利用重力梯度张量研究黑龙江省虎林盆地的断裂构造

以重力异常为依据,利用快速傅里叶变换计算了虎林盆地的重力全梯度张量。根据Vxx和Vyy的零值线能突出场源 体的边界以及走向近似于x或y轴方向的地质体、Vzz能够圈定异常体的位置和范围以及Vzx,Vzy和Vxy能够突出显示NS, EW和NE（NW）向的断裂构造线,分析虎林盆地重力异常及其梯度张量展布特征。推断研究区存在近NE,NW,NEE,近 EW向和NS向断裂,对其中5条深大断裂进行了描述。根据重力异常及其全梯度张量和断裂展布特征,可以将虎林盆地划 分为3个隆起和2个凹陷,与迎春隆起、虎林河凹陷、虎林中央隆起、东林子凹陷和兴凯湖隆起5个构造单元存在很好的对 应关系。     

基于地震数据结构梯度张量属性的采空区识别方法

通过介绍结构张量矩阵构建及其特征向量与特征值的算法原理,提出了利用梯度结构张量矩阵特征值计算Chaos及其边缘属性,以提高不同类型采空区三维地震资料解释精度的技术思路,并讨论了在地震数据结构张量chaos、边缘检测属性计算中的关键环节。实例分析表明,chaos和边缘属性可以精细描述不同类型采空区的地震反射结构特征变化规律:工作面采空区可形成明显的杂乱反射结构,平面呈连续密实的团块状或宽条带状异常;巷道采空区则表现为微波状弯曲反射结构,具有串珠状、短而弯曲的线状、窄条状平面特征。基于地震数据梯度结构张量算法的属性分析是精细识别和解释采空区的一个有效工具。     

磁力梯度张量测量及应用

随着超高灵敏度和高精度的超导量子干涉磁力(SQUID)技术的突破,世界上多个国家正在积极研究磁力梯度张量测量系统.张量技术在资源勘探,军事、环境等领域有重要应用价值,磁力梯度张量具有良好的数学性质,受磁化方向影响小,其特征根和不变量能更好地反演场源参数(方位、磁矩等)并对场源进行定位、追踪;当前磁力梯度张量测量系统开发技术领先的主要有德国的LTS-SQUID全张量磁力梯度测量系统,美国的HTS-SQUID全张量磁力梯度测量系统及澳大利亚的GETMAG磁力梯度张量测量系统;目前,磁力梯度张量技术已广泛应用于军事方面的场源实时定位跟踪、环境方面的UXO及其他铁磁性物质的探测、资源勘探方面的场源细微结构走向的识别等.这些应用均取得了比以前磁力标量测量更好的效果,磁力梯度张量技术正成为磁力勘探中一个新热点.     

油气模型的重力梯度张量研究

以位场数据处理中的傅里叶变换为出发点,推导出由重力异常计算梯度张量的余弦谱变换公式,进而通过离散余弦变换实现梯度张量的数值计算。对不同贮油厚度的三度体球冠模型梯度张量的研究表明:当油气含量较小时,其梯度张量与均匀三度体球冠模型所表现出的特征相似,V_xx、V_yy呈“两高夹一低”的对称特征;V_xy总体上呈现出向中心变小的趋势,在4个边缘的中部分别有4个呈两两对称的相对较高值;V_zz四周低,中间高;V_zx、V_zy呈现出西低东高和南低北高的特征。而当贮油厚度逐渐增大时,V_xx、V_yy的形态则渐变为“两低夹一高”;V_xy在四周有相对低值,中部有极大值;V_zz四周高,中间低,变化更加尖锐;V_zx及V_zy呈西高东低和南高北低的特征。对三度体球冠模型重力梯度张量的研究,可以为寻找储油背斜构造提供理论依据。     

