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。     

欧拉反褶积在重磁位场中应用与发展

介绍了欧拉反褶积方法原理,概述了国内外近几十年地球物理学者对欧拉反褶积方法进行的一系列改进及相关问题研究取得的主要进展和成就,并着重分析了构造指数的选取和欧拉解的稳定性等问题。通过分析指出了构造指数的正确选取、多场源混合叠加干扰和高阶次背景场研究及欧拉解的稳定性仍是今后欧拉反褶积方法研究重点和发展的主要方向,这对解决欧拉反褶积在重磁位场资料解释实用化中具有重要意义。     

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。     

利用重、磁资料研究于都—赣县矿集区盘古山地区断裂构造及花岗岩体分布

盘古山地区是于都—赣县矿集区内一个重要的钨锡矿成矿区,研究区断裂构造和花岗岩体与成矿关系密切。利用重、磁资料研究盘古山地区断裂构造及花岗岩体分布,为深部找矿提供地球物理依据。利用重力异常归一化总水平导数垂向导数技术推断断裂构造平面位置;利用欧拉反褶积方法对重力异常垂向一阶导数进行反演计算,推断断裂构造平均深度;利用重磁异常垂向一阶导数技术推断花岗岩体平面位置;利用RGIS软件2.5D重磁剖面人机交互正反演技术推断花岗岩体断面位置,并用钻孔验证解释结果的正确性;利用RGIS软件3D重磁模型编辑模块展示花岗岩体空间位置。研究结果显示盘古山地区既有出露断裂,又有隐伏断裂,既有出露低密度、弱磁性花岗岩体,又有隐伏低密度、强磁性花岗岩体,花岗岩体分布受断裂构造控制,矿体分布受断裂构造和花岗岩体共同控制。     

利用相关系数法确定三种位场垂向导数换算的滤波参数

垂向导数被广泛应用于位场数据的处理和解释中。在波数域中常规垂向导数算子受噪声的影响较大。通常解决方法是在垂向导数算子中引入低通滤波器,来压制高频噪声的干扰。Butterworth低通滤波、Hanning窗滤波以及向上延拓滤波是三种效果较好的低通滤波,但存在滤波参数较难选择的问题。针对这个问题,本文利用相关系数法确定各方法的滤波参数,避免了人为因素对求导结果的影响。模型试验和松辽盆地镇赉地区实际数据处理结果表明,使用相关系数法确定滤波参数后能快速获得较好的垂向导数结果,其中Butterworth低通滤波的导数结果相比其他两种方法的效果要好。     

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     

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。     

用谱分析法建立一个位场反演系统

本文提供了一系列利用谱分析法根据重磁异常场及其高阶导数,反演场源几何参数及物性参数的方法。理论模型试验结果表明,这些方法的反演精度可以满足实际需要,两个实例也表明了其效果。     

东海陆架盆地构造划分的高精度重磁解释技术

本文利用面积广、勘探深度大的重磁数据通过增强型局部相位边界识别方法和优化欧拉反褶积法获得东海陆架盆地的构造特征,为油气勘探提供基础资料。增强型局部相位边界识别法是重磁数据一阶和二阶水平导数的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的边界响应,从而同时显示不同深度构造的边界,提高对较深层构造的分辨率;优化欧拉反褶积法有效地降低了背景异常的干扰,从而可获得更加准确的构造反演结果。理论模型研究表明,增强型局部相位边界识别法可更加准确和清晰地划分边界信息,优化欧拉反褶积法可获得更加准确和收敛的反演结果。综合利用增强型局部相位边界识别和优化欧拉反褶积法对东海陆架断裂构造分布进行划分,获得了分析区域构造背景和评估油气潜力的基础资料。     

位场垂向高阶导数的Tikhonov正则化迭代法

在位场数据处理中,垂向导数具有重要的物理意义。其在一定程度上可以划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常,且导数的阶次越高,这种分辨能力就越强,但通常认为高阶导数的换算是不稳定的。本文在Tikhonov正则化求位场垂向高阶导数的基础上,结合迭代法进行逐次逼近,提出了位场高阶导数的Tikhonov正则化迭代法,并且得到Tikhonov正则化迭代法的递推公式。通过对该方法的滤波特性分析可以看出,该方法计算的位场垂向高阶导数具有一定的稳定性及保幅性。模型试验和实际数据的处理表明,该方法计算结果较常规FFT求导法有更高的稳定性和实用价值。     

铁矿床深部矿体定位预测的一种新途径 ———以西藏恰功铁矿为例

恰功铁矿是近几年新发现的矿山,矿体的形态、大小、位置、产状、边界等几何特征还没有清楚的认识,为了弄清这些问题,文章首先通过小渡多尺度分析方法将恰功铁矿磁异常资料进行了位场信号分离,然后应用欧拉反褶积方法反演了异常与其场源深度的对应定量关系,最后把位场分离后的异常场源深度叠加起来,就可以对矿山深部找矿提供一种全新的思路.     

