本文關(guān)鍵詞： 重磁數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)分析 邊界識(shí)別 深度反演 快速成像 物性反演　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著衛(wèi)星、航空和地面重磁及其張量勘探的綜合應(yīng)用,以及數(shù)據(jù)精度和勘探精度要求的不斷提高,傳統(tǒng)單一尺度的解釋方法精度低、人為干預(yù)多等缺點(diǎn)日益突顯,迫切需要研發(fā)地質(zhì)目標(biāo)體位置及物性的快速、高精度解釋方法。本文從重磁數(shù)據(jù)正演模擬分析出發(fā),采用數(shù)據(jù)分析工具定量分析勘探測(cè)量組合參數(shù)對(duì)目標(biāo)體探測(cè)能力的影響,以及不同測(cè)量場(chǎng)類型和多個(gè)觀測(cè)面高度獲取的多維數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)體解釋結(jié)果的影響規(guī)律;在此基礎(chǔ)上,提出重磁及梯度異常的目標(biāo)體位置、埋深及物性反演的新方法,獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)體三維空間分布及物性特征,從而為地球物理建模提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和可靠的依據(jù)。首先從應(yīng)用角度,針對(duì)地球物理數(shù)據(jù)采集階段,引入數(shù)據(jù)分析工具深度分辨率圖和離散Picard圖分析測(cè)量組合參數(shù)對(duì)解釋結(jié)果的影響,指導(dǎo)反演方法的建立及勘探測(cè)量組合參數(shù)的設(shè)計(jì)。另外,本文利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)重磁異常與梯度異常、多維測(cè)量數(shù)據(jù)與單一觀測(cè)面數(shù)據(jù)目標(biāo)體探測(cè)能力進(jìn)行對(duì)比分析�？臻g域和頻率域數(shù)據(jù)分析技術(shù)顯示梯度異常對(duì)淺部地質(zhì)體具有較高的分辨能力,而重磁異常包含更多的低頻信息。多維重磁數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示多維數(shù)據(jù)可用于反演圖像重構(gòu)的奇異值幅值增加,能夠更好地刻畫地質(zhì)體的三維空間結(jié)構(gòu)。通過(guò)量化不同測(cè)量組合參數(shù)、數(shù)據(jù)類型和空間分布對(duì)地質(zhì)目標(biāo)解釋結(jié)果的影響分析,可以看出建立綜合高精度、多維觀測(cè)張量數(shù)據(jù)的反演方法在地質(zhì)體解釋中具有更大的優(yōu)勢(shì)。本文充分挖掘數(shù)據(jù)中包含的目標(biāo)體信息,強(qiáng)調(diào)多維數(shù)據(jù)的充分利用,綜合更多梯度分量參與反演計(jì)算,進(jìn)而建立快速、高精度、人為干預(yù)少的地質(zhì)體參數(shù)綜合解釋方法體系。目標(biāo)體參數(shù)包括水平位置、埋深及物性分布等。本文從地質(zhì)體參數(shù)解釋展開新方法的研究,建立張量數(shù)據(jù)高精度邊界識(shí)別方法;發(fā)展多維重磁數(shù)據(jù)場(chǎng)源位置快速反演及成像方法;研究幾何參數(shù)優(yōu)化約束的物性反演方法。邊界識(shí)別方法廣泛應(yīng)用于地質(zhì)體水平位置的確定中,傳統(tǒng)方法存在識(shí)別位置模糊及深部構(gòu)造水平位置偏差較大的問(wèn)題。本文利用梯度數(shù)據(jù)能夠更好地反映短波長(zhǎng)信息的特點(diǎn),提出幾種基于梯度張量的地質(zhì)體邊界增強(qiáng)方法。首先對(duì)現(xiàn)有曲率梯度張量特征值邊界識(shí)別方法進(jìn)行深淺模型體異常試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該方法無(wú)法同時(shí)識(shí)別不同幅值異常體的邊界。為了解決這一問(wèn)題,本文提出基于方向梯度張量矩陣特征值的邊界識(shí)別方法,采用垂向?qū)?shù)均衡深淺地質(zhì)體異常并應(yīng)用到合成及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中,新方法可同時(shí)識(shí)別強(qiáng)弱異常的目標(biāo)體邊界,但識(shí)別的邊界位置模糊。