一种改进的重力梯度全张量数据的边界识别方法

边界识别是重力资料解释中的一项重要任务.随着重力梯度测量技术的迅速发展,重力梯度张量数据在边界识别中的应用越来越广泛.本文重点研究了随着深度的增加,边界识别能力下降,正负异常中出现假边缘的问题.另外,有些边缘检测方法对走向不同的地质体识别能力有所差异.本文对基于重力梯度张量的水平方向Theta法进行改进,通过选择合适的...     

全张量磁梯度数据解释的均衡边界识别及深度成像技术

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来圈定磁源体的水平位置,但解析信号强度随着地质体埋深的增加急剧衰减,难以有效识别较深的地质体.张量数据均衡边界识别技术,利用不同方向解析信号的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的响应,同时显示不同深度地质体的边界,提高了对较深地质体的分辨率.磁张量数据深度成像技术根据实测张量数据与假定模型张量数据的相关系数来给定地质体的深度,综合利用多参量数据联合反演提高了反演结果的准确性,且无需进行复杂的反演运算,是大数据量张量数据解释的有效方法.理论模型试验证明：磁张量数据均衡边界识别技术可清晰和准确地识别地质体的水平范围,受倾斜磁化干扰小;磁张量数据深度成像技术可准确地获得地质体的深度信息,具有较强的抗噪性.将上述方法应用于铁矿区实测航磁张量梯度数据解释,获得了铁矿体水平分布与埋深,深度结果与张量欧拉反褶积法计算结果一致.

     

Tilt梯度及其水平导数提取重磁源边界位置

探讨了用于探测异常源边界和形状的Tilt梯度及其水平导数的方法及其性质．通过模型试算,论证了Tilt梯度及其水平导数的有效性,并从理论上给予了证明．Tilt梯度及其水平导数的方法及其性质可广泛用于区域重磁异常的构造解释之中。     

吊舱式高温超导全张量磁梯度测量系统研发与应用研究

本文介绍了我国最新研制的首套吊舱式高温超导全张量磁梯度测量系统,系统主要由高精度超导量子干涉磁强计构成的全张量磁梯度探头、数据采集系统、惯性导航系统、无磁吊舱等组成.在江苏省丹阳市试验区开展了飞行试验,成功地获取试验区全张量磁梯度分布图,测试结果表明吊舱式高温超导全张量磁梯度测量仪各项指标满足航磁测量技术规范的要求,测量精度优于±30 pT·m-1,具备了实际生产的能力,推动了我国航磁勘探的进步与发展,能够为航磁多参量数据采集-处理-解释系统提供宝贵的实测数据,填补我国航空高温超导全张量磁梯度测量技术研究的空白,缩短与发达国家在该技术上的差距,为"深地资源勘查开采"提供先进技术支撑,具有很好的应用前景.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

重力梯度全张量数据三维共轭梯度聚焦反演

随着全张量重力梯度测量技术的日趋成熟和应用领域的不断扩大,重力梯度全张量数据的三维反演技术越来越受重视.本文利用剖分单元之间几何架构等效性,实现了重力梯度全张量场三维正演快速计算和导数矩阵优化存储.并将积分灵敏度、粗糙度和最小支撑泛函约束以及参考模型和模型参数界限约束引入到目标函数中,采用共轭梯度法进行反演迭代,实现了重力梯度全张量数据三维快速正反演计算.多种模型的反演试算表明:本文提出的反演算法的可靠性和稳定性较好,并且算法速度快、占用内存低且易于并行化.     

基于磁异常的边界特征增强方法对比研究

基于磁异常进行场源边界识别（如断裂划分）是磁法勘探解释工作的重要内容.由于受到斜磁化、场源埋深、异常叠加以及噪声等多种因素的影响,基于磁异常直接进行场源的边界识别往往难以准确识别出场源体的边界,所以,人们研究了各种场源边界特征增强的方法技术,以便于进行场源边界的识别工作.近年来,国内外出现了很多新的边界特征增强方法,但有些方法的边界特征增强效果与已有方法相近,有的方法效果有待深化检验,存在验证方法的理论模型过于简单,未全面细致地分析出它们的优缺点等问题.针对上述情况,本文运用多种复杂、贴近实际的理论模型,深入对比分析了包括解析信号模法和倾斜角法等在内的15种具有代表性的边界增强方法,分析了它们在不同磁化方向、不同场源埋深、不同场源形态、异常叠加和噪声干扰等多种因素影响下的边界增强效果,重点归纳总结出它们的优缺点和适用条件,以为实际应用时的方法选择提供参考.通过模型实验,我们认为解析信号模垂向导数法、总水平导数法、解析信号模倾斜角法是在多种因素影响下,适用性较强、应用效果较好的三种方法.     

