航磁异常总梯度模反演方法的实用化改进及软件研制

通过采用网格数据文件按列与分块随机存取技术,使得大数据量网格位场异常总梯度模的计算及数据极值点的自动搜索和连续追踪反演成为可能;提出自动搜索出总梯度模网格数据极大值点后沿异常走向方向连续追踪相邻极大值点串的做法,所获极值点串的连线能够更直观和有效地反映磁性或密度地质体与构造边界(或中心)的水平位置.经实用化改进研制的反演软件,其模型及实际数据计算均获得较好的预期效果.     

高密度电法与微动技术组合在岩溶塌陷分区中的应用分析——以广西来宾吉利塌陷为例

为了验证物探技术在岩溶塌陷调查中的应用效果,本文于广西来宾市吉利村开展了高密度电法和微动技术野外探测研究。结果表明:高密度对称四极电测深能直观地反映第四系覆盖层的厚度和低阻异常的深度,微动技术能定性地判定地下暗河和岩溶破碎带在地表的平面投影,将两种方法相结合能更加准确地圈出塌陷,以及引起塌陷的溶洞、地下河、断层破碎带及软土分布范围。地下暗河或岩溶破碎带在高密度联合剖面法上反映为低阻正交点异常,极距为45 m时正交点附近电阻率值约为250 Ω?m;在微动H/V比值谱上反映为H/V极大值异常,极大值特征频率在2~6 Hz之间。依据2测线上的高密度电法和微动异常显示,圈出了两个易塌陷区,经对其中的一异常进行钻探验证,异常区覆盖层下42 m 厚的灰岩地层中钻遇溶洞8个,其中最大的高达5.7 m。      

基于重磁数据梯度比值的深度学习技术实现场源位置反演方法

场源中心位置的计算是重磁数据反演的主要任务之一,现主要通过异常与场源位置之间的数学物理方程来估算地质体的位置.为了快速、准确获得地质体的位置信息,提出基于重磁梯度比值的深度学习技术实现场源位置的获取;其利用深度学习技术所建立的重磁梯度比值水平分布与地质体埋深、构造指数的关系,快速实现异常场源位置计算,且提出利用多个值的相互关系来更加准确、稳定地计算出地质体的信息.该方法可以计算复杂地质体的中心位置,且避免了以往线性方程反演方法需对结果进行筛选的复杂过程,对于存在剩磁的磁异常则采用解析信号的深度学习方法来进行位置反演.理论模型试验证明利用梯度比值的深度学习方法可以准确获得地质体的深度,且通过对比更多点的深度学习计算结果发现,采用多个不同比例极值点可以减弱噪声带来的干扰,从而得到更加准确的位置.最后将该方法应用于实测磁异常的反演工作,获得了地下磁性物体的中心位置,且计算结果与欧拉反褶积法相接近,因此该方法具有良好的实用性.      

基于样本数据的红土型铝土矿定量遥感建模与反演研究

定量遥感找矿是遥感大数据在找矿应用中的一项前沿技术。本文采用多元回归分析方法,通过对多组不同数量地表铝土矿样本进行遥感建模与反演实验,探索样本量对定量遥感建模的影响。实验中,首先以地表采样获得的Al2O3、SiO2含量分析结果作为样本数据,再根据样本位置从Landsat 8遥感数据中分别读取1~7个波段反射率数据,然后利用SPSS软件,将Al2O3、SiO2含量与相应的1~7波段反射率进行多元回归分析,并分别建立Al2O3、SiO2含量遥感定量反演模型。为了得到最佳反演模型,随机选出6批不同数量的样本进行建模实验,每批样本大约2/3用于建模,其余1/3用于模型检验。实验结果表明:随着样本量增加,模型的判定系数(R2)均呈先快速升高后缓慢下降的趋势,反演结果的均方根误差则与之相反。当样本量为50左右时,判定系数取得极大值,均方根误差取得极小值,总体具有偏态分布特征。最后,利用遥感影像对样本量为50时建立的模型进行反演验证,研究区地表Al2O3、SiO2含量的反演结果与实际情况吻合得很好,从而证实了该建模方法具有可靠性,可以进一步推广使用。     