為了改善這一問(wèn)題,本文將用于圖像處理的構(gòu)造張量引入到重磁數(shù)據(jù)處理中,定義基于構(gòu)造張量的方向總水平導(dǎo)數(shù)邊界識(shí)別方法,可更清晰地增強(qiáng)邊界位置。通過(guò)合成和實(shí)測(cè)重磁數(shù)據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。另外,為了改善現(xiàn)有方法在深部地質(zhì)構(gòu)造水平位置識(shí)別的偏移問(wèn)題,建立了基于三維構(gòu)造張量邊界識(shí)別方法,綜合利用三維構(gòu)造張量的分量使得邊界位置圈定的更加準(zhǔn)確,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用表明新方法可更準(zhǔn)確的獲得構(gòu)造斷裂的水平位置,發(fā)現(xiàn)更多可靠的細(xì)節(jié)構(gòu)造信息。重磁勘探相比其它地球物理方法縱向分辨率不足,但快速、可靠地獲取目標(biāo)體的深度信息仍是重磁數(shù)據(jù)解釋的重要任務(wù)。針對(duì)現(xiàn)有深度估計(jì)方法存在對(duì)先驗(yàn)信息依賴性強(qiáng)、計(jì)算精度低、計(jì)算復(fù)雜的問(wèn)題,本文建立基于多維數(shù)據(jù)的高精度深度反演方法。通過(guò)理論公式推導(dǎo)提出傳統(tǒng)斜導(dǎo)數(shù)深度估計(jì)方法計(jì)算的改進(jìn)策略,有效地提高了水平分辨能力。為了實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)源類型地質(zhì)體的深度計(jì)算,基于多維重力異常建立廣義斜導(dǎo)數(shù)深度估計(jì)方法,理論模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明該方法可快速、準(zhǔn)確地反演出場(chǎng)源深度和形體參數(shù)。針對(duì)現(xiàn)有解析信號(hào)法大多需要構(gòu)造指數(shù)先驗(yàn)信息或計(jì)算高階導(dǎo)數(shù)的不足,本文提出多維數(shù)據(jù)解析信號(hào)法,建立埋深與構(gòu)造指數(shù)關(guān)于三個(gè)觀測(cè)面高度的計(jì)算關(guān)系式,合成及實(shí)測(cè)磁異常反演結(jié)果證明新方法可在壓制噪聲干擾的同時(shí)獲得可靠的場(chǎng)源幾何參數(shù)。歸一化總梯度方法實(shí)質(zhì)是不同下延深度位置異常解析信號(hào)的歸一化。為了同時(shí)拾取出地質(zhì)體的水平及深度位置特征,本文對(duì)方向總水平導(dǎo)數(shù)濾波器歸一化得到歸一化邊界識(shí)別方法。合成及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用效果表明新方法三維成像結(jié)果指示地質(zhì)體空間位置特征。邊界識(shí)別、深度估計(jì)及成像方法可獲得地質(zhì)目標(biāo)的空間位置,通常將其稱為幾何參數(shù)反演方法,而另一重要的反演以獲得物性參數(shù)為目的。只有綜合了幾何參數(shù)和物性參數(shù)才能完成完整的重磁異常解釋。本文選擇聚焦反演方法求解重磁數(shù)據(jù)物性反演問(wèn)題,簡(jiǎn)單模型試驗(yàn)顯示聚焦反演有效地反演出陡峭邊界地質(zhì)體的物性分布,而不同埋深模型體同時(shí)反演時(shí)較大埋深異常體反演結(jié)果誤差較大。為了提高反演結(jié)果的分辨率,將幾何參數(shù)反演獲得的目標(biāo)體水平位置、深度信息通過(guò)深度加權(quán)函數(shù)及水平梯度加權(quán)函數(shù)約束到物性反演中,有效地提高了反演的橫向與深度分辨率。本文提出的優(yōu)化約束物性反演方法,即將幾何參數(shù)反演獲得的空間位置信息作為先驗(yàn)條件約束到物性反演過(guò)程中,在其它地球物理或地質(zhì)條件缺乏的情況下獲得更可靠的物性分布。本文建立的重磁數(shù)據(jù)地質(zhì)目標(biāo)位置及物性高精度解釋方法旨在充分挖掘數(shù)據(jù)本身包含的異常體信息,更好地描述了地質(zhì)體的空間位置及物性分布特征,合成及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的成功應(yīng)用說(shuō)明方法具有很好的實(shí)用價(jià)值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P631

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本文編號(hào)：1464486