位场异常分离的递减半径迭代法

本文提出了位场区域-剩余异常分离的空间域递减半径迭代法.由给定半径的圆周上八点位场值的算术平均导出一个新的八点圆周平均公式,它是一个由重磁数据计算区域异常的滤波器.该滤波器的传递函数有一主瓣和多个旁瓣,且半径越大,旁瓣越多,滤波器特性越差.由从大到小不同半径对应的传递函数的连乘积构造了递减半径迭代传递函数,它以大半径为参变量.递减半径迭代传递函数类似低通滤波器,其截止波数与大半径成反比.由递减半径迭代传递函数,给出空间域分离区域异常的递减半径线性迭代法,由重磁数据减去区域异常求得剩余异常.进一步,通过构造非线性修正系数,把空间域递减半径线性迭代法中线性迭代公式变成非线性迭代公式,得到空间域递减半径非线性迭代法.重磁理论模型及安徽泥河铁矿重磁资料的试验表明,空间域递减半径非线性迭代法可有效地压制假异常和高频干扰以及减少异常畸变,并能有效地分离出区域异常和剩余异常.     

位场数据处理中的最小曲率扩边和补空方法研究

在频率域中进行位场数据的各种处理和转换时必须对网格数据进行扩边或补空处理,而扩边和补空结果的精度直接影响到位场数据处理和转换结果的精度.本文提出了一种精度较高的位场数据扩边和补空方法——最小曲率方法,给出了该方法的迭代格式,讨论了相关的技术措施.理论模型的补空试验表明,最小曲率方法补空结果的精度高于余弦方法7倍以上;而扩边和补空结果对位场数据处理和转换结果精度的影响试验表明,最小曲率方法比余弦方法平均提高2倍以上,甚至可以达到一个数量级.将最小曲率方法应用到实际资料的扩边和补空计算表明,最小曲率方法明显优于余弦方法.上述研究表明最小曲率扩边和补空方法效果好、精度高,可用于任何连续且光滑的数据的扩边和补空计算.     

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.     

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.     

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.     

位场数据曲化平的迭代法

位场数据曲化平是位场数据处理解释中的重要运算,但是它的计算量和计算的复杂性影响了它在许多处理和解释方法技术中的应用.本文提出一种位场数据曲化平的迭代方法,即通过把位场数据曲化平视为平面位场数据向上延拓的反问题,得到曲化平的线性积分方程,再把曲面上位场数据视为曲面平均高程面上的位场数据,利用向下延拓的波数域广义逆算法把平均高程面上的位场数据向下延拓到设定平面上,再根据曲面和其平均高程面的相对起伏对设定平面上的向下延拓数据进行起伏校正,最后再把所得平面上的位场数据向上延拓得到曲面上的位场数据,并进行迭代.把这种方法用于三维理论模型数据和实际磁场数据的曲化平处理均获得了理想的结果.     

基于一步法层析速度建模方法建立

像域层析速度建模方法利用偏移道集剩余曲率构建目标函数并迭代更新速度场.迭代更新速度场需反复进行叠前深度偏移,对于三维地震数据,偏移成像计算时间长,迭代更新过程成倍增加层析成像计算时间.本文由剩余时差拾取机理出发,提出隐式剩余时差概念,并建立隐式剩余时差与剩余速度之间的函数关系,利用该关系通过一次计算就可以对剩余速度进行精确求取并对速度模型进行精确更新,该方法避免了常规层析方法需要多次迭代的流程.由模型数据测试及实际数据应用证明,本文提出方法是有效可行的,该方法与常规层析方法进行比较,在保证提高层速度场建模精度的同时有效提高计算效率,为后续偏移成像节省大量时间.     

重力异常分离的小波域优化位变滤波方法

在重力异常分离中,频率域滤波分离方法是以全局数据频谱特征设计针对性的滤波器实现的.滤波器参数与空间位置无关,因此无法针对局部数据频谱特征动态调整滤波器参数.针对该局限性,在小波域滤波理论和优化滤波方法的基础上,本文研究提出了小波域优化位变滤波法,该方法具有空间变化滤波能力,在不同空间位置实现不同的滤波器特性,从而能实现局部数据频谱与全局数据频谱存在较大差异的重力异常分离问题.理论模型数据分离实验结果表明,在局部数据频谱与全局数据频谱差异较大的情况下,该方法相对于Butterworth滤波和优化滤波等方法具有优势.最后,用一个实例进行检验计算,体现了所提方法技术的效果和应用前景.     

