全张量磁梯度数据的斜导数特征值边界识别方法研究

本文提出了一种全张量磁梯度数据的斜导数边界识别方法,该方法利用全张量磁梯度数据定义了北向斜导数、东向斜导数和垂向斜导数.模型试验表明,北向和东向斜导数无法有效识别磁性异常体边界,异常形态复杂虚假异常较多,而垂向斜导数在高纬度斜磁化或者垂直磁化条件下可以清晰而准确得识别地质体的边界,具有一定的深度识别能力.与现有磁张量梯度的边界识别方法相比,识别效果好,可以有效均衡不同深度地质体的响应.将上述方法应用于大兴安岭地区实测航磁三分量数据转换得到的全张量数据,获得了研究区浅部磁性体的分布,并与三分量数据进行联合解释,取得良好的地质效果.     

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.     

磁总场梯度方法探测废弃炸弹

为了探测二战时遗留的地下废弃炸弹,我们开展了磁总场梯度探测模拟实验.在此基础上探讨一些确定磁性体位置和范围的数据处理技术,如自适应化极、垂直二阶导数、三维解析信号及欧拉反褶积反演计算等.将这套数据采集的方法、数据处理的方法运用到实际的废弃炸弹探测中去,取得了一定的效果.研究表明:梯度磁测对于探测地表浅而小的磁性体效果较好、速度快,其数据采取自适应化极方法、垂直二阶导数的方法基本能够确定废弃炸弹的位置及个数,同时采用三维解析信号的数据处理方法能够确定废弃炸弹的方向,采用欧拉反褶积的方法能够确定废弃炸弹的埋藏深度.     

基于三维构造张量的位场边界识别滤波器

地质体构造边界位置的确定是位场数据解释中的一项重要工作,现有很多基于位场梯度张量数据的边界检测滤波器,但存在识别边界位置模糊且无法均衡深浅地质体异常的缺点.本文定义了位场数据的三维构造张量,并提出基于位场构造张量的边界滤波器.为了同时显示不同振幅异常的边界位置,对新定义的滤波器进行归一化处理.在高阶均衡滤波器的计算中需要计算位场的垂向高阶导数,本文引入一种计算的稳定算法,基于拉普拉斯方程利用位场水平导数求解垂向导数,可减小垂向导数计算中产生的误差.将定义的滤波器应用到合成的重磁数据中证明了新方法相比传统的滤波器能更加清晰、准确地圈定边界位置,而且针对同时含有正负异常的地质情况,可避免产生额外的错误边界.最后将新的滤波器应用到实测的重磁数据的解释中,结果显示基于构造张量的滤波器可更准确清晰地划分出断裂的边界位置,发现更多的构造细节.     

基于张量不变量的航空重力梯度数据快速成像方法（英文）

航空重力梯度数据包含更多的目标体短波长信息,本文针对梯度数据的目标体空间位置及物性参数开展快速解释方法研究。首先,分析了张量不变量在场源参数反演中的优势,并提出基于不变量的归一化快速成像方法,通过成像结果的局部最大值位置快速地完成目标体空间位置参数的估计。基于理论模型分析了张量不变量的特点及成像方法在简单模型中的应用效果。其次,为了分析成像方法在复杂模型条件下的应用效果,采用含噪异常数据、临近目标体叠加异常、深浅目标体异常定量分析该方法的适用性,理论模型模拟结果表明本文方法的成像结果对目标体空间位置具有较好的反演效果。最后将本文方法应用到Humble盐丘对应的重力异常数据中,成像结果有效地反演出目标体的水平及深度方向的展布分布,验证了本文方法的实用性。     

磁异常模量垂向一阶导数的特征及应用

磁异常转换模量(magnitude magnetic transforms,简称MMTs)相比传统的数据处理方法如化极、总梯度模等,其产生的异常更接近实际磁性异常体的水平位置,以便进行磁法解释.本文基于转换模量,提出了磁异常模量的垂向一阶导数的处理方法.进一步分析模量垂向一阶导数的特征可知,对于2D异常体其完全不依赖于...     

基于航磁垂向分量的深度识别技术研究与应用

本文提出了一种基于航磁垂向分量数据提取磁性场源体深度的方法.从垂直磁化条件下球体模型垂向分量的正演理论出发,给出了利用垂向分量极大值获取异常体埋深的关系式,并在此基础上推导了约束条件下垂向分量深度识别关系式.该关系式简化了场源深度识别的复杂度,充分利用先验信息且无需进行复杂反演运算,能够较为精确地计算异常体的埋深,为磁性场源体深度的提取提供了一种新的解决方案.理论模型试验证明,利用本文提出的深度识别方法进行深度估算的相对误差绝对值均小于1%,相较于常规的垂向分量极大值方法具有更高的估算精度.将该方法应用于中国北部某地区实测航磁垂向分量数据,获取的深度结果与钻孔资料相一致,深度相对误差绝对值小于10%,验证了本文方法对于实际资料的有效性.     

