重力及其梯度异常正演的Moving-footprint大尺度模型分解方法

重力及其梯度异常正演计算效率决定了反演的可行性,也是高效构建足量、多样深度学习样本数据的基础。为了进一步提高重力及其梯度异常正演的计算速度,受航空电磁领域“Moving-footprint”快速正演技术的启发,本文在基于网格点几何格架函数空间域快速正演的基础上,提出了一种“Moving-footprint”大尺度模型分解的重力及其梯度异常正演计算方法。此方法在地下半空间内选择观测点正下方一定有效范围的子空间,该观测点异常近似为其对应子空间内长方体单元的异常和,而忽略子空间外长方体单元产生的异常;当观测点移动,其对应的子空间随之移动,从而可以将地下半空间长方体模型进行大尺度模型分解,为每一个计算点所对应的子空间进行正演计算。模型实验表明,在256×256×15个长方体模型的地下半空间内选取32×32×15的子空间进行计算,重力异常及部分梯度异常的相对平均误差小于10%,计算速度提高19倍;文中方法针对1 024×1 024×15个长方体模型计算时间约为32 min,相比已有算法中存在的超常规计算量的瓶颈问题具有显著的计算优势。     

均质多面体重磁异常正演计算表达式的一致性

根据重力位、重力异常、磁位和磁异常公式,应用泊松关系,通过严格的公式推导,给出了重力位、重力异常、磁位和磁异常之间的数学关系,从而使重磁异常正演计算表达式包含于简单的规则之中,揭示出均质多面体重磁异常正演理论的一致性。     

中国境内沿北纬40°剖面的重力异常正演拟合及地质解释

在中国境内沿北纬40°截取了长剖面,对布格重力异常和卫星重力异常进行了正演拟合计算,并结合新的大地构造划分作了初步的地质解释。结果表明:古老的陆核、原地台、地台和地块等稳定地区内部的密度值横向变化小,年轻的褶皱带等活动地区内部的密度值横向变化大。各个构造域边界的地壳消减对接带,布格重力异常反映不明显,而卫星重力异常对应较好。布格重力异常与卫星重力异常的正演拟合结果不同的地区,其地壳和上地幔的密度分布有较大的差异。这些重要结论有助于寻求卫星重力异常与布格重力异常的在机制和应用上的共性与差异,以便达到对两种重力异常的本质有更进一步认识的目的。     

基于深度神经网络的重力异常反演

为解决传统线性反演方法容易陷入局部极小,计算效率低等问题,本文提出了一种基于深度学习的重力异常反演方法.该方法首先构造不同形状的二维密度模型,正演得到重力异常,组成数据集;然后用该数据集训练深度神经网络;最后将重力异常数据输入到训练好的深度神经网络,直接得到反演结果.实验结果表明,该方法能快速、准确地反演出地下异常体的...     

突泉盆地磁性体重力场剥离的方法技术及岩体三维显示

各地层中赋存的岩体可能形成局部重力异常,对重力资料的密度界面反演计算可靠性产生影响,所以在进行反演计算之前去除岩体引起的异常影响,可增强密度界面反演的可靠性.笔者以突泉盆地重磁异常资料为基础,通过重磁异常特征分析,切取多条剖面进行2.5D正反演计算,进而对磁性岩体形成的重力场进行剥离,增加了重力场密度界面反演计算的可靠性;同时构建岩体的三维地质模型,清晰反映岩体的空间分布,为对目标地质体进行三维地质填图方法做了初步探索.     

井中重力矢量数据联合反演研究

井中重力矢量测量可以近距离感知地下目标体,获得地质体不同方向的重力异常特征,提高地下介质的纵向分辨率.这里首先基于点元法实现了井中重力矢量正演,通过模型正演计算,分析了井中三分量重力异常响应特征,然后基于相关性搜索的黄金分割算法实现了井中重力矢量联合反演,通过模型反演分析了井中重力不同分量数据联合反演的效果,验证了反演...     

