复杂条件二维重力场及重力张量场空间波数域正演方法

随着传感器技术的发展,重力场与重力张量场测量技术发展迅速,为实现地下密度分布精细反演提供了数据保障。正演是反演的基础,解决任意密度分布复杂地质体重力场与重力张量正演高效、高精度计算问题,是实现重力高效、精细反演、人机交互反演解释的关键。针对起伏地形和任意密度分布这种复杂条件下二维重力场及重力张量场高效高精度正演问题,这里提出了一种空间波数混合域正演算法,其关键环节包括:①结合新的矩形二度体组合模型波数域表达式和一维Gauss-FFT算法,提出了一种任意密度分布和起伏地形下重力场及重力张量高效、高精度正演算法;②采用新的二维正演算法,计算观测最高点和最低点之间多个不同高度水平网格重力场及重力张量,结合三次样条插值方法,实现了起伏地形上重力场及重力张量场高效、高精度正演。模型算例结果表明,新方法具有高效、高精度的显著特点。     

基于GPU的任意三维复杂形体重磁异常快速计算

提出了基于图形处理单元的任意三维复杂形体的重磁异常快速正演计算方法.将地下半空间剖分为大小相等规则排列的一组长方体单元,任意三维复杂形体可以表示成很多不同体积和密度(磁性)的长方体的近似组合.用解析方法计算出所有这些长方体在计算点的重力(磁力)异常,并累加求和,就可以得到整个模型体在计算点引起的重(磁)异常值.为了提高近似程度,需将地下半空间剖分得很细,用传统的CPU串行程序计算相当耗时.GPU在处理能力和存储器带宽上相对CPU有明显优势,采用GPU并行算法,可大大提高计算速度.相关试验结果表明,用GPU实现的正演快速算法计算结果正确,效率明显提高,为重磁异常三维物性反演提供了基础.     

地表大回线源在任意层状介质中产生磁场的计算

在地面核磁共振数值模拟中,地下介质中任意一点处磁场快速计算非常重要。作者然对水以状介质,推导出利用递推方法求得任意一层中电磁波的透射和反射系数的简单方法,从而为精确、确定地计算位于地表的大回线源在地下任意一点处产生的磁场创造了有利条件。     

局部重磁场源全方位成像理论概要

本文概要阐述了复杂条件下局部重磁场源全方位成像理论体系的实用价值与学术意义、球坐标系内三度体重磁场球谐级数正演通式、三度体重磁场全方位延拓和全方位反演等。     

复杂形体重、磁异常正演问题综述

总结了复杂形体重、磁异常各种正演方法,并对各种方法所具备的优点和存在的缺点进行了分析说明.据此讨论了复杂形体重、磁异常正演方法将来的发展方向.     

局部重磁场源全方位成像理论概要(续)

作者近年来首创了"复杂条件下局部重磁场源全方位成像"理论体系。在本文中,概要阐述该理论体系中下延有限二度体复重磁场级数正演通式、复场模值全方位延拓和全方位反演等。     

起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演

上接119页 9 反演方法推导中的有关公式 为了对复场展开式作简化表示,将会多次用到2个递推公式,这里预先导出.     

起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演

"起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演"由4篇连续文章组成。第一篇和第二篇阐述复重磁场正演问题,主要采用前苏联学者的方法,在复数域内,严格而简明地推导出了规则二度体及其组合体复重磁场表达式。这些复场表达式与直角坐标系内对应形体重磁场表达式相比,具有非常简单的形式。第三篇和第四篇阐述复重磁场直接反演问题,是本系列文章的核心,从规则二度体及其组合体复重磁场表达式出发,完全在复坐标系内,采用独创的线性化方法,建立起求解中间变量的线性方程组,再结合复高阶方程解法,成功地解决了起伏地形上(或者观测线处于二维场源任意方位甚至封闭时)几乎所有规则二度体重磁场的直接反演问题,推动了重磁场解释理论的发展。     

起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演

"起伏地形上规则二度体复重磁场正演和直接反演"由4篇连续文章组成.第一篇和第二篇阐述复重磁场正演问题,主要采用前苏联学者的方法,在复数域内,严格而简明地推导出了规则二度体及其组合体复重磁场表达式.这些复场表达式与直角坐标系内对应形体重磁场表达式相比,具有非常简单的形式.第三篇和第四篇阐述复重磁场直接反演问题,是本系列文章的核心,从规则二度体及其组合体复重磁场表达式出发,完全在复坐标系内,采用独创的线性化方法,建立起求解中间变量的线性方程组,再结合复高阶方程解法,成功地解决了起伏地形上(或者观测线处于二维场源任意方位甚至封闭时)几乎所有规则二度体重磁场的直接反演问题,推动了重磁场解释理论的发展.     