基于DCT有限元二维重力张量的正演

介绍了国内、外张量测量技术及数据处理技术的发展情况。把离散余弦变换与有限单元方法结合起来,进行重力张量的正演计算。首先,利用有限单元法求解重力场的一阶导数,然后利用离散余弦变换求解重力张量分量。这样既保留了有限单元法对复杂模型的正演优势,又避免了利用有限元法直接求解重力张量时,因多次插值引起的数据量过大的问题。模型试验证明,用基于DCT的有限元法进行重力张量的正演,不但具有很高的计算精度,而且相对于利用有限单元法直接正演,其计算速度得到了显著的提高。     

重力异常及其梯度张量DEXP定量解释方法的影响因素分析

快速成像反演方法是近几年重磁勘探定量解释的一个发展热点,由于其在计算过程中不需要加入先验信息,故而可以较为快速地估算场源的深度与密度等相关参量。DEXP(depth from extreme point)成像法由于在深度加权函数中考虑了构造指数,使得成像结果更为准确。笔者基于DEXP快速成像法的基本理论,首先,推导了重力异常及重力梯度张量的DEXP变换形式,并将其应用到场源解释之中;然后,采用理论模型试验,分别分析了数据的点距、误差、计算范围以及背景场对成像结果的影响;最后,将该成像方法应用于实测的全张量重力梯度数据,并与前人研究结果进行了对比与分析。理论模型试验与实际应用均表明:DEXP成像法能够有效压制数据噪声的影响,具有计算稳定性和准确性特点;数据的点距、计算范围和背景场均对DEXP成像结果具有一定的影响,因此在实际数据处理时,应该综合考虑它们对成像结果的影响,并且需要进行相关数据预处理以提高定量解释的精度。     

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.     

基于OpenMP的重力张量并行正演CSCD

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。     

基于粒子群算法的重力张量反演研究

重力梯度张量的定义是对重力位求二阶导数,相比于传统的布格重力异常,它在反映地下密度异常分布上有着更高的灵敏度,且能够进一步准确直接地反映目标体的边界.但对单个张量分量作反演时,可能会丢失一部份有用的信息,从而造成反演结果的误差.而全张量反演是将重力的五个梯度张量联合起来进行反演,这样做可以综合更丰富的场源信息.相比于传统做法中的布格重力异常反演和单重力张量分量反演,得到的反演结果不仅有了更高的分辨率,在识别目标体特征上也有更好的效果.粒子群算法是一种基于群体智能的优化迭代算法,这里利用粒子群算法对重力张量单分量、布格重力异常和全张量分别进行反演,并对结果进行简要分析.     

井中三分量磁测的梯度张量欧拉反褶积及应用

2006年TheLeadingEdge第一期详细介绍了磁力梯度张量的理论、仪器与野外试验结果,磁力梯度张量技术已成为磁力勘探新的热点之一。笔者介绍了磁力梯度张量的概念及优点;利用频率域与空间域方法把井中三分量磁测资料换算磁力梯度张量;根据联合反演原理与欧拉反褶积方法,推导了磁力梯度张量的联合反演方程,该方程通过权函数矩阵可以灵活对一个或多个分量反演,比文献[14]方法更具普遍性。理论模型结果表明,磁力梯度张量反演方法对井底异常的定位准确,对于3D模型,一口钻井的资料也能较好确定空间位置。将该方法用于湖北大冶铁矿18-2井三分量磁测资料的解释,得出磁力梯度张量的欧拉解集中在100~180m与500~550m两个深度,与钻探结果十分吻合。该结果证实了地质上关于铁矿体分布具两个台阶的推论,对大冶铁矿的深部找矿具有实际意义。     

利用正则化方法计算重力归一化总梯度

针对重力归一化总梯度计算过程中向下延拓的不稳定性,将正则化因子引入到向下延拓中,提出了利用正则化方法计算重力归一化总梯度的方法。在模型试验中,对非均匀球冠模型中不同厚度油气藏进行试验分析,结果表明:选取合适的谐波数和正则化因子,可以较好识别出"两高夹一低"的储油特征,且识别能力强于常规的Fourier变换法,这说明本文方法能够提高重力归一化总梯度计算结果的稳定性和分辨率。在实例应用中,利用此方法不但清晰地显示了已有油气藏的位置,还推测了5个油气构造区。     