归一化总水平导数法在位场数据解释中的应用

本文提出归一化总水平导数法,通过对总水平导数进行空间归一化计算实现了异常体水平位置和深度的估计,此外还推导出基于归一化总水平导数的欧拉反褶积法来估算地下地质体的空间位置,两种方法反演结果的相互验证可有效地提高反演结果的可信度.理论模型试验证明空间归一化总水平导数法和归一化总水平导数欧拉反褶积法均能有效地完成异常体的水平位置和深度的估计,所获得的位置参数与理论值相一致.在利用归一化总水平导数法进行磁异常解释时,对数据进行化磁极计算可得到更加准确的结果.将其应用于实际航磁数据的解释,获得了岩脉的大致分布特征.     

应用磁视散度及磁源重力异常确定低磁纬度地区磁性体分布-以哥伦比亚普图马约盆地为例

低磁纬度地区受斜磁化的影响,用常规方法很难准确确定磁性体的平面分布特征.为了研究位于低磁纬度地区普图马约盆地的磁性体分布特征,本文根据场的散度原理,假定磁△T异常为具有一定方向的矢量场,其方向与磁化方向一致,导出了磁△T异常视散度的计算方法;根据磁位与引力位的关系,在频率域中通过磁△T异常求取了磁源重力异常,并尝试利用拉普拉斯方程计算磁源重力异常垂向二阶导数.本文设计理论模型讨论了磁△T异常视散度、磁源重力异常垂向二阶导数的特征与磁性体平面分布特征的关系,证明了上述方法的有效性.进而利用上述方法推测了普图马约盆地磁性体的平面分布特征,结果表明:应用磁视散度及磁源重力异常确定的普图马约盆地磁性体分布与实际地质特征吻合较好,取得的成果对普图马约盆地相关地质研究及对低磁纬度地区的磁性体的确定有一定的参考意义.     

基于ANSYS全空间直流电法异常体正演模拟

利用直流电法技术在探测煤矿岩层富水性时,顶板或者底板的低阻异常体彼此容易引起旁侧干扰,传统的数据处理过程并没有对其处理,致使成果图中出现一些假异常,给解释工作带来很大困难.为了准确探查目标区,本文基于以上问题,利用ANSYS软件自带的APDLP模块进行编程,建立全空间环境下不同位置异常体的三维模型,使用三极装置模仿现场数据采集,提取模拟数据并成图,得到不同位置异常体电阻率变化曲线,分析电阻率曲线变化特征,剔除旁侧干扰,为准确探测目标区岩层富水性打下基础.     

Determination of magnetic cloud parameters and prediction of magnetic storm intensity

A program for identifying magnetic clouds in patrol satellite data, which recorded the interplanetary medium parameters near the magnetosphere, has been developed based on the cloud model in the form of a force-free cylindrical flux tube. The program makes it possible to also determine the entire magnetic field distribution in a cloud that approaches the Earth, using the initial satellite measurements. For this purpose, a model cloud (which has the maximal correlation coefficient with an analyzed cloud with respect to three magnetic field vector components and minimal rms deviations of the magnetic field and velocity components) is selected from the preliminarily created database including 2 million model clouds. The obtained magnetic field distribution in a cloud will make it possible to predict the intensity of a magnetic storm that this cloud will cause.     

日面方位磁场扰动和行星际磁场螺旋结构

文采用球坐标下2.5维理想MHD模型,对日球子午面内方位磁场扰动的传播进行数值模拟,重点分析它对行星际磁场螺旋角的影响. 本文认为,观测到的行星际磁场螺旋角大于Parker模型的预言值,是太阳表面不断向行星际发出同向方位磁场扰动的结果;太阳较差自转在太阳内部产生的方位磁场为这类扰动提供了源头. 模拟结果表明,采用持续时间等于周期的十分之一、扰动幅度为103nT量级的正向方位磁场扰动,就可使1 AU处行星际磁场的螺旋角增加2°左右,与有关观测结果相符. 模拟结果还表明,上述方位磁场扰动对日球子午面内的太阳风特性和磁场位形的影响基本上可以忽略.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.     

Fractals and magnetic storm

Fractal theory is applied in a quantitative analysis of geomagnetic storms. Fractal dimensions (D) of the attractor for storm data from the Beijing observatory (40.0°N, 116.2°E) using several time intervals are calculated. A maximum value of 1.4 has been obtained for a geomagnetic storm; on quite days the dimension is only slightly larger than 0.5. Data from two storms are analyzed here. Results show that a combination of both D and the magnetic index, k, can perhaps describe the degree of solar disturbance better than the single parameter k.     

