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。     

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。     

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256x256x15个长方体模型的地下半空间内选取32x32x15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1024x1024x15个长方体模型计算时间约为32min,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。     

应用三角元法计算垂直圆柱体的重力异常

在重力正演计算中垂直圆柱体是一个较为简单，而又有较大实用价值的模型。但至今为止，还无法用解析公式计算出来，这就大大地限制了该模型在重力异常解释中的应用。这里利用效果较好的三角元法来计算垂直圆柱体模型，同时还提出了合理的计算方案，编写出较完善的程序，因而获得了高精度的计算结果。     

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.     

基于OpenMP的重力张量并行正演

重力张量是重力位的二阶空间导数,对密度体的变化和细节部份反映更为灵敏.对于复杂的重力密度模型来说,张量的解析公式是很难推导的.为了模拟这种情况,将复杂模型进行有限元剖分,计算每个单元的重力异常对测点张量的影响,最后叠加得到整个复杂模型在测点处的重力张量.采用Delaunay四面体非结构化网格对密度体进行剖分,经分析表明,这种剖分方式具有较高的精度.有限元剖分的方式拟合复杂形体缺点之一是计算量比较大,而并行化能有效解决这个问题.这里基于OpenMP并行模型编写了重力张量并行正演程序,分析了不同情况下并行的执行性能,为大规模复杂模型的重力张量正演提供了一种并行策略和思路.     

基于场源内部理论的井中重力正演方法研究

井中重力测量是通过在一系列井中测点停放井中重力仪从而探测重力随深度变化(即重力垂直梯度)的一种井中地球物理方法,已经成功地应用于油气勘探,储集层评价,储层监测及流体性质识别等方面。井中重力测量与传统重力测量相比,最大优势在于它可以无限地接近场源,但当井中重力仪深入到场源内部时,由于测点与场源点距离为"0"而使基本重力公式失效,因此这里提出一种基于场源内部理论的井中重力正演方法,分别实现了二维和三维的数值计算,并设计模型验证了该方法的有效性。     

基于OpenMP的重力张量并行正演CSCD

重力张量是重力位的二阶空间导数,对密度体的变化和细节部份反映更为灵敏。对于复杂的重力密度模型来说,张量的解析公式是很难推导的。为了模拟这种情况,将复杂模型进行有限元剖分,计算每个单元的重力异常对测点张量的影响,最后叠加得到整个复杂模型在测点处的重力张量。采用Delaunay四面体非结构化网格对密度体进行剖分,经分析表明,这种剖分方式具有较高的精度。有限元剖分的方式拟合复杂形体缺点之一是计算量比较大,而并行化能有效解决这个问题。这里基于OpenMP并行模型编写了重力张量并行正演程序,分析了不同情况下并行的执行性能,为大规模复杂模型的重力张量正演提供了一种并行策略和思路。     

提高频率测深正演计算速度的方法

研究提高频率测深正演计算速度的方法是很有意义的,因为正演是反演的基础,正演计算的精度和速度决定了反演的精度和速度,因此本文提出了一种在保证计算精度前提下提高频率测深正演速度的方法,并对该方法的数学含义作出讨论。     

异常压力与AVO异常正演模拟

在建立正演压力模型的基础上,讨论了孔隙压力从异常低压递增到极限压力的过程中,在游离气饱和度为20％时,游离气在孔隙中分别以均匀分布和块状分布这二种情况存在,利用理论模型Biot—Geerstma—Smith方程分别算出纵波和转换横波的速度。然后分析异常压力的变化对P波、PS波反射系数的影响,以及由此产生的AVO异常,并且得出可以用AVO曲线来预测异常高压的结论。     

台阶(断层)模型重力异常正演计算的一种新算法

传统的台阶模型重力异常正演公式会随着台阶倾斜面与水平面夹角的变化而产生畸变现象。为克服这一局限性,在前人推导台阶模型重力异常正演表达式的基础上,重新对台阶模型重力异常正演公式进行了理论推导,得出全新的台阶模型重力异常正演公式,并证明传统公式仅为新公式的特殊情况。模型实验证明新的正演公式有效克服了传统正演公式产生畸变的问题。     

界面位场异常的快速正反演计算及其应用

文章推导了快速计算界面位场异常正、反演公式，其原理及性质与R.L.Parker1972－1974提出的基本一致。但符合通常习惯，便于应用。推导途径与Parker有所区别，公式有所不同。迭代反演采取另一种形式，改进了收敛效果。此方法经理论模型验证，效果良好，并有应用实例。     

二度体的重力张量有限元正演模拟

介绍了重力梯度张量,并将有限单元法应用于二维重力梯度张量的正演计算.为了验证有限元正演方法的精度,对截面为矩形的两个二度体组合模型进行有限元正演模拟,结果表明正演曲线与理论曲线形态一致,拟合情况好.通过对截面形状不规则、密度分块均匀的二度体进行正演模拟,说明有限元法可通过网格剖分来逼近不规则目标体的边界,并对剖分单元赋予不同的密度值来实现对复杂二度体的重力张量的正演模拟.     

基于三角元法计算三度体球冠模型的重力异常

提出利用高斯公式将体积分变成包围该积分域的全表面积,应用一系列三角形拟合计算表面,然后通过格林公式把对每个三角形的面积分变成对三角形每边的线积分之和的三角元法来计算三度体球冠模型重力异常,同时给出了合理的计算方案。计算了均匀密度球冠模型和非均匀密度球冠模型在水平地表面的重力异常,得到了2种模型的平面异常图。最后通过选择均匀密度球体作为误差对比的对象进行误差分析,验证了该方法的可行性以及计算结果的可靠性。     

重力高阶导数的正演研究

重力勘探作为一种位场勘探方法,由于体积效应或异常叠加效应,资料的解释往往精度差,也难以深度定位。因此,资料处理解释中的一个主要工作就是进行异常分离,以便突出异常的有用信息,区分不同异常源。高阶导数作为其中一种方法,能分离叠加异常,突出浅而小的地质体。