情况下,不同模量数据对磁性体的反应程度也不一样,运用改进的Tilt梯度方法对磁异常模量进行处理可不同程度地加强对异常体的识别,其中模量E最为准确,可较清晰地识别磁性体边界。笔者还将该方法运用到坦桑尼亚基戈马地区的航磁异常处理,并推测了该地区的构造带及磁性体边界,为深入了解基戈马成矿区带的地质和成矿背景及可能矿床分布提供了重要信息。     

基于正则化思想的tilt-Euler法在边缘深度反演中的应用

地质体边缘深度在重、磁位场数据半定量解释中起着至关重要的作用。由于重、磁异常及其各阶导数均满足欧拉齐次方程,tilt-Euler法在边缘深度反演方面备受青睐。然而,当重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数无法计算,导致倾斜角不能满足欧拉方程,tilt-Euler法无法使用。为了解决此问题,本文基于正则化思想,对倾斜角的一阶导数进行修改,使得重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数依然可以计算,修改后的倾斜角导数依然满足欧拉方程,称改进的方法为rtilt-Euler法;同时利用识别精度更高的归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)边缘识别方法对反演结果进行约束,剔除偏离边缘位置的坏点。理论模型试验结果表明,改进后的方法消除了重、磁异常总水平导数或者总梯度模很小或者等于0时,倾斜角导数无法计算以及反演结果不稳定的问题。将该方法应用到澳大利亚奥林匹克坝氧化铁铜金矿床边缘深度反演中,反演结果显示氧化铁铜金矿床边缘深度主要集中在0～100 m和100～200 m这两个深度段内,与沉积物剖面显示的矿床边缘深度0～200 m相符,证明了该方法的有效性。     

三度体梯度磁异常全方位正反演方法

首创了磁法勘探学科中三度体任意方向梯度磁异常全方位正、反演方法。首先 ,在球坐标系中 ,导出了三度体任意方向梯度磁异常的两个球谐级数通用正演表达式 ,为实现全方位反演奠定了理论基础。然后 ,由第 1个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体总磁化方向、磁矩模值反演方法 ;由第 2个梯度磁异常球谐级数表达式出发 ,提出了三度体磁矩重心、近似形态与分布范围 ,以及有广泛实用价值的“均磁凸形体”边界点位置等全方位反演方法。最后 ,给出了 1个三度体梯度磁异常全方位反演的理论模型验证实例。     

相关成像技术在浅层地温测量中的应用

在浅层地温测量中,为了减小背景场干扰,采用梯度数据的采集方式,对理论模型以及野外某地的地温数据进行相关成像处理,结果显示出的温度异常体的位置和深度与实际异常体接近,且受到环境因素的影响较小。相关成像技术可以有效地应用于浅层地温测量的数据处理当中。     

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。     

改进的局部波数法及其在磁场数据解释中的应用

局部波数法是一种进行磁场数据解释的常用方法。现有的局部波数法在进行反演时往往需要计算局部波数的导数,会明显地增大噪声的干扰,为解释结果带来误差。提出3种利用磁异常在不同位置或不同高度上局部波数的简单组合来进行场源体深度及构造指数的计算方法,不需要计算局部波数的导数,降低了噪声的干扰,增强了反演结果的稳定性。通过理论模型试验,证明改过的局部波数法在有无噪声的情况下均能很好地完成异常的反演,其反演结果与理论值之间的差距小于理论值的5%。将其应用于四川某地区磁异常的反演中,其结果与解析信号的欧拉反褶积法的反演结果吻合。     

Interpretation of the magnetic data from Shavaz iron ore using enhanced local wavenumber (ELW) and comparison with Euler deconvolution method

This paper presents an inversion method for the interpretation of 2D magnetic anomaly data, in which uses the enhanced local wavenumber function to estimate the depth and the nature (structural index) of an isolated magnetic source. However, the method is sensitive to noise. In order to lower the effect of noise, I applied upward continuation technique to smooth the anomaly. Tests on synthetic noise-free and noise-corrupted magnetic data show that the method can successfully estimate the depth and the nature of the causative source. The practical application of the technique is applied to measured magnetic anomaly data from Shavaz Iron Ore, center of Iran, and the inversion results are in agreement with the inversion results from Euler deconvolution of the analytic signal and exploratory drilling.     

高精度磁法测量在龙岩马坑铁矿中的应用

根据高精度磁法测量在龙岩马坑铁矿磁异常的分布情况,圈定测区东南段为规模较大的正负伴生异常,大致以官寮坑—太保林为界,东南为正异常,西北为负异常.走向北东,西南向未闭合.△T磁异常长度大于3 200 m,宽度800～2 300m.通过磁异常反演情况推测地下磁性体呈板状体,埋深在标高-200～-400 m,磁性体厚度约30 m,倾角约30°.经钻孔验证,磁铁矿体出现在标高-200～-400m,视厚度30.68 m.根据地质验证结果,工作区东南部的△T磁异常证实是由地下磁铁矿体所致,从而证实了高精度磁法在寻找磁铁矿床具有较高的应用效果.     

CSAMT法在翠宏山铁多金属矿床深部找矿中的应用

翠宏山铁多金属矿为矽卡岩型矿床,矿体具强磁、低阻特征,为可控源音频大地电磁法(CSAMT)在该矿田内进行深部找矿提供了前提条件。野外工作采用磁法和CSAMT对翠宏山普查区进行施测。通过对普查区高精度磁法测量数据处理和CSAMT法测量数据进行二维反演,圈定高磁异常和推断解释出低阻异常和背景区,推断矿体的位置、埋深和范围。经钻孔验证,发现厚大矿体,使翠宏山铁多金属矿床规模上升为大型矿床,也验证了CSAMT法在深部找矿工作中的有效性。