倾斜台阶重力异常正演计算公式剖析

规则地质体的正演异常是进行实际数据解释的依据,因此其正确性至关重要。现有教材和大部分论文中所列出的倾斜台阶重力异常正演公式在一定条件下会出现畸点,从而对构造模型的数据解释会产生困扰。笔者从台阶的重力积分表达式出发,重新推导了倾斜台阶模型的重力异常正演公式,模型试验表明笔者新推导公式不会出现畸点,这为数据解释提供更准确的基础数据。     

重力资料定位地质体边界问题的探讨

针对重力资料应用于地质体的边界定位问题进行了系统的研究,通过大量二维、三维模型的正演计算,统计分析了重力各异常特征值点边界定位的误差,最后给出了每种方法精确定位边界的应用前提。     

西藏热布喀、申扎地区重力异常解释及成矿远景区预测

重力异常解释主要依据1:25万区域重力调查资料,结合航磁以及区域地质、区域化探等资料,以剩余布格重力异常为基础,划分出82个局部重力异常,包含重力高40个,重力低42个。其中火山岩和沉积岩引起的异常59个;酸性侵入岩和中性侵入岩引起的异常22个;基性岩引起的异常1个。并通过定量计算取得了具有代表性的局部重力异常的产状参数。以重力场反映的构造—岩浆条件和局部异常找矿程度为基础,结合成矿地质环境、化探背景,总结了已知矿点与重力异常的关系,即多金属矿产多分布在石炭系永珠组地层和花岗岩接触带上,对应剩余重力高值异常以及零值线附近和剩余重力异常梯级带上;金矿应选择在推覆构造带内或石炭系地层分布地段,且剩余重力异常表现为高值区。通过以上分析,将该区划分成矿远景区6处。     

西藏热布喀、申扎地区重力异常解释及成矿远景区预测

重力异常解释主要依据1:25万区域重力调查资料,结合航磁以及区域地质、区域化探等资料,以剩余布格重力异常为基础,划分出82个局部重力异常,包含重力高40个,重力低42个。其中火山岩和沉积岩引起的异常59个;酸性侵入岩和中性侵入岩引起的异常22个;基性岩引起的异常1个。并通过定量计算取得了具有代表性的局部重力异常的产状参数。以重力场反映的构造—岩浆条件和局部异常找矿程度为基础,结合成矿地质环境、化探背景,总结了已知矿点与重力异常的关系,即多金属矿产多分布在石炭系永珠组地层和花岗岩接触带上,对应剩余重力高值异常以及零值线附近和剩余重力异常梯级带上;金矿应选择在推覆构造带内或石炭系地层分布地段,且剩余重力异常表现为高值区。通过以上分析,将该区划分成矿远景区6处。     

基于经验模态分解的重力异常分离

根据重力异常水平梯度特性,建立了基于经验模态分解的新型重力异常分离方法。通过不同模型实验对比,发现该方法分离所得异常和模型理论异常能很好地吻合,可进行异常定量划分。实测数据处理中,将该方法与平均对数功率谱分析相结合,所分离出的区域异常可以有效描述研究区的区域地质特征。模型试验和实测数据处理都充分表明该方法所分离出的重力异常基本没有畸变和虚假信息产生,具有良好的实际应用价值。     

用有限元插值法计算区域重力异常

有限元插值法利用区域边界上的少量数据可计算区域重力异常。由于只有区域数据参与插值计算,其结果更准确。通过教学模型实验得出结论:在区域场近似二次或三次曲面的条件下,有限元插值法比最小二乘法计算的区域场更接近真实值。在某盆地的重力资料处理中,用有限元插值法分离出该区的局部重力异常.     

重磁方法在金川铜镍矿东延M-15异常勘查中的应用

M-15磁异常(东湾异常)是国内外学者关注的寻找铜镍矿的重点预测区之一。该异常处于全覆盖区,前人推断它是由超基性岩体引起的。本次采用重、磁方法和已知白家咀子超基性岩体磁异常特征对比,认为M-15系非同源重磁异常,以磁力高、重力低为组合特征,异常体埋深较大,磁异常可能为1200 m以下的超基性岩引起,重力低异常系埋深1 000 m左右的龙首山群元古界基地凹陷引起。这一结论对于扩大铜镍矿源起到了积极的作用。     

青藏高原重力异常与地形高程的负相关校正

针对消除青藏高原重力异常与地形高程呈负相关关系所引起的假异常,提出了均衡校正和残余负相关校正相结合的一套具有可操作性的校正方法,并对青藏高原可可西里地区重力异常数据进行了处理,效果明显,验证了方法的有效性.     