Small-scale magnetic buoyancy and magnetic pumping effects in a turbulent convection

We determine the nonlinear drift velocities of the mean magnetic field and nonlinear turbulent magnetic diffusion in a turbulent convection. We show that the nonlinear drift velocities are caused by three kinds of the inhomogeneities; i.e., inhomogeneous turbulence, the nonuniform fluid density and the nonuniform turbulent heat flux. The inhomogeneous turbulence results in the well-known turbulent diamagnetic and paramagnetic velocities. The nonlinear drift velocities of the mean magnetic field cause the small-scale magnetic buoyancy and magnetic pumping effects in the turbulent convection. These phenomena are different from the large-scale magnetic buoyancy and magnetic pumping effects which are due to the effect of the mean magnetic field on the large-scale density stratified fluid flow. The small-scale magnetic buoyancy and magnetic pumping can be stronger than these large-scale effects when the mean magnetic field is smaller than the equipartition field. We discuss the small-scale magnetic buoyancy and magnetic pumping effects in the context of the solar and stellar turbulent convection. We demonstrate also that the nonlinear turbulent magnetic diffusion in the turbulent convection is anisotropic even for a weak mean magnetic field. In particular, it is enhanced in the radial direction. The magnetic fluctuations due to the small-scale dynamo increase the turbulent magnetic diffusion of the toroidal component of the mean magnetic field, while they do not affect the turbulent magnetic diffusion of the poloidal field.     

火星感应磁场模型及其磁力线分布

本文利用火星具有电离层而无内禀磁场的特点以及它与太阳风相互作用的性质,通过适当的假设,建立了火星感应磁场模型.此模型建立如下,利用电流连续的特性: Δ·j=0 (j为感应电流)以及对火星磁层中的电流体系分布的合理假设给出电流,并由毕奥-萨伐尔定理得到火星周围的磁场强度的表达式;利用我们自编的磁力线跟踪程序由求得的磁场强度得到火星周围的磁力线分布.我们发现:利用此火星磁场模型得到的火星周围的磁力线分布与卫星观测的结果以及其他方法得到的结果符合的很好.     

Grain size dependent potential for self generation of magnetic anomalies on Mars via thermoremanent magnetic acquisition and magnetic interaction of hematite and magnetite

Early in the history of planetary evolution portions of Martian crust became magnetized by dynamo-generated magnetic field. A lateral distribution of the secondary magnetic field generated by crustal remanent sources containing magnetic carriers of certain grain size and mineralogy is able to produce an ambient magnetic field of larger intensity than preexisting dynamo. This ambient field is capable of magnetizing portions of deeper crust that cools through its blocking temperatures in an absence of dynamo. We consider both magnetite (Fe₃O₄) and hematite (α-Fe₂O₃) as minerals contributing to the overall magnetization. Analysis of magnetization of magnetic minerals of various grain size and concentration reveals that magnetite grains less than 0.01 mm in size, and hematite grains larger than 0.01 mm in size can become effective magnetic source capable of magnetizing magnetic minerals contained in surrounding volume. Preexisting crustal remanence (for example ∼250 A/m relates to 25% of multi-domain hematite) can trigger a self-magnetizing process that can continue in the absence of magnetic dynamo and continue strengthening and/or weakening magnetic anomalies on Mars. Thickness of the primary magnetic layer and concentration of magnetic carriers allow specification of the temperature gradient required to trigger a self-magnetization process.     

基于全卷积神经网络的磁异常及磁梯度异常反演

地球物理反演问题具有病态性、不适定性,传统的线性反演方法面临着次优逼近和初始模型选择等挑战,为了提高磁场数据反演的精度,受深度学习卓越的非线性映射能力的启发,本文提出了一种基于全卷积神经网络的磁异常及磁梯度异常反演方法.文中首先提出了一种基于网格点几何格架的磁异常及磁梯度异常的空间域快速正演算法,这为本文全卷积神经网络...     

Mesozoic magnetic lineations and the magnetic quiet zone off northwest Africa

An extensive compilation of recently acquired geophysical reconnaissance data has allowed the Mesozoic magnetic lineations (The Eastern Keathley sequence) to be identified and mapped in detail for the area off northwest Africa lying between Madeira and the Cape Verde Islands. These anomalies were generated as one limb of a symmetric spreading center (Paleo Mid-Atlantic Ridge) from about 107 to 153 m.y.B.P. Offsets in the lineation pattern serve to identify fracture zone traces whose trends are approximately east-west. The seaward boundary of the marginal quiet zone does not precisely define an isochron due to the presence of a variable width transition zone of intermediate amplitude magnetic anomalies. Crust underlying the marginal quiet zone was generated, at least in part, during the Jurassic, Graham normal polarity epoch. The quiet zone boundary is not offset significantly on opposite sides of the Canaries lineament as previously suggested. A possible counterpart of the U.S. east coast magnetic anomaly is observed in some areas near the shelf/slope break of Spanish Sahara and Mauritania. The presence of relatively high-amplitude (but not-correlatable) magnetic anomalies seaward of the Mesozoic sequence and presumably generated during the Cretaceous, Mercanton normal polarity epoch remains a paradox.     

巴基斯坦Bahawalpur黄土岩石磁学特征及磁化率变化机制研究

风成黄土是陆地上分布最广泛的沉积物之一,记载了各种古气候演化信息.目前巴基斯坦的黄土研究甚少,磁化率与气候对应的变化机制研究尚未开展.本文对位于巴基斯坦印度河平原Bahaw alpur地区新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的岩石磁学研究,结合粒度和漫反射光谱(DRS)数据,讨论巴基斯坦黄土的磁化率变化机制.实验结果显示:...