遗传算法在起伏地形下磁异常反演的应用

实际的地面磁法勘探往往是在山区进行,所测得的磁测结果也是沿地形起伏分布,这样往往会对磁异常曲线形态产生畸变,因此在起伏地形条件下,对磁测结果进行必要的反演,将会更明确地下目标地质体的位置与形态。本文首先模拟在水平条件下板状体的磁异常剖面曲线,检验算法的正确性,然后模拟在起伏地形下板状体的磁异常剖面曲线,并应用遗传算法对所得异常曲线进行反演并讨论其可行性,加入噪声并对其反演,讨论算法的抗干扰性,最后将其应用至实际找矿项目中。反演的结果表明,该方法在实际应用中具有一定参考作用。     

速度层析成像正反演技术研究

利用层析成像的基本原理对地质异常体进行速度层析成像正、反演研究,计算结果可以确定出地质模型中速度异常体的大小、位置和慢度值等物性参数。首先通过建立正演模型,将含有异常体的模型区域剖分成规则的矩形网格,在区域两边的钻孔中分别安置发射和接受装置,采用多点发射、多点接收的方法获得已知地质条件下的每条速度射线的走时值,而后根据线性回归的原则对所得的时间数据加入20%的噪声,采用医学中成熟的ART算法进行模型的反演计算,计算表明反演结果与正演模型十分地逼近,计算精度和速度都能达到满意的效果。     

倾斜台阶重力异常灰色反演

迄今为止,想直接利用某一种重务异常曲线求解台阶是类隐 伏地质体的物性和几何参数是十分困难的,一般只能从异常曲线特征上作定性分析,详细分析了倾斜台阶△ｇ重力异常的理论公式及其特下点列的性质,提出了倾斜台阶的重力异常、规范特征点春序列以及差比变换等新概念,建立了直接利用△ｇ曲线反演倾斜台阶全部未特点及其序以及差比变换街等概念,建立了直接利用△ｇ曲线反演中队全部未知参数的一种新解法－规范特征点序列灰关联     

最小结构磁化率成像反演方法在水下目标探测中的应用

磁测技术对发现和确定水下目标十分有效,已被广泛用于探测水下沉船、水下掩埋管线、电缆和其他(电)磁性物体.然而,水下目标往往具有较强的剩磁与退磁特点,影响了定性解释结果和定量计算精度.为了更精准地确定和刻画水下目标的位置与形状,以磁异常模量数据为基础,采用最小结构模型进行磁化率成像反演;在模型试验中采用了L₁范数和L₂范数分别进行反演,并且对两者结果进行了对比分析,结果显示L₁范数反演结果具有更为规则与清晰的边界,而L₂范数反演结果则相对更为平滑.因此,对于常见水下目标磁测,L₁范数反演更适合.以港珠澳大桥沉管隧道磁测数据为例,基于磁异常模量的最小结构模型反演了水下沉管的埋设状态,其平面位置、宽度和埋深具有较好的精准度.因此,本方法能够基于磁测数据更加精细地计算水下掩埋目标的位置和规模,具有较强的实际应用价值.      

基于DCT的重力归一化总梯度及相位在识别断裂构造中的研究与应用

区别于传统的别列兹金(V.M.Berezkin)法(即傅立叶级数法)和傅立叶变换法,提出在位场转换时采用离散余弦变换(DCT)计算重力归一化总梯度和归一化相位,并把二者结合起来研究断裂构造.分别研究了比较典型的无限延伸铅垂台阶、有限延伸铅垂台阶和正断层模型的GH场和相位特征,模型实验证实了方法的可行性和有效性.得出了寻找地质体断裂的空间位置和水平尺度的规律:在断裂处GH场有极大值圈闭,相位发生突变;多个断面相位有多个突变,两个突变点之间的水平距离反映地质体的水平尺度;不同深度相位突变点之间的连线大致反映了断裂的倾向.将研究方法应用于兴凯-虎林线剖面异常数据处理中,根据该线GH场和相位特征,划分出13条断裂.     