青藏高原布格重力异常匹配滤波分析及其构造意义

利用匹配滤波的方法处理了青藏高原布格重力异常数据。基于重力异常一阶垂直导数的径向平均对数能谱曲线,青藏高原布格重力异常场可分为三层异常场。其中龙木错—双湖构造带在中部重力异常场和深部重力异常场图中都有显现;革吉—改则—错勤—申扎隐伏断裂在浅部和中部重力异常场中都存在。另一个明显的特征是藏北都显示有巨大且平缓的低重力异常圈闭,这与藏北Pn波速较低和Sn波缺失的特征吻合;在藏南存在一系列近东西向展布的重力异常断块。     

利用重力资料识别火山机构——以庐枞盆地为例

以庐枞地区为例,对火山机构中的各类构造现象的重力异常特征进行了归纳,介绍了利用重力资料识别火山构造的方法。     

重力异常AlexNet深度神经网络反演

针对传统反演方法存在的初始模型依赖、计算时间较长等问题,提出了一种新的基于AlexNet深度神经网络的重力异常反演方法。该方法首先借鉴经典的深度神经网络AlexNet设计了一种用于重力异常反演的Alex反演网络(AlexInvNet),接着设计大量密度异常体模型并通过正演计算得到带标签的数据集,然后用该数据集训练AlexInvNet网络,最后将重力异常数据输入训练好的AlexInvNet网络直接得到反演结果。理论模型反演结果表明,该方法相较于全连接网络深度学习反演方法,能够更好地反演出异常体的位置和密度,具有较好的泛化能力和抗噪声能力。实测数据反演结果表明,该方法能有效解决重力异常反演问题。     

划分重磁区域异常与局部异常的一种方法泛克立格法

在重（磁）资料的分析处理中,经常需要划分区域异常与局部异常。本文对用于矿床品位预测的方法—泛克立格法加以改进、完善,使其适合于求重（磁）资料的区域异常与局部异常。根据某点周围若干个信息点上的重（磁）观测数据估计出该点处的区域异常值,而且这种估计是在满足线性、无偏、最小估计方差条件下求得的。从重（磁）观测数据中减去区域异常就可得到局部异常,这就是泛克立格法。它比经常用来划分区域异常与局部异常的方法—趋势分析方法有许多优点。趋势分析方法只是泛克立格法的一个特例。在本文中,作者还提出在小范围内,重力区域异常适合于用一次多项式拟合;而磁法区域异常适合于用二次多项式拟合的观点     

基于重力异常的松辽盆地构造特征识别

为了解决构造识别中多个断层不能同时识别倾向的问题,提出了利用断裂构造重力异常水平导数的分布特征实现的倾向成像技术,即断裂水平导数变化率较小的一侧指示断裂的倾向;由此可直接标识出断裂的特征,避免了以往该类方法复杂的运算。将这种技术应用到松辽盆地的实测重力异常的处理中,获得了松辽盆地的构造特征。松辽盆地东西两侧具有明显的重力异常差异,但已有的电法、地震资料难以揭示这种差异的原因。笔者以地震数据为约束,利用重力数据进行松辽盆地地层界面的反演,获得了莫霍面及以下的界面特征;认为松辽盆地重力异常差异的原因是松辽盆地莫霍面下方10 km存在一个界面,且由于太平洋板块的俯冲造成该界面在松辽盆地发生了较大的起伏,从而呈现异常的变化。     

老挝万象平原重力异常及其地质体特征

老挝万象平原盐类矿层赋存于古近纪古新统塔贡组中,含钾矿物以光卤石为主,少量钾石盐。老挝万象平原全区重力为负值,重力场总趋势为西高东(北)低。重力负异常及重力低是由于新生界厚度大、特别是岩盐厚度大,且白垩系基底埋藏深引起。重力高区域与上述相反,是由于古近纪岩盐厚度小、埋藏浅引起;重力高与重力低之间的梯度带多数是由于岩盐及钾盐层埋深及厚度在重力高到重力低之间埋深迅速变浅,厚度快速增大引起。在万象平原东利用重力异常进行钾盐勘查布置钻孔时,应选择重力负异常区及剩余重力异常图上的重力低或以重力低为主的区域,首批钻孔应布在重力负异常及剩余重力异常图上的重力低的中心附近的梯度带上。即布置在靠近盐背斜中心附近的斜坡上。