Forward Modeling of Gravity, Gravity Gradients, and Magnetic Anomalies due to Complex Bodies

On the basis of the results of improved analytical expression of computation of gravity anomalies due to a homogeneous polyhedral body composed of polygonal facets, and applying the forward theory with the coordinate transformation of vectors and tensors, we deduced both the analytical expressions for gravity gradient tensors and for magnetic anomalies of a polygon, and obtained new analytical expressions for computing vertical gradients of gravity anomalies and vertical component of magnetic anomalies caused by a polyhedral body. And also we developed explicitly the complete unified expressions for the calculation of gravity anomalies, gravity gradient, and magnetic anomalies due to the homogeneous polyhedron. Furthermore, we deduced new analytical expressions for computing vertical gradients of gravity anomalies due to a finite rectangular prism by applying the newly obtained expressions for gravity gradient tensors due to a polyhedral target body. Comparison with forward calculation of models shows the correctness of these new expressions. It will reduce forward calculation time of gravity-magnetic anomalies and improve computational efficiency by applying our unified expressions for joint forward modeling of gravity-magnetic anomalies due to homogeneous polyhedral bodies.     

基于泊松定理的重磁异常分析方法及应用

从泊松定理出发进行公式推导和分析,阐述了重磁异常的对应分析3个参数的物理意义,并认为在区域重磁数据解释时,对应分析得到的截距是在去掉感磁背景和与重力异常线性相关部分异常的剩磁异常的贡献,为其应用提供了基础。分析了重磁异常解释中泊松定理的作用,并通过具体的实例分析了基于泊松定理来确定地质体总磁化方向及其在分析火山岩活动中的作用。     

利用DCT法计算重力归一化总梯度

利用重力归一化总梯度方法可以寻找场源位置,通过“两高夹一低”的典型场特征可以检测油气构造,传统的方法主要采用的是别列兹金法（即傅立叶级数法）和傅立叶变换法。利用DCT法计算重力归一化总梯度是最新研究方法。从理论上给出了基于DCT的重力异常转换公式,进而研究了无限长水平圆柱体、三度体非含油气球冠以及储油球冠模型G_H场特征。模型实验证实：随着地质体埋深的增大,谐波数会逐渐减小,G_H场奇点极大值向下移动,且呈现线性衰减的特征;储油球冠G_H场等值线表现出明显的“两高夹一低”的储油气藏典型标志;用DCT法计算的G_H场具有优良的稳定性,而且能够增加向下延拓的计算深度。     

安徽省庐江县泥河铁矿重磁异常特征

[摘 要] 泥河铁矿是应用理论找矿、验证磁异常发现的一处大型铁、硫火山岩型矿床。被中国地质 调查局评为2008 年度十大发现之首,是地质找矿新机制“泥河模式冶矿床。重磁勘探在该矿床的发现和 普查的过程中发挥了重要作用,重磁异常特征倍受关注。泥河铁矿位于鼻状重力高异常区,剩余重力异 常与矿体分布相吻合;原始地磁场以存在△T 负异常为特征,△T 正异常松散、零乱,与周边异常无明显 区别;△T 化极异常强度低,经上延或滤波等信息提取处理后形态较好,与矿体分布一致,是验证和矿床 普查布钻的重要依据,定量反演计算也在矿床普查过程中发挥了作用。     

青藏高原西部重力异常剖面拟合及其地质解释

在青藏高原西部地区沿东经80°和83°选择了2条剖面,在地质资料、物性资料和布格重力异常、航磁异常研究的基础上,结合深部地球物理, 建立了剖面的地质-地球物理模型。通过重力联合人机交互正演模拟,求解地下地质体的模型,并依此对剖面通过地段的地壳结构、断裂带深部特征和构造单元的深部格架进行了解释推断。     

三度体重力矢量的有限单元法正演计算

以重力位在场源内部满足泊松方程为依据,以重力矢量满足第三类边界条件为切入点,推导了与三度体重力矢量满足的边值问题相对应的变分问题,进而利用有限单元法实现了对变分问题的求解.立方体模型试验结果表明:文中提出的新的系数矩阵存储方式较之传统方式能够更有效地节约存储空间,且为利用预条件共轭梯度技术更加快速地求解线性方程组提供了保障;重力矢量的计算精度与边界长度及单元网格的边长息息相关,其计算效率则主要取决于所要计算的节点总数和大型稀疏线性方程组求解算法的优劣;一般情况下,当单元的边长小于场源体边长的1/10、边界长度大于场源体长度的7.5倍时,能够获得理想的结果.     