"多维"多尺度重磁位场数据融合方法

随着多种地球物理观测手段的应用和发展,不同观测手段采集的位场数据融合方法的研究越来越重要.根据观测维度、观测比例尺的不同,本文将重、磁力异常数据融合分维度(单维和多维)和尺度(单尺度和多尺度)进行讨论分析.针对多维多尺度重、磁位场数据观测位置、观测精度、数据基准的差异,采用空间域迭代法延拓、加权平均、回归分析等方法将不同观测手段获得的位场数据在同一标准下归算至同一平面或曲面,基于此提出了一套适用于多维多尺度重、磁位场数据融合方法;模型测试和实际资料处理结果显示,本文提出的融合方法在多维多尺度重、磁数据的融合中效果良好,计算误差小且符合位场数据的特点.本文所提出的多维多尺度重、磁位场数据融合方法适用于航空、地面和海洋观测的重、磁位场数据融合,具有良好的实用意义和推广价值.     

重力位场谱分析方法研究综述

利用Fourier变换将空间域位场数据变换到频率域进行谱分析是重力位场数据处理中的一种重要方法．这种方法在位场的延拓及转换、场分离、物性界面的正反演和位场的曲化平处理等方面已得到广泛的应用．本文详细介绍了位场谱分析的基本理论和方法,总结了国内外最近几十年来在这方面取得的主要成果,并提出了未来值得深入研究的方向．     

APPLICATION OF 3D HIGH PRECISION GRAVITY METHOD TO THE EXPLORATION OF DEEP BURIED HILL

Due to the influence of volcanic rock or weathering crust coverage, the quality of deep seismic data is often not reliable and it is difficult to identify small deep buried hill structure beneath the cover. However, the gravity exploration technology can use the remarkable density differences between the object and the overlying strata to identify this special geological reservoir. Although recently several rounds of seismic exploration have been carried out in Raoyang depression, Huabei Oilfield, North China to determine the existence of Hu 8 north deep buried hill, whether the buried hill really exists or not as well as its scale is still in controversial. In this paper, based on the information of seismic data and formation density, deep processing of 3D high precision ground gravity data has been carried out for 3D forward and inversion computation. The dimensional gravity forward calculation results show that the density of the deep anomaly body forms a relatively low gravity anomaly in the earth's surface. By using the potential processing method of vertical second derivative, and sliding filtering, the residual anomaly is separated from regional or background field, which illustrates the existence of a local high gravity anomaly at Hu 8 north area. According to the amplitude of residual gravity anomaly and formation density difference modeling, through a number of 3D forward calculations and 3D inversion of gravity data, the existence of Hu 8 north buried hill and its possible scale are basically determined. The results prove that the 3D high precision gravity method is effective in determining the deep buried hill structure in case that seismic data is not reliable.     

基于深度学习的重力异常与重力梯度异常联合反演

高效高精度的反演算法在重力大数据时代背景下显得尤为重要,受深度学习卓越的非线性映射能力的启发,本文提出了一种基于深度学习的重力异常及重力梯度异常的联合反演方法.文中首先提出了一种基于网格点几何格架的重力异常及重力梯度异常的空间域快速正演算法,这为本文深度学习反演算法的实现奠定了基础;其次对大量的不同密度模型进行正演计算获得样本数据集;然后设计了一种端到端的深度学习网络结构(GraInvNet),再利用样本数据对该网络结构进行训练;最后进行反演预测.组合模型试验表明,多维度数据联合反演相比单一分量反演其结果更“聚焦”,且与模型边界高度吻合,并且对于复杂模型的姿态与物性预测具有极为显著的优势,以及对于含噪声数据的反演,其质量也不会降低;Vinton岩丘实测重力数据也验证了文中方法的有效性;从而证明了深度学习在重力数据的高效高精度反演方面具有的巨大潜力.     

优化滤波方法及其在中国大陆布格重力异常数据处理中的应用

在优选延拓法的理论基础上,研究提出基于格林等效层概念和维纳滤波器的优化滤波法,用于对重力异常数据进行去噪和分离.与传统向上延拓法和优选延拓法相比,优化滤波法分离异常与延拓高度无关,不需要已知延拓高度,具有一定的优势.理论重力模型数据的去噪和异常分离试验表明优化滤波法有效,异常分离效果优于传统向上延拓法和带通滤波法.利用优化滤波法对中国大陆重力异常数据去噪和异常分离,得到有效的布格重力异常和区域重力异常.以中国大陆深地震探测推断的莫霍面深度信息为约束,对区域重力异常数据进行密度界面约束反演,得到中国大陆莫霍面深度分布.本文方法为中国大陆深部探测和区域构造研究提供一定的技术支撑.     