二度体的重力张量有限元正演模拟

介绍了重力梯度张量,并将有限单元法应用于二维重力梯度张量的正演计算.为了验证有限元正演方法的精度,对截面为矩形的两个二度体组合模型进行有限元正演模拟,结果表明正演曲线与理论曲线形态一致,拟合情况好.通过对截面形状不规则、密度分块均匀的二度体进行正演模拟,说明有限元法可通过网格剖分来逼近不规则目标体的边界,并对剖分单元赋予不同的密度值来实现对复杂二度体的重力张量的正演模拟.     

拉张盆地伸展量的分形分析——以渤海盆地为例

研究表明脆性断层的位移分布具有自相似结构，并且服从幂指数定律，即具有分形特征。该特征提供了一种计算拉张盆地伸展量的方法（即分数维法）。以此来阐明小断层的滑移对冲伸展量的贡献，从而弥补了由平衡复原法计算伸展量时产生的差值。以渤海盆地为例，本文详细介绍这种方法的原理及操作，取得了较好的拟合效果。     

镁橄榄石电场梯度张量的重新计算

为了用一个无参数模式获得镁橄榄石所有晶核的电场梯度，提出了一个以密度函数为基础的能带结构重新计算方法。用广义梯度近似值法得到的＾２５Ｍｇ的Ｖｚｚ与由实验值获得Ｖｚｚ相差最大为１％，＾１６Ｏ为２％。如果在换算中使用核四极矩动量值，则绝对值相差约为５％，不对称参数与实验值也相当一致。     

构造大变形转动张量几何解析

本文对在大变形大转动情况下,变形梯度张量的各种分解理论进行了对比,并用图解几何法将描述应变与转动的各种量的意义和相互关系直观地表示出来,提出可变形体中刚性转动计算的图解几何法。     

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。     

利用重力异常研究虎林盆地的构造分区和基底形态

首先应用MATLAB语言,编制了多边形法计算基底界面深度的程序,计算了一条基底界面深度。以区域地质资料和物性资料为依据,对黑龙江省虎林市幅1∶20万重磁场进行了综合分析。根据虎林盆地布格异常和区域场特征,结合重力异常和航磁异常等综合资料,按结晶基底起伏状态,将虎林盆地划分为3个隆起区,2个凹陷区。应用Sufer软件以及3D成图技术恢复出盆地基底起伏界面全貌。     

复杂形体重力场、梯度及磁场计算方法

在改进均匀多面体重力场正演公式基础上, 利用二阶张量的坐标变换实现对多面体重力场梯度的求解, 推导了新的多面体重力梯度和磁场的正演公式, 给出了新的统一的均匀多面体重力场、梯度及磁场正演表达式形式, 并用理论模型进行了检验.同时, 应用新的多面体重力场梯度正演公式推导出新的长方体重力场垂直梯度理论表达式.本文给出的均匀多面体重力场、梯度及磁场正演表达式形式统一, 重磁场联合正演中可相互利用其计算过程中的结果, 避免重复计算以提高正演计算效率.      

利用三维裂隙网络确定岩体渗透张量的方法

对于可统计的岩石结构面数据,采用结构面三维网络模拟技术研究节理岩体力学特性特别是岩石水力学性质的过程中,三维裂隙网络与多孔连续介质渗流各向异性的等效方法是研究岩石水力学应用中的重要环节。本文基于流量等效,边界条件相同,根据渗透张量的性质,利用计算机模拟三维裂隙网络的样本单元推导二阶渗透张量的求解方法。最后,通过一个圆形随机结构面形成的裂隙网络样本单元的计算实例,与张量法的计算结果作了对照,说明了有限大小结构面形成的裂隙网络,利用本文提出的方法求解得到的样本单元等效渗透性,具有相当的合理性。本文的方法对于岩石水力学中三维问题的研究具有重要的理论指导作用。