位场垂向导数的稳定算法

垂向导数广泛应用于位场数据处理和解释中,常规的空间域求导公式多以台劳级数为基础,这不可避免会引入截断误差,且不便于求取高阶导数。另一种应用较多的波数域算法。其求导算子在高波数成份产生振荡失真,很不稳定,在实际应用中很难取得理想结果。这里提出了一种计算位场数据垂向导数的稳定算法,在波数域求垂向积分,在空间域计算二个二阶水平方向导数,借助拉普拉斯方程,求取位场异常的各阶垂向导数。算法只在求垂向积分时引入了一次付里叶变换,其它计算全部在空间域中进行,从而有效地避免了吉布斯效应的重复累加传递,有效降低了常规波数域求导算子在高波数成份产生的振荡失真。通过理论模型对比,证明了这里所提出的算法较常规的波数域方法具有良好的稳定性,特别是在计算高阶垂向导数时有明显优势,能有效地提高与垂向导数有关的位场定量解释方法的准确性。     

利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数法识别磁源边界

基于导数换算的边界检测技术在位场数据处理与解释中具有重要应用,但是高阶导数算法极易受到干扰噪声的影响,稳定性较差。鉴于此,本文提出利用水平导数与垂向导数标准偏差的相关系数进行边界检测,该方法是基于水平导数与垂向导数的标准偏差在地质体边界位置处呈现负相关性实现的。理论模型试验表明:该方法不仅可以识别出不同深度的异常体的边界位置,而且受噪声影响较小,计算稳定性更强。将本文方法应用于海拉尔盆地实测航磁数据,检测结果与实际资料有着较好的对应关系。     

归一化总水平导数垂向导数法在位场数据解释中的应用

归一化总水平导数垂向导数方法是由一种结合水平导数与垂向导数的一种位场解释方法,通过计算总水平导数的垂向特征来突出岩体或者地质体边界的线性构造。文中以宁夏中卫市香山地区金属矿产和非金属矿产分布区为研究区,利用这种方法能够清楚地区分岩体与地质体的平面范围,通过极大值的位置判断岩体的边界位置和水平分布。结果表明,利用归一化总水平导数垂向导数的方法来定性解释岩体分布范围具有较好的应用效果。     

Chebyshev低通滤波器在位场数据波数域导数换算中的应用

导数换算作为常用的位场数据处理手段具有重要的物理意义。由于实际测量误差和噪声的影响,波数域导数换算存在计算过程不稳定、求导结果精度差的问题。为了降低噪声干扰,提高导数计算精度,提出了在波数域常规导数算子基础上附加Chebyshev低通滤波器的任意阶导数换算方法。通过分析该滤波器的滤波特性,并结合位场异常径向平均功率谱曲线特征,确定了Chebyshev低通滤波法的滤波参数,减少了人为因素对求导结果的干扰。二度体和三度体模型试验表明,与其他3种方法(常规FFT(fast Fourier transformation)法、向上延拓法和ISVD(integrated second vertical derivative)法)相比,该方法计算的导数与理论值的均方根误差最小,求导结果精度较高。在虎林盆地布格重力异常数据处理中,利用该方法计算的垂向二阶导数受噪声干扰小,结果可靠性较高,依此划分出的8条大断裂和11条小断裂在以往研究中均得到证实。     

直接计算磁性下界面深度的功率谱法

以计算居里等温面深度为目的,本文给出了利用磁异常的垂向导数的功率谱来直接计算磁性下界面深度的方法。同时,借助于异常场的谱与其垂向导数谱之间的关系,还可由用磁异常垂向导数功率谱计算的公式转换出用异常场的功率谱来计算磁性体下底深度的公式。理论模型实验表明,两种计算方法均能得到较好的结果。最后给出了用该方法对泛华北地区航磁异常的试算结果。     

关于利用△T′异常圈定磁性体边界及断层的一些问题

在电子计算机技术应用于物探资料处理以前,垂向二次导数的计算主要用于消除重力资料中的区域场以突出局部场和分解多体场源的迭加异常。随着频谱分析方法和电子计算机技术在物探资料解释中的逐步推广使用,垂向二次导数异常的计算成了磁异常数据处理和解释主要内容之一。垂向二次导数异常为磁异常的推断解释提供某些与地质体形态更为直接相关的信息,而大量的磁异常资料又为垂向二次导数方法的应用提供广阔的前景。从而,垂向二次导数方法又重新引起人们的兴趣和重视,近年来,国内就发表了不少关于垂向二次导数物     