用分解曲线法解二度水平圆柱体及球体磁异常反问题

本文利用二度水平圆柱体，球体主剖面上两个磁异常零值点坐标与它们之间距离间的关系，导出求取磁性体中心在地表的投影点即坐标原点位置的公式，将分解曲线法用于求这两种磁性体的中心埋深及半径，从而完善了规则磁性体磁异常反演中这一简便有效的方法。     

基于可控源电磁法阻抗信息的有限内存拟牛顿法三维反演

本文研究了利用阻抗信息进行可控源电磁勘探有限内存拟牛顿法三维反演的技术。首先用理论模型来验证有限内存拟牛顿法反演的准确性和可行性。观测参数为复阻抗Z_xy分量,采用交错网格有限差分方法计算模型响应,反演采用有限内存拟牛顿法。数值模拟结果表明：有限内存拟牛顿法反演迭代速度较快,每4 min迭代一次,拟合差由146.00下降到1.78,收敛稳定;异常体的位置与理论模型吻合较好,有效地验证了有限内存拟牛顿法可控源三维反演的正确性。为了进一步验证该方法的实用性,将其应用到隐伏钼矿可控源电磁勘探工作中。工区的反演结果显示：在工区北西段深部存在高阻异常,其上为低阻异常。截取过钻孔的3号测线发现,-500~-100 m的位置表现为低阻,东侧存在向上涌起的高阻。推测此低阻为矿化蚀变带,延伸较深。该异常与钻探资料揭示的钼矿脉一致,证明了反演结果的准确性。因此,利用可控源观测得到的阻抗信息进行有限内存拟牛顿法三维反演,可以获得可靠的三维电阻率分布。     

利用实测重力垂直梯度反演长白山地区一剖面的深部构造

针对重力梯度高分辨率的特点,利用在长白山地区实测的重力垂直梯度数据,采用梯度空间参量图反演其深部构造。台阶模型试验表明: 重力梯度空间参量图能给出构造倾角和倾面的信息,结合重力梯度剖面和梯度空间参量图可以构建出地下构造的几何模型,进而对一些复杂构造进行解释。通过对比实测布格重力异常和实测重力梯度异常,重力梯度比重力异常的分辨率更高; 将梯度法应用到实测重力梯度数据的处理中,结果表明: 该方法对确定密度变化界面的水平位置和深度具有非常好的效果。     

规则体重力异常余弦变换谱特征及反演

提出利用余弦变换,研究规则体重力异常谱特征及反演方法。推导出球体、无限长水平圆柱体、无限和有限延伸垂直台阶的重力异常余弦变换谱及反演表达式。球体与无限长水平圆柱体的余弦变换谱相似,无限延伸垂直台阶的变化很尖锐,有限台阶的表现为上、下有规律的跳跃。在模型反演算例中,选择了适当的采样间隔和“趋势镶边”法,反演的圆柱体线密度和轴心深度误差分别为0.25%和3.8%。     

三分量地-孔瞬变电磁法积水采空区探测试验

孔中物探方法是近几年行业研究的热点,考虑到金属矿上应用较成熟的地-孔瞬变电磁法具有径向探测距离远,数据信号不易受地面电磁干扰影响等特点,将其应用到煤矿积水采空区探查领域。采用三维时域有限差分算法对钻孔不同方位的积水采空区模型的总场响应、异常响应进行了数值模拟,总场三分量对积水采空区反映明显,异常场三分量形态组合能判别异常体的方位。采用等效涡流原理,研究了利用异常场三分量来反演异常体的位置、倾角和规模等参数的空间定位算法。通过不同方位的理论模型测试,不同时刻的反演等效电流环大小、位置的组合能反应含水采空区的空间位置及规模。最后在陕北某矿针对已知含水采空区开展地-孔瞬变电磁法探测试验,采集的三分量信号光滑可靠,且异常反应明显,并对不同时刻的异常场三分量数据进行反演处理,反演结果与实际采空区位置和规模基本一致,证明该方法可作为煤矿钻孔中探查积水采空区的有效手段。      

大地电磁三维模型二维反演计算数值模拟分析

设计了多个1D/3D、2D/3D模型进行数值模拟分析,从模型三维响应和二维响应的差异大小和反演结果对比两个方面,分析了利用二维反演解释方法来逼近解释三维地质模型的适用性问题。分析结果表明:在异常体沿走向长度逐渐缩短的过程中,模型的三维特性逐渐增强,采用TM极化模式的二维反演结果基本保持不变,TE极化模式的二维反演结果逐渐产生畸变,表明TM极化模式对模型二维性的要求远远低于TE极化模式,TE/TM联合模式二维反演效果通常介于前两者之间,有时优于TM极化模式的二维反演结果。综合得出:一般条件下采用TM极化模式进行二维反演通常可以较好地重建原始模型,TE/TM联合二维反演结果在与TM极化模式反演结果整体电性特征相似的情况下,其对模型电阻率值的反演优于TM极化模式。     