磁张量梯度数据方向解析信号比值的边界识别和空间位置反演方法

磁张量梯度测量具有高分辨率、多参量的优点,能更准确地描述磁源体的分布特征,在矿产资源勘探中具有广阔的用途.磁异常解析信号具有受倾斜磁化干扰小的特点,且为了增强深部地质体的分辨能力,本文提出磁张量梯度数据的解析信号比值的均衡边界识别及空间位置反演技术.磁张量梯度数据的均衡边界识别方法为不同方向解析信号比值的反正切函数,在降低倾斜磁化干扰的同时能有效地均衡不同深度地质体的响应,提高了对较深地质体的分辨率;空间位置反演技术是建立解析信号比值与地质体位置参数的对应方程,利用解析信号比值与地质体的对应关系作为约束条件来反演获得地质体的水平位置和深度信息,具有无需已知任何先验信息的优势.通过磁性体张量异常试验表明解析信号比值的边界识别方法能清晰和准确地获得不同深度地质体的边界,所建立的反演方程能准确地计算出地质体的范围和深度,具有较高的水平分辨率和精度.将本文方法应用于实测磁张量梯度数据的解释,获得了地下铁矿的分布特征,为区域矿产资源潜力评价提供了翔实的基础资料.

     

航磁垂直梯度调整ΔT水平方法研究

使用中国自主研发、具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统首次试飞获得的资料,利用航磁垂直梯度数据进行ΔT水平调整研究,讨论了航磁及航磁梯度资料水平调整的原则,提出梯度资料长波水平的调平方法.对经长波水平调整后的垂直梯度数据进行位场转换,获得不受地磁场随时间变化影响的磁异常,并通过恢复磁异常的长波信息,实现了ΔT的水平调整和增强.实际资料处理表明调平过程具有物理意义、效果明显.     

Three-dimensional inversion of full magnetic gradient tensor data based on hybrid regularization method

Rapid developments in SQUID-based technology make it possible for geophysical exploration to direct measure, inverse and interpret magnetic gradient tensor data. This contribution introduces a novel three-dimensional hybrid regularization method for inversion of magnetic gradient tensor data, which is based on the minimum support functional and total variation functional. Compared to the existing stabilizers, for example, the minimum support stabilizer, the minimum gradient support stabilizer or the total variation stabilizer, our proposed hybrid stabilizer, in association with boundary penalization, improves the revision result greatly, including higher spatial and depth resolution, more clear boundaries, more highlighted images and more evident structure depiction. Moreover, suitable selection of model parameter λ will further improve the image quality of the recovered model. We verify our proposed hybrid method with various synthetic magnetic models. Experiment results prove that this method gives more accurate results, exhibiting advantages of less computational costs even when less prior information of magnetic sources are provided. Comparison of results with different types of magnetic data with and without remanence indicates that our inversion algorithm can obtain more detailed information on the source structure based on rational estimation of total magnetization direction. Finally, we present a case study for inverting SQUID-based magnetic tensor data acquired at Da Hinggan Mountains area, inner Mongolia, China. The result also certifies that the method is reliable and efficient for real cases.     

应用全张量重力梯度数据优化密度和速度模型

重力梯度全张量数据具有高灵敏度反映探测目标局部微弱变化的特点,可以对单一地震数据在建立速度模型过程中的不确定性,尤其是各向异性速度模型建立过程中的精细结构进行补充修正.本文主要研究重震两类数据与各自所反映的物理模型关系以及密度模型与速度模型之间的相互联系和制约关系,从而建立重力全张量数据与地震速度模型间的信息互补关系和模型参数间的解析表达式.在此基础上,提出多参数加权正反演算法流程,逐层异常分离技术和约束条件下迭代反演模型修正方法,并实现模块编程和验证.实验数据和结果表明,重力全张量数据和地震数据多参数融合能够明显提高地震速度建模精度,减小模型解释的不确定性.     