重力高阶方向导数的可视化拟合及其应用

针对目前人们所使用的交互式重力剖面拟合软件多以正演布格重力异常为主,在应用效果方面存有欠缺的情况,提出了在作重力剖面布格异常拟合的同时,增加高阶方向导数的拟合。其目的是发挥布格重力异常的高阶方向导数在突出浅部地质体的特征,压制区域性深部地质因素,区分相邻地质体引起的叠加异常等方面的优势。这里采用最小二乘法演算了布格重力异常高阶方向导数的计算过程,对计算程序编制和使用中涉及的相关问题进行了阐述,并例举了在地球物理勘探中,利用高阶方向导数提高重力资料解释效果的实例。并在最后对重力剖面进行可视化拟合解释时应注意的要点做了分析,强调了兼顾布格重力异常及其高阶方向导数二者拟合曲线均基本相似,而不应追求其中某一方面精确拟合的解释原则。     

在波数域计算一维重磁异常导数的Matlab语言算法

利用Matlab内建的快速傅氏变换函数可以方便地在波数域计算重磁异常导数。介绍了基于Matlab语言的波数域求导的算法,给出了程序源代码,讨论了一些有助于提高计算精度的编程技巧。通过模型试验和数据分析,发现在计算垂向导数时波数域求导算法的精度比傅氏级数的精度有明显改善;而水平导数的计算,2种方法的精度相当。在某区钾盐勘探中,用该方法处理高精度重力剖面数据,取得了较好效果。     

小波二维分解与NVDR-THDR技术在太原盆地重力位场中的应用

重力位场是地下多个不同密度的地质体所产生的场的叠加,太原盆地由于覆盖层较厚,基底断裂构造复杂,单一的位场信息提取技术不能达到划分太原盆地构造断裂、确定覆盖层厚度及基岩埋深的目标要求。笔者通过综合应用小波分解细节变换功率谱研究及利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)技术对太原盆地1∶5万布格重力异常信息的提取,认为小波分解细节变换技术对确定太原盆地覆盖层厚度及基岩埋深有较大的帮助,得出太原盆地中心覆盖层埋深大于3km的结论;认为NVDR-THDR技术对太原盆地重力位场中断裂构造的识别能够取得较好的效果,圈定断裂构造18条。     

长江中下游区域重力异常特征以及内生矿产区域找矿标志探讨

本文叙述了利用二维频率域滤波程序,对长江中下游地区47.4万平方公里的1:100万布格重力异常进行数据处理及地质解释,并用区域场计算了莫霍面等深度图。通过对布格重力异常特征分析及其数据处理结果的地质解释,关于长江中下游地区重力异常特征、莫霍面形态、地质构造格架、构造单元划分、岩浆岩分布规律以及它们与矿产空间分布之间的关系,获得了比较系统和全面认识。在此基础上归纳得到区域找矿标志,以此找矿标志为判据,圈定13个找矿远景区。     

小子域滤波联合总水平导数在重力资料处理中的应用--以内蒙古银额盆地EQ区块断裂构造识别为例

为了进一步提高小子域滤波法识别地质体边界的有效性和实用性,以银额盆地EQ区块1∶5万高精度重力资料为基础,分别利用小子域滤波、总水平导数、改进后的小子域滤波联合总水平导数等方法对重力资料进行处理,探讨各种方法的处理效果,并采用联合方法处理结果作为断裂识别的重要依据,推断出EQ区块的断裂构造格架。与地震剖面和电法剖面的解释结果进行对比,证实了推断的断裂,证明该联合方法的有效性。理论模型试验与实际应用结果表明,改进后的小子域滤波与总水平导数计算的联合处理方法将场源体边界锐化,提高了横向分辨能力,突出了地质体边界特征,能更清晰地表现研究区的断裂构造格架。     

改进的斜导数方法及应用

系统阐述了斜导数方法在边界提取上的优势,在此基础上又提出新的概念——非绝对值斜导数的水平导数,对研究地质体的产状问题有了新的认识。针对这一新方法进行了理论模型设计,指出了斜导数方法存在的问题。运用斜导数方法对某地区重力数据进行研究,得到比较理想的结果。     

天津市重力数据反演解释

重力数据反演是获取地下地质信息的有效手段。本文通过对天津市全区密度和电性参数的统计分析,了解天津市地层的物性分布规律。在对研究区布格重力异常数据采用归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）技术处理的基础上,对断裂构造进行了识别,对构造单元进行了划分。然后结合研究区地质资料,应用Geosoft软件中的密度界面反演模块对各构造单元内的密度界面起伏进行反演。并以GOCAD软件为平台,构建了天津市三维可视化地质模型,借助大地电磁（MT）测深点虚拟钻孔,实现了对主要地质界面和构造的标定。最后利用布格重力异常数据拟合同位置地质剖面,验证了模型的可靠性。应用上述反演成果,结合区内地质认识,推断宝坻断裂（F₁）、蓟运河断裂（F₂）、F₃、杨柳青断裂（F₄）、F₇在中生代后活动性较强,沧东断裂（F₆）和天津断裂（F₃₀）在古近纪后活动性较强。     

Two-dimensional interpretation of gravity anomalies over sedimentary basins with an exponential decrease of density contrast with depth