基于重磁异常的新生代丽水—椒江凹陷基底分布特征研究

丽水—椒江凹陷位于东海陆架盆地西南部,是在中生代残留盆地基础上发育起来的新生代具有典型东断西超特点的断陷,是油气勘探的新区域。区域地质条件复杂、构造叠加、沉积厚度大,地震勘探无法获得较好的反射数据,因此采用面积广、深度大的重磁数据结合地震数据来描述基底构造和火成岩岩性特征,通过重磁数据的阶跃边界识别技术划分区域断裂。丽水—椒江凹陷内断裂呈北东向分布,控制凹陷的形状,且断裂作用使凹陷形成多个小型次凹,断陷特征明显。中—新生代火成岩具有较高的重磁异常,结合质量较好的地震剖面来获得地层、火成岩及岩性分布特征,并建立了多联通域地层的计算公式。区域内中—古生界较为发育,但凹陷内中—新生代火成岩侵入较少,不会对于油气构造造成大的破坏,因此该凹陷具有良好的油气前景。     

重力归一化总梯度及其相位的叠置方法研究

通过理论推导和模型实验证明：将重力归一化总梯度及其相位二者相叠置的方法，用于确定壳内深大断裂的空间位置是准确可行的。在实际资料处理地，将该方法应用于新疆横穿塔里木盆地及其周缘造山带的大红柳滩－老虎台条带域，划分出盆地的边界和多条深大断裂。对各种参数的影响和选择做了深入的探讨。     

基于正演模拟的火山岩重磁响应特征研究:以川西地区二叠系为例

近期的川西地区深层火山岩勘探成果表明该地区二叠系火山岩具有巨大勘探潜力,但目前以地震为主的勘探手段在精细刻画火山岩分布范围等方面尚存在困难,本研究尝试通过重磁方法为火山岩勘探提供更多有利证据。利用川西地区最新的重磁资料,结合现有地质认识分析川西地区重磁物性特征;根据不同模型的重磁正演模拟结果,总结川西地区深层火山岩重磁响应特征。通过实测重磁资料处理,分析研究区断裂分布特征和高磁异常分布规律。研究表明:(1)正演结果显示磁力异常对火山岩的反应敏感,重力异常对断裂构造反应明显,但对火山岩无明显反应;(2)磁力异常对火山岩的刻画能力较为突出,能够识别出厚度大于45 m的火山岩,但对于火山岩埋深、岩性变化的识别存在困难;(3)通过研究区重力异常解译出的断裂构造与研究区已知断裂构造吻合度较高,同时利用磁力异常刻画的火山岩分布情况与现有认识也具有可比性。重磁勘探在四川盆地火山岩勘探中具有重要作用,重力勘探可探明控制火山岩分布的深大断裂的发育情况,磁力勘探能够识别出火山岩平面分布特征,快速圈定有利靶区,进而为火山岩勘探提供有力的重磁依据。     

秦岭造山带中段重磁异常与成矿带的关系

成矿带的展布受地质构造的控制,而地质构造在重磁异常上有明显反映。为了研究秦岭造山带中段重磁异常与成矿 带的关系,该文系统整理、处理了秦岭造山带中段已获得的重磁力测量资料,分析研究了重磁异常的展布特征、推断了研 究区的断裂构造,讨论了结晶基底的起伏特征,并结合区域地质资料及矿床分布资料讨论了重磁场特征及其与地质构造、 成矿带的关系。结果表明,秦岭造山带中段成矿带均分布在重、磁异常梯度带上或几组不同方向异常的交汇部位,尤其在 局部重力高异常范围内及其边部梯度带上矿体富集。这一结果为研究秦岭造山带的地质演化、地质构造（尤其是深部构 造）、断裂分布及下一步的成矿有利区预测提供重要的参考信息。