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。     

改进的倾斜角法在位场场源边界识别中的应用

位场场源边界识别是位场数据分析解释中的重点内容之一。相邻异常源由于场的叠加而难以区分,尤其是对于叠加异常中不同深度的场源边界的识别。倾斜角法是位场数据处理中常用的边界增强方法之一,能有效突出低振幅、短波长的异常特征。本文基于倾斜角法定义了新的位场边界探测方法,该方法利用倾斜角方程中位场二阶垂直导数与垂向导数水平导数之比进行计算,能有效区分相邻异常源产生的叠加异常,突出叠加异常中不同深度场源的边界特征。通过综合模型和实测数据,并与现有的基于导数的位场边界探测方法进行比较,评价了该方法的应用效果。结果表明,该方法对场源深度的变化不太敏感,它可以更准确地确定场源边界,区分相邻异常源的叠加异常,尤其对密集型组合地质构造的识别有较好的效果,即使是在场源埋深较大情况下,也能突出叠加异常中不太明显的微弱变化的线性异常特征,以及弱异常源的形态特征,可为精细研究局部地质构造提供技术支持。     

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。     

连续小波变换识别位场场源法的噪声影响分析与尺度因子的选择

为提高连续小波变换识别位场场源准确度,研究噪声对场源识别结果的影响和尺度因子优选方法问题。根据连续小波变换识别位场场源的基本原理,用该方法对不同噪声水平的合成数据进行场源识别,分析噪声对于场源识别结果的影响,研究小波变换的尺度因子对噪声压制的效果,讨论连续小波变换进行场源识别时尺度因子的选取方法。理论模型和实测资料场源识别结果表明,噪声会降低连续小波变换场源识别结果的准确度,笔者提出的尺度因子优选方法能有效压制噪声干扰,提高场源识别结果的准确度。     

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。     

用离散余弦变换（DCT）研究大庆探区外围DB1线重力场特征

基于DCT的重力异常数据处理正、反演方法具有较高的精度,计算方法稳定性优良。将基于DCT的重力异常水平一阶导数、垂向一阶导数、常密度单界面异常反演和Euler反褶积等正、反演方法用于大庆探区外围虎林盆地DB1线重力异常数据处理中,综合分析了该线重力场特征。利用基于DCT的Euler反褶积法反演出断层14条,分析了其中7条较深大断裂的性质。根据反演的结晶基底起伏情况和断裂构造剖面轨迹的基本特征,将DB1线划分为两隆两坳的构造格局,其中七虎林河断陷是由古新纪（E）断陷与早白垩纪（K₁）残余盆地组成的2个旋回（E+ K₁）的叠合盆地,而凯北坳陷为早白垩纪（K₁）的残余盆地。把敦密南北支2条断裂确定为虎林盆地控盆断裂,阐述了控盆断裂的动力学特征。     

基于窗口数据的重力相关成像

位场相关成像可以快速估计场源的空间位置。为了减小叠加异常对相关成像的影响,现有的成像方法通常是采用剩余异常或异常垂向导数成像。笔者通过加入一个数据截取窗口,计算窗口内数据的相关系数,以减少相邻场源间的影响,从而达到提高成像分辨率的目的;并通过相关系数极值的大小选取窗口,从理论上使成像结果更加可靠。通过重力模型试验,验证本方法能够提高成像分辨率。将该法应用于葫芦岛市黑鱼沟的某矿洞的深度计算中,取得较好效果。     

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。     

井中磁测资料预处理与弱信号识别

井中磁测仪器距离场源近,磁测资料受到钻孔打穿磁性体产生的内磁场影响,往往存在强干扰压制有用信号,因此研究井中磁测资料预处理与弱信号识别方法具有重要意义。笔者将地面重磁资料边界识别中倾斜角总水平导数和解析信号振幅方法改进后应用于井中磁测资料预处理中,提出倾斜角垂向导数和均值归一解析信号振幅方法。通过模型分析证明了两种方法都可识别强弱不同的井旁磁性体位置,反映边界信息,且给出了计算均值归一解析信号振幅过程中窗口选择的依据。将两种方法应用于江苏某工区ZK002孔磁测资料预处理中,得出倾斜角垂向导数方法应用于实测资料中会放大干扰,而均值归一解析信号振幅方法增强了该钻孔弱异常信息,且压制了干扰信号,处理结果与磁化率测井和钻孔资料相对应。