Depth from extreme points method for gravity gradient tensor data

The ‘depth from extreme points’ method is an important tool to estimate the depth of sources of gravity and magnetic data. In order to interpret gravity gradient tensor data conveniently, formulas for the tensor data form regarding depth from the extreme points method were calculated in this paper. Then, all of the gradient tensor components were directly used to interpret the causative source. Beyond the g_zz component, also the g_xx and g_yy components can be used to obtain depth information. In addition, the total horizontal derivative of the depth from extreme points of the gradient tensor can be used to describe the edge information of geologic sources. In this paper, we investigated the consistency of the homogeneity degree calculated by using the different components, which leads to the calculated depth being confirmed. Therefore, a more integrated interpretation can be obtained by using the gradient tensor components. Different synthetic models were used with and without noise to test the new approach, showing stability, accuracy and speed. The proposed method proved to be a useful tool for gradient tensor data interpretation. Finally, the proposed method was applied to full tensor gradient data acquired over the Vinton Salt Dome, Louisiana, USA, and the results are in agreement with those obtained in previous research studies.     

基于重力梯度结构张量特征值斜导数边界识别方法及其在南海的应用

边界识别对地质构造解释具有十分重要的意义,其可以指出地下断层、接触带和其他构造单元的边界位置.现有的边界识别滤波器大多数基于重力梯度数据及其水平和垂直导数.然而,这些传统方法具有一定的局限性,对噪音的敏感,且不能有效的均衡深浅异常的振幅,尤其是当测量异常中同时出现正异常和负异常将产生假的边界结果,对后期构造解释带来误导.针对传统方法的缺点,本文提出Tilt-Eigen边界识别方法,利用重力梯度结构张量矩阵特征值通过倾斜角计算结果的最大值实现边界识别.通过理论模型试验,该方法不仅能均衡深部浅部振幅异常的边界,避免引入额外的虚假边界异常,且识别的边界结果更加准确、收敛.将Tilt-Eigen方法用于南海实际重力数据处理,获得了20条比较清晰的边界结果.根据这些边界结果,本文推断红河断裂往ES方向延伸到南海南部区域后,开始朝正南方向延伸,与越东万安断裂相连接;推断出南沙海槽东北部为古南海缝合带,而其西南部并不是缝合带,缝合带位于其南侧的文莱沙巴附近;将南海分为8个地质构造单元.

     

基于协同克里金方法的重力梯度全张量三维约束反演

随着重力梯度全张量测量技术的日趋成熟,重力梯度全张量数据的三维反演技术日益受到重视与关注.全张量数据反演与重力数据反演一样仍然面临着严重的多解性问题.本文将基于地质统计学的协同克里金方法应用于重力梯度全张量数据三维反演,建立了密度约束下的多变量协同克里金联合反演方程,以降低反演的多解性.模型试验表明密度信息的加入能够有效降低反演的多解性,提高反演结果的分辨率,尤其是纵向分辨率能够得到显著提高.最后对美国德克萨斯州一个岩丘区所获得实际资料的应用表明了本文方法的实用性.     

一种磁张量探测系统载体的磁张量补偿方法

针对磁张量系统载体产生的磁张量值对系统测量精度产生很大影响的问题,以及现有磁补偿模型存在非线性、分体式和参数多的问题,提出一种磁张量系统载体的一体化线性磁张量补偿方法.分析了载体硬磁材料产生固有磁张量值和软磁材料产生感应磁张量值的微观机理,并推导了相应的数学表达式,结合固有磁场影响和感应磁场影响建立了载体磁张量补偿模型.模型中含有20个载体磁张量补偿系数,对模型求解得到补偿系数,结合三分量磁场测量值即可达到对载体磁张量的补偿.实测实验表明,磁张量补偿方法计算得到的载体磁张量值与载体实际产生的磁张量值仅差32 nT/m,可以有效完成对磁张量系统的载体磁张量补偿.