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.     

井-地充电法圈定矿体边界异常特征研究

采用有限单元法对井-地充电法进行了数值模拟,通过对水平、倾斜等不同形态板状矿体在不同地电条件下井-地充电法异常的计算和讨论,研究了矿体的空间分布与电位梯度分布之间规律,并提出深宽比和深峰比的概念以讨论异常形态与地下地质体间的对应关系.计算结果表明:电位梯度峰值位置和矿体边界位置有一定的对应关系,利用电位梯度等值线形态及其峰值位置可有效获得矿体走向、倾向和边界等信息.     

三维高精度重力方法在深部潜山勘探中的应用

深层地震资料由于受到火山岩体或风化壳盖层的影响,质量品质往往不高,难以识别盖层之下的小规模的潜山构造。而重力勘探技术恰能利用潜山构造与上覆地层存在显著密度差异的特点来识别这种特殊的地质储层。文中以华北油田虎8北潜山构造区为例,在该地区地层密度模型的基础上进行了三维重力正演。正演结果表明,深部密度异常体在地表形成的低缓重力异常,与区域或局部背景重力异常场叠加在一起,在布格重力异常曲线上无法识别目标体异常。通过利用高阶导数、滑动滤波等处理方法把异常场从区域场中剥离出来,可发现虎8北潜山目标区存在小规模局部剩余重力高。在地震资料的约束下,根据剩余重力异常的幅值及地层密度差进行密度建模,实现了三维密度反演。反演的结果确定了虎8北潜山的存在,并给出了潜山可能的埋深与规模。证明了三维高精度重力方法在确定深部潜山构造上具有较明显的地质效果,这对于探测深部低速层覆盖之下的潜山构造油气藏具有重要的指导意义。     

航磁梯度数据与地质异常反映之间的关系

在异常选编工作中,往往需要剔除掉区域背景场的干扰,从而寻找浅部异常的一些信息,因为区域背景场往往是由一些火山岩、侵入岩所引起,当然也不排除大型矿床所引起的可能性,航磁总场是区域场和局部场的叠加,因此异常往往会因为某种方式被忽略掉.梯度数据具有压制深部异常体、突出浅部异常体信息的特点,这就为梯度数据能够方便地提取异常提供了理论支持.在中国的北部某地区进行了航磁全轴梯度测量飞行,获得了横向梯度、纵向梯度和垂向梯度数据,利用实测数据总结出梯度数据与地质体异常之间的关系,确定了异常选编原则,为今后梯度数据确定异常奠定了基础,同时分析了实测的垂向梯度数据相比于转换的垂向梯度数据在异常反映上信息更丰富.     

柴达木盆地航磁资料微弱信息增强技术研究及在线性构造识别中的应用

目的利用重磁异常数据微弱信息增强技术识别线性构造的方法,并介绍其实现过程.方法文中提出了一种梯级带滤波增强非线性滤渡技术与Tilt梯度及其水平导数的有效结合,增强放大微弱信息再识别提取线性构造,利用数字图象显示技术成图.结果识别出柴迭木盆地线性构造多条,分析对比柴达木盆地区域地质构造资料及重力解释成果,具有较好的吻合性.为深入研究该地区线性构造、成矿特征、寻找勘探靶区补充了新的证据.结论该方法提取了区域航磁异常资料中的微弱信息,弥补传统方法的不足,对断层边界及异常的边界划定更为准确.梯级带滤波增强技术与Tilt梯度及其水平导数相结合取得良好的解释效果.     