露天矿台阶对高密度电法勘探影响的实验研究

露天矿边坡稳定性评估是预防边坡事故发生的基本手段之一,物探结论一直作为重要依据被广泛采纳。在露天矿台阶上进行高密度电法勘探时,为研究台阶对勘探结果的影响,本文进行了水槽相似材料模拟实验,研究了待测剖面内的电流场分布。实验结果显示：待测剖面中靠近上下坡面线及清扫平台宽度线的浅部位置电流密度大,且分布均匀;中部位置电流密度变化急剧,且电流密度等高线的形状与台阶形状相似;深部位置电流密度小,变化迟缓;待测剖面上靠近坡底线的位置出现明显的电流聚集效应,台阶地形下的电流密度比在平面地形下的电流密度大,且分布不均匀。这表明应用高密度电法实测时,露天矿台阶会导致中部位置和靠近坡底线位置处的反演成果异常。     

Sting R1 Ip Swift高密度电法长剖面测量方法探讨

通过对Sting r1 Ip Swift高密度电法在前花园金矿区和阿陵河金矿区的应用分析,结果表明勘探线长度大于高密度电法实际探测剖面长度时,可先采用滑动测量或滚动测量两种方法采集数据,再将数据处理融合后进行反演,反演结果为长剖面二维断面图.将其与单条短剖面测量反演结果对比,两种结果反映出的异常在形态上相似、位置上对应,长剖面测量反演图像能够突出强度较高的异常,该方法实现了对整条勘探线上各异常进行强度对比和异常等级划分.     

不同装置瞬变电磁含水异常特征分析

利用不同埋藏深度和倾向的板状体模拟含水裂隙和采空区,通过简单的理论计算,给出了瞬变电磁法的定源回线中心测量和重叠回线装置对该含水地质体的二次场响应特征。理论分析与实测数据表明,定源回线中心测量和重叠回线装置的含水地质体的视电阻率异常特征较大差异,对于含水采空区,前者表现为低视电阻率,后者则显示为高视电阻率;对于含水断层裂隙,二种装置的视电阻率拟断面图均表现为视电阻率等值线的近似直立。另外对于瞬变电磁二次场,定源回线中心测量装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个过零点,过零点两侧二次场的极值大小决定了含水地质体的赋存形态;重叠回线装置会在含水地质体最浅部的地面投影点附近存在一个极小值,极小值两侧二次场的极大值大小可确定含水断层裂隙的倾向。     

2.5D重力双重加权聚焦反演及其应用

针对聚焦反演方法在实测数据应用中存在的趋肤效应和反演结果发散问题,设计应用深度加权和数据加权的双重加权系数灵敏度矩阵,进行核函数处理。通过反演拟合理论正演模型实验,证明了该方法的可靠性。将双重加权系数运用到山东某矿区的实测数据,反演结果清晰地反映出地下异常体的边界和深度,与剖面电阻率结果比较,两者异常位置接近,该方法可反应实际异常情况。     

非线性共轭梯度三维反演在山西河津铁矿音频大地电磁数据勘察中的应用

利用非线性共轭梯度反演方法,对采集到的近正交的两条音频大地电磁剖面数据构成的主阻抗数据集进行三维反演。结果显示,山西省河津市地下结构呈现较明显的三层构造特征,推测第一层高阻异常是侵入岩或变质片麻岩,第二层低阻异常是铁矿富存区,高阻的第三层异常反映研究区的花岗闪长岩基底。根据地球物理电性参数资料,铁矿体为低阻,电阻率<10Ω·m。因此,推测10Ω·m的电阻率等值面大致勾勒出大地电磁反演结果推测的铁矿的成矿有利区。在两条剖面正交位置下方,矿体规模较小;但在2号线60-100号点和3号线476-492号点的下方1 km深的位置附近发现了新矿体。结果表明,利用大地电磁法寻找类似热液型铁矿这类局部异常体,三维反演是获得可靠结果的必要技术手段;即使是剖面性观测数据,也可以进行三维反演,并取得良好效果。