The decrease of density contrast with depth in sedimentary basins is approximated by an exponential function. The anomaly equation, in frequency domain, of a prismatic model with an exponential density function is derived. The method has been extended to derive the Fourier transforms of the gravity anomalies of the sedimentary basin, wherein the basin is viewed as vertical prisms placed in juxtaposition. The gravity anomalies of the sedimentary basin are obtained by taking the inverse Fourier transforms. Filon’s method has been extended for calculating accurate inverse Fourier transforms. The accuracy of the method has been tested using a synthetic example. A combination of space and frequency domain methods have been developed for inversion of gravity anomalies over the sedimentary basin. The method has been applied to interpret one synthetic profile and one field profile over the Godavari basin. The method developed in this paper to calculate the inverse Fourier transforms yields continuous spectrum with accurate values. The maximum depth deduced from the gravity anomalies is of the same order as the depth encountered to the basement at the Aswaraopeta borewell.     

青藏高原布格重力异常匹配滤波分析及其构造意义

利用匹配滤波的方法处理了青藏高原布格重力异常数据。基于重力异常一阶垂直导数的径向平均对数能谱曲线,青藏高原布格重力异常场可分为三层异常场。其中龙木错—双湖构造带在中部重力异常场和深部重力异常场图中都有显现;革吉—改则—错勤—申扎隐伏断裂在浅部和中部重力异常场中都存在。另一个明显的特征是藏北都显示有巨大且平缓的低重力异常圈闭,这与藏北Pn波速较低和Sn波缺失的特征吻合;在藏南存在一系列近东西向展布的重力异常断块。     

重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。     

位场多尺度导数分析法识别线性构造-以新疆卡拉塔格地区重力解译断裂构造为例

本文介绍了一种新的地质体边界识别方法-位场多尺度导数分析法。在基本原理介绍及理论模型试验的基础上,对该方法在地质体边界识别中的有效性进行了论证。然后,利用该方法对新疆卡拉塔格地区1:5万重力数据进行了多尺度导数处理,识别出了不同尺度和走向的断裂构造,进一步证明多尺度导数分析方法能够对位场数据进行有效的分离和信息增强,进而识别出不同尺度场源体的边界。     

基于布格重力异常小波多尺度分析方法研究首都圈地区构造特征

首都圈地区是中国大陆东部构造极为复杂的地区之一。本文利用首都圈地区布格重力资料,采用小波多尺度分析方法对布格重力异常信息进行了局部场分离,对场源在横向及纵向上所产生的异常现象进行了多层次的分析,将这些现象与地质构造环境建立起联系,对其产生原因给予了地质上的充分解释。重点对小波变换细节图中存在的规模较大、特征较为明显的两条NE向及一条NWW向布格重力异常带进行了深入分析,对异常所揭示的构造现象在地壳不同深度的展布特性等进行了研究。研究发现,3条布格重力异常分别反映了华北地区的3条构造带,分别为太行山前构造带、沧县构造带以及张家口-渤海构造带,每个构造带分别由次级隆起、凹陷以及断裂构造单元组成。研究认为太行山山前断裂带为深大断裂,构成了华北裂谷盆地与太行山隆起的地球物理分界,沧县构造带与张家口-渤海构造带新生代以来仍具有一定的活动性。其中在两条NE向构造带与NNW向构造带的交汇区域,地壳结构最为复杂,形成了两条非常重要的地震带,在今后的工作中需要重点关注。通过研究,对首都圈地区构造体系及地壳结构有了深入认识,为进一步研究华北地区壳幔结构提供了参考。     

Constraints upon models of greenstone belt evolution by gravity modelling,Birch-Uchi greenstone belt,northern Ontario

Eight two-dimensional gravity models, incorporating most of the major hypotheses proposed for the development of Precambrian greenstone belts, are computed. Maximum use is made of geological and geophysical constraints, in an attempt to explain the disparity between the 11 000 m measured stratigraphic thickness and the maximum 5000 m interpreted vertical extent of a portion of the Birch-Uchi metavolcanic-metasedimentary belt.The two-dimensional modelling concentrates on an east-trending profile across a dominantly volcanic portion of the belt comprising three superposed basalt to rhyolite cycles. It is supplemented by a computed second vertical derivative map of the gravity field.Metamorphic and geophysical considerations show simple, isoclinal, parallel folding of the mapped stratigraphic thickness to be unacceptable. Proposed mechanisms which could explain the shallow interpreted vertical extent are a density gradient, a granite root, more complex folding of the belt and restriction of the metavolcanic basin. Taken individually, however, none of these mechanisms is entirely adequate.The model which best fits the gravity and geological data suggests that the shallow vertical extent is the result of both magmatic stoping by a subjacent granitic magma chamber during the caldera stage of cycle III volcanism and partial melting of the basaltic rocks during earlier cycles of volcanism.