分形滤波(S-A)技术在物探数据异常分解中的应用

分形滤波(S-A)技术能够有效地揭示地球物理场的空间相关性,对背景场以及异常场进行分解。应用分形滤波(S-A)技术分解内蒙古某银矿区地面高精度磁测异常,结果表明:对研究区高精度磁异常进行了有效分解,获得了研究区背景场以及异常场特征,并剖析所获得的异常场,分解异常8处,并据此结合地质情况提出研究区的成矿有利区。     

空间自相似性与地球物理和地球化学场的分解方法

场的分解是应用勘查地球物理和地球化学数据所必不可少的数理处理工作，这项工作往往是为了分解不同的场来研究和了解不同的地质以及相应的地质过程，比如划分不同岩石类型以及识别和圈定矿化蚀变睡.闰定地质过程所产生的同类型的地质体并不简单地对应于相同的场值和频率，场的分布特征往往还与地质体的几何形态，。埋藏深度以及与其周围地质体的相对差异有关。然而，由于地质过程往往具有多期次和空间相关性等特点，所产生的地质体或者相应的场往往会呈现空间自相似性或统计自相似性。这种自相似性可以帮助分解不同地质过程所产生的同类地质体，文中所介绍的多重分形（multifractal)滤波方法（S－A）根据场的能谱分布的不同空间自相似性形成不规则甚至分形滤波器，并将场分解为不同同的组份，如局部异常和背景场，应用该方法对多处地球化学和地球物理场的处理结果表明，该方法对区分与矿有关的局部异常与背景场是很有效的，对加拿大NOVA SCOTIA省西南部航空放射性铀钍钾（U-Tn-K)数据处理所分解的异常对反映岩体中与铀－钨－锡（U－W－Sn)矿化有关的围岩饰变具有明显的效果。     

基于改进的小子域滤波的重力异常及重力梯度张量边缘增强(英文)

针对利用重磁资料增强地质体边界在图像中的视觉效果和提高地质解译的准确性问题,提出应用改进的小子域滤波方法对重力异常及重力梯度张量数据进行增强处理。根据滑动窗口子域平均选择原理,探讨了改进的小子域滤波方法在位场异常数据含有高斯白噪声时,不同窗口大小对地质体边界的识别效果及其在具有不同边界延伸方向地质体中的应用效果。模型试验结果表明,利用改进的小子域滤波对重力梯度张量数据进行增强处理,得到的地质体边界形态失真更小,且受滤波窗口大小、噪声以及地质体边界方向的影响较小;对深部场源体,通过增大滤波窗口的方式,可以较好地反映深部场源体的边界。结合黑龙江省虎林盆地重力异常以及计算的重力梯度张量的处理实例表明改进的小子域滤波法较传统的小子域滤波法增强了对断裂水平位置信息的识别。     

东大别地磁剖面磁异常的匹配滤波分析与地震研究

利用匹配滤波方法对东大别造山带内的六安—英山、白塔畈—无为、金寨青山—万佛湖三地磁剖面异常数据进行局部与区域异常场分离;基于区域异常场分离结果利用近似线性反演方法对各剖面的居里面埋深进行了定量计算;并结合构造及地震资料对东大别造山带内的地震活动与居里面的关系及其地震成因机制进行了初步研究.结果表明:剖面磁异常曲线较好地反应出研究区构造基底性质之间的差异性,与居里面埋深呈现出较好的镜像关系;居里面的起伏较大约为14km,埋深最浅处位于霍山地区;地震空间分布与居里面相关,主要发生在居里面的梯度带上;居里面梯度带之间的温度差异形成的热应力可能是霍山地区地震发生的直接动力源.居里面反演结果也为晓天—磨子潭断裂下方莫霍面垂向错断提供了证据.     

重力资料识别鄂尔多斯盆地线性构造方法研究

目的利用重力异常数据微弱信息挖掘技术识别线性构造的方法,并介绍其实现过程.方法采用水平梯度法和二次垂直导数等方法提取微弱信息,利用数字图象显示技术成图.结果识别出鄂尔多斯盆地线性构造多条,分析对比鄂尔多斯盆地区域地质构造资料及重力解释成果,具有较好的吻合性.为深入研究该地区线性构造补充了新的证据.结论该方法提取了区域重力异常资料中的微弱信息,弥补用等值线图示构造信息的不足,有助于线性构造的分析.水平梯度法(最大模)和二次导数处理方法与数字图象成图相结合取得良好的解释效果.     

