本文選題：復(fù)雜密度界面　切入點(diǎn)：非線性三維反演　出處：《長(zhǎng)安大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：重力勘探方法是運(yùn)用最早的地球物理勘探方法之一,相對(duì)來(lái)說(shuō)具有經(jīng)濟(jì)、橫向分辨率高、勘探深度大以及快速獲得面積上信息的優(yōu)點(diǎn)。因此,密度界面反演作為了解地球內(nèi)部圈層構(gòu)造的一種重要方法,長(zhǎng)期以來(lái)都是重力學(xué)研究的主要內(nèi)容。密度界面反演方法的研究不但可以更好的解決地質(zhì)體界面的起伏變化,在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源和能源勘探中發(fā)揮重要作用,而且可以促進(jìn)重力反演理論的進(jìn)步,故密度界面反演方法的研究具有重要的實(shí)用價(jià)值及理論意義。密度界面的反演有頻率域和空間域兩類(lèi),大多數(shù)密度界面反演方法只能反演坳陷形態(tài)的密度界面,出現(xiàn)較晚的非線性反演方法在某些函數(shù)約束下可反演裂陷形態(tài)的密度界面。但對(duì)于復(fù)雜形態(tài)的密度界面,如受斷層控制的沉積盆地基底,其表現(xiàn)為坳陷形態(tài)與裂陷形態(tài)同時(shí)存在的特征,僅有個(gè)別學(xué)者研究了二維反演方法,目前沒(méi)有出現(xiàn)關(guān)于此類(lèi)界面三維反演方法。本論文研究空間域復(fù)雜密度界面三維重力正、反演方法及與之相關(guān)的技術(shù)措施。通過(guò)理論模型測(cè)試和實(shí)際資料處理,檢驗(yàn)了方法的正確性和有效性。主要研究成果如下:(1)采用有限單元法進(jìn)行空間域密度界面正演計(jì)算,研究了在保證一定精度情況下減少計(jì)算量的方法,模型測(cè)試結(jié)果正確、有效。有限單元法的思想是將密度體分割成許多小單元(有限單元),如線元和點(diǎn)元(直立六面體)分別進(jìn)行正演計(jì)算,最后得到總的重力響應(yīng),其優(yōu)點(diǎn)是可進(jìn)行變密度正演。線元法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小,但計(jì)算精度相對(duì)較低;點(diǎn)元法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度高,但計(jì)算量大。本文研究了在計(jì)算點(diǎn)附近采用點(diǎn)元法計(jì)算,在遠(yuǎn)離計(jì)算點(diǎn)時(shí)采用線元法計(jì)算,這樣不但保證了計(jì)算精度,而且減少了計(jì)算量。(2)空間域復(fù)雜密度界面三維反演采用非線性反演方法,非線性反演的目標(biāo)函數(shù)中,模型約束函數(shù)的形式?jīng)Q定了反演的效果,通�？捎梅稊�(shù)構(gòu)建。本文研究了坳陷型(連續(xù))和裂陷型(間斷)密度界面非線性目標(biāo)函數(shù)的選擇問(wèn)題。通過(guò)不同約束條件的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行模型試算,形成三點(diǎn)認(rèn)識(shí)。第一,基于模型向量的梯度?m建立的約束函數(shù)比基于模型向量m建立的約束函數(shù)更為通用,并且穩(wěn)定性更高。第二,利用L1-范數(shù)和L0-范數(shù)形式的模型約束函數(shù)可得到裂陷型密度界面,其中L1-范數(shù)的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性高,能較好地反演絕大多數(shù)裂陷型密度界面;L0-范數(shù)穩(wěn)定性稍差,二維情形下反演結(jié)果為“完全”非光滑的階狀裂陷形態(tài),三維情形下可反演窄裂陷型密度界面(如海溝、海槽等)。L2-范數(shù)僅能得到光滑形態(tài)的密度界面,但其突出的優(yōu)點(diǎn)是較為穩(wěn)定,不論是關(guān)于m的約束或是關(guān)于?m的約束,都能使反演迅速收斂。Ekblom范數(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是能方便的選擇范數(shù)的形式進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)p取值較大時(shí),相當(dāng)于無(wú)窮范數(shù),該約束下的反演結(jié)果多表現(xiàn)為呈鋸齒狀的非光滑形態(tài),可反演窄裂陷形式的密度界面,但反演結(jié)果在深度較大之處可能會(huì)呈現(xiàn)坳陷形態(tài)。第三,大多數(shù)的約束或反演方法可得到密度界面的整體起伏形態(tài),而對(duì)于較為精細(xì)的密度界面,只能得到其近似的模糊形態(tài),密度界面反演的難點(diǎn)在于細(xì)節(jié)的反演。(3)研究了復(fù)雜密度界面(坳陷型和裂陷型同時(shí)存在)反演時(shí)非線性目標(biāo)函數(shù)的建立問(wèn)題。利用L1-范數(shù)和L2-范數(shù)建立模型約束函數(shù),并利用NVDR_THDR位場(chǎng)邊緣識(shí)別方法計(jì)算結(jié)果作為這兩種約束的權(quán)重而得到最終的模型約束函數(shù)。建立目標(biāo)函數(shù)并采用最優(yōu)化方法求解,解決了復(fù)雜密度界面的三維反演問(wèn)題。另外,在反演時(shí)利用直接迭代法作為非線性反演的初值,可提高反演效率。從反演的效果和穩(wěn)定性考慮,建議使用復(fù)雜密度界面反演方法時(shí),正則化參數(shù)取1較為合適,這樣也解決了正則化參數(shù)的取值問(wèn)題。對(duì)于橫向上變化較為復(fù)雜的密度界面,利用直接迭代法反演結(jié)果的NVDR_THDR特征代替重力異常NVDR_THDR作為復(fù)雜密度界面反演的約束條件,可提高反演結(jié)果的橫向分辨力。另外,對(duì)于完全非光滑形態(tài)的裂陷和坳陷界面橫向組成的復(fù)雜界面或近似于該特征的復(fù)雜界面,最好的方法是分區(qū)反演,若無(wú)其他資料作為判斷界面類(lèi)型的依據(jù),可利用L1-范數(shù)或L2-范數(shù)約束下的反演結(jié)果之差判斷不同類(lèi)型界面的位置。(4)以自由空間重力異常為基礎(chǔ)資料,經(jīng)處理得到由基底起伏引起的重力異常。用本文反演方法進(jìn)行反演,得到了萬(wàn)安盆地的基底深度,利用地震資料證實(shí)了反演的準(zhǔn)確性。萬(wàn)安盆地現(xiàn)有構(gòu)造區(qū)劃與反演結(jié)果有不相符之處,根據(jù)反演結(jié)果對(duì)盆地構(gòu)造區(qū)劃進(jìn)行重新劃分。這一研究成果可為盆地構(gòu)造區(qū)劃、油氣勘探等研究提供基礎(chǔ)資料。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P631.1

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