PLANE-WAVE CONSTRAINTS IN 2D FILTER DESIGN1

A method is presented for developing and/or evaluating 2D filters applied to seismic data. The approach used is to express linear 2D filtering operations in the space-frequency (x–ω) domain. Correction filters are then determined using plane-wave constraints. For example, requiring a vertically propagating plane wave to be unaffected by migration necessitates application of a half-derivative correction in Kirchhoff migration. The same approach allows determination of the region of time-offset space where half-derivative corrections are correct in x–t domain dip moveout. Finally, an x–ω domain dip filter is derived using the constraint that a plane wave be attenuated as its dip increases. This filter has the advantage that it is significantly faster than f–k domain dip filtering and can be used on irregularly spaced data. This latter property also allows the filter to be used for interpolation of irregular data onto a regular grid.     

A Nonlinear Programming Technique for the Interpretation of Self-potential Anomalies

v--vUsing Frank and Wolfe's algorithm, a new interesting nonlinear programming technique has been developed in an attempt to estimate the geometric shape factor of a buried polarized body from a residual self-potential anomaly. Furthermore, the depth, the polarization angle and the electrical dipole moment have also been derived. This algorithm is noted to be robust and its application to SP data converges rapidly towards the optimal solution. The developed technique is tested through studying synthetic data with and without random noise. As a result, the near agreement between the model geometric shape factor and the evaluated one is well recognized. The validity of this proposed technique is tested on a field example from the Ergani Copper district, Turkey. The superiority of the nonlinear programming technique over other recently published methods is shown.     

Theory and application of nonlinear river dynamics

A theoretical model for river evolution including riverbed formation and meandering pattern formation is presented in this paper.Based on nonlinear mathematic theory,the nonlinear river dynamic theory is set up for river dynamic process.Its core content includes the stability and tropism characteristics of flow motion in river and river selves＇ evolution.The stability of river dynamic process depends on the response of river selves to the external disturbance,if the disturbance and the resulting response will eventually attenuate,and the river dynamics process can be restored to new equilibrium state,the river dynamic process is known as stable;otherwise,the river dynamic process is unstable.The river dynamic process tropism refers to that the evolution tendency of river morphology after the disturbance.As an application of this theory,the dynamical stability of the constant curvature river bend is calculated for its coherent vortex disturbance and response.In addition,this paper discusses the nonlinear evolution of the river peristaltic process under a large-scale disturbance,showing the nonlinear tendency of river dynamic processes,such as river filtering and butterfly effect.     

Shortcomings in the determination of regional fields by polynomial fitting: A simple solution

The procedure of polynomial fitting by least-squares technique to obtain the regional field from potential field data is commonly used in processing geophysical data. However, it has been found that the unguarded use of this procedure with measured field data may lead to erroneous regional fields. This is due to the fact that the least-squares technique pre-supposes a random variation of the residual or anomaly field. This condition is rarely fulfilled in measured field data where there is the common occurrence of ‘deviatory field points’ in the residual field data. In this paper, a procedure to overcome the problem using robust statistics is described with the straight-forward Downhill Simplex method used to obtain the optimum coefficients for the polynomial. The method is illustrated with aeromagnetic field data from the Mamfe basin of Nigeria and Cameroon. The result shows that the trend of the regional field obtained from robust statistics is consistent with the trend in the aeromagnetic field obtained by using the method of cross-correlation trend analysis.     

基于地球物理方法预测二连盆地及邻区晚古生代潜在烃源岩分布

二连盆地及邻区是我国油气勘探的重点区域之一,普遍认为烃源岩层主要分布在中生代地层,对其晚古生代地层的烃源岩潜力研究较少,本文对研究区内晚古生代碳酸盐岩及泥岩进行了有机地球化学实验并分析其烃源岩潜力,评价结果表明二连盆地及邻区内晚古生代地层具有一定的生烃潜力,受高成熟度的影响,剩余潜力以生气能力为主.依据研究区内电法剖面、布格重力异常特征及磁性资料认为晚古生代潜在烃源岩层具有"低电阻、高密度、弱磁性"的地球物理性质,并初步预测了二连盆地及邻区晚古生代的深度大致分布在3～5km的范围内,进一步利用优化后的小子域滤波重力异常分离技术对晚古生代地层进行了厚度预测,刻画其平面分布特征,认为研究区内的晚古生代地层具有两个分布中心,其中心区厚度范围为1000～2000m之间,与野外地质剖面的厚度基本一致,晚古生代潜在烃源岩的平面预测可以为二连盆地油气勘探工作提供新方向.