磁源体参数反演的快速局部波数法

现有磁异常解释的局部波数法在计算地质体位置时大多是通过复杂的方程求解来完成,且需已知地质体构造指数信息,构造指数是描述地质体类型的参数,在实际数据解释中是难以确定的,因此现有方法计算结果的精度较低。本文提出磁异常解释的快速局部波数法,定义水平与垂直局部波数的平方和为和局部波数,利用和局部波数与其它局部波数的线性组合直接、快速地实现地质体位置参数和属性参数(构造指数)的计算,无需任何先验信息及方程求解运算。通过理论模型试验证明快速局部波数法能准确地完成磁异常的解释,且受背景异常和倾斜磁化干扰较小。将快速局部波数法应用于实际磁数据的解释,获得了地质体的位置和构造指数。     

自然电位梯度测量中的地形改正

地形改正是重力和电法勘探中用于消除测点周围地形起伏对观测结果影响的技术.由于地形形成自然电位异常的微观机理较为复杂,解析公式难以得到,可以采用最为直观的方法,寻找两者之间的拟合公式.根据研究,在自然电位梯度测量中,地形引起的自然电位异常分为两种:一是异常与地形起伏是镜像关系,这种情况占多数;另一种情况是异常与地形起伏为反镜像关系.多数地形起伏与异常存在线性关系、二次关系和指数关系,以线性关系为主.具体采用哪种拟合关系,可选取典型的地形和自然电位曲线,通过其变化规律进行判断;也可以采取试算的办法,通过改正效果的比较选择合适的拟合公式.本文选择鄂尔多斯盆地作为研究地点,提出了适用于自然电位梯度测量的地形改正方法.通过三种拟合公式改正效果的比较,得出线性拟合公式能更好地描述该测区内相对高差与自然电位改正量之间的关系.地形改正有效地消除了相对高差与自然电位之间的相关性,改正后的自然电位曲线能够较好地反映地下地质信息,自然电位等值线图异常更加突出.自然电位梯度测量中,地形起伏可影响异常形态,特别是起伏地形的面积与目标地质体的面积大小相当时,两者异常有可能难以区分,因此地形改正的研究具有重要的实用性.     

不同激励源井地电位成像技术三维正反演方法研究（英文）

井地电位成像是通过套管向井中供电或将电源放在井中,在地表观测电位异常的一项技术,其供电源有线源和点源两种类型。为了研究这两种电源对地下异常体产生的电位异常特征,本文针对不同激励源,采用有限差分方法进行数值模拟研究,在线性方程组求解电位时引入不完全Cholesky共轭梯度(ICCG)迭代方法,分别实现了点源和线源井地电位成像技术的三维正演。最后,基于阻尼最小二乘法实现了井地电位成像技术的电阻率三维反演。设计不同地电模型分别进行正演和反演试算,正演结果表明,供电电源的类型不同,异常体在地表的电位异常特征也不同;反演结果表明,低阻体的反演结果要好于高阻体,点源置于异常体下方时反演的电阻率对异常体边界的识别比线源更加准确。     

苏、 鲁、 豫、 皖交界及南黄海地区地磁监测与分析

通过在苏、 鲁、 豫、 皖交界及南黄海地区开展地磁基本场矢量测量、 数据处理和分析, 计算了该区域地磁基本场和地磁异常场总强度和水平强度的曲面样条模型, 并绘制相应的地磁图和地磁异常图, 探索研究局部地磁基本场的变化特征。 分析结果表明, 通过区域地磁基本场矢量测量, 能相对精细地反应区域地磁基本场空间分布, 分辨存在的地磁基本场异常, 为地震中长期预报提供科学数据和相关地球物理场变化背景。     

新疆克孜尔水库地震危险性预测研究

应用库区多项形变观测资料，对克孜尔水库蓄水后出现的形变异常及诱发水库地震的危险性进行了研究。结果认为：①穿过水库大坝的F2活断层在水后出现水平和垂直形变的特大异常变化主要是前期水库施工开挖土石方、填筑土石方及水库蓄水引起地面负荷变化的综合效应所致；②克孜尔水库虽然存在诱发水库地震的潜在因素，但从库容、坝高、F2活断层产状、地质构造背景、水地质条件、岩性以及世界各国发生水库 诱发地震的充分条件；③由库区各项形变观测资料分析表明，库区地壳形变已由施工－蓄水初期时的反向异常变化恢复到了施工蓄水前的正常变化状态，各种受力因素经过调整达到了新的平衡，已进入相对稳定的继承性运动期，因此今后因蓄水诱发水库地震的可能性不大。     

汶川Ms8．0级强震震前龙门山断裂带断层形变异常分析

概述和分析四川汶川Ms8．0级强震的发震构造及其地质背景,从断层形变的角度研究这次地震前形变场的异常变化情况。结论是：汶川地震区的地形变前兆异常是客观存在的,在某些局部区域甚至是非常显著的;流动短水准观测资料反映出了震前龙门山断裂带局部区域的加速活动;从现有形变资料出发,要实现如此大地震的预报仍然缺乏根据和把握。     

基于波场梯度法研究安宁河—则木河断裂带速度结构

不同尺度的密集台阵为波场梯度法的发展提供了条件,与其他成像方法相比,波场梯度法在拓展应用上还相对较少.本文将波场梯度法应用于小区域的相对高频的地震波形获得高分辨率的速度结构.首先将台站数据网格化,利用网格点上波形数据得到相速度、方位角变化、几何扩散和辐射花样.研究区域为安宁河—则木河断裂带上的冕宁—西昌—越西区域,采用波场梯度法获得了该区域5～15 s Rayleigh面波的相速度,并反演出上地壳S波速度结构.结果显示沿断裂带浅层地壳的低速异常与张裂断陷沉积形成的昔格达地层特征相一致.安宁河断裂带附近有明显的高速异常,在不同深度高速异常都有着明显的变化,与研究区域花岗岩的分布相对应.不同深度高速体的分布可能与花岗岩体在上地壳的侵入有关.西昌地区上地壳的低速异常反映了较厚的沉积层.速度结构与实际地质构造基本吻合,表明利用波场梯度法可以有效地计算小区域高分辨率三维速度结构.本文将速度结构与不同深度的地质构造资料和震源分布相结合,为该研究区域上地壳的构造研究提供了可靠参考.     

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.     

分离重磁区域场与局部场的维纳滤波器

本文从最佳线性滤波理论出发,对目前重磁资料数据处理中分离区域场与局部场的两种滤波器--匹配滤波和维纳滤波的频率响应特性作了分析比较,指出了匹配滤波只是一般维纳滤波的一个特例。将该两种滤波器与一般情况的维纳滤波器的误差作了对比,并通过简单的理论试例,说明它们的局限性和应用范围。     

基于位场分离方法寻找梅山铁矿接替资源

在重力勘探中,重力异常分离的目的是消除干扰,有针对性地突出目标异常.为探讨各种分离方法的理论基础及使用效果,应用位场分离方法对理论模型产生的重力场进行分离并做误差分析.试验结果表明:趋势分析法和解析延拓法获得的区域异常场重力等值线呈长轴为南北向的椭圆状特征,局部异常在南北向呈"两低夹一高"的特征,与理论模型布格重力异常图有差别.经剖面线形态比较和误差分析,二阶趋势分析、向上延拓225 m分离出的局部场高值区基本与理论模型相符.插值切割法和匹配滤波法获得的异常场重力等值线仍呈同心圆状,与模型重力等值线形态吻合.当切割半径为4 m、切割2次时,其剖面线整体拟合效果好于解析延拓法,但中心点附近的曲线拟合效果较差,且切割次数增大时,易产生震荡效应.匹配滤波法的关键在于合理地选取功率谱曲线的中高、低频段,通过适宜的滤波器滤波以提取不同波数成分的异常场.为寻找梅山铁矿接替资源,对该区重力异常进行分离.实践表明:二阶趋势分析、向上延拓700 m、切割半径10 m切割一次、匹配滤波法的分离结果具有较好的一致性:萝卜山—刘家村带、梅山村南部、黄林库—吴家洼带、主矿区深部及东南部存在幅值较高的剩余重力异常,揭示了铁矿资源分布的一般特征,为寻找梅山铁矿接替资源指明了方向.