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强剩磁条件下磁数据处理解释方法研究

李禄  
【摘要】:位场的精细处理可以快速获取有关构造体系、岩性变化等丰富的地下信息。地球物理仪器和探测技术的发展推动着高精度的处理和解释方法不断发展。磁数据被广泛应用于地质填图、矿产调查当中,通常来说,对于磁数据的处理解释方法,都基于化磁极运算,将斜磁化的磁异常转化为垂直磁化的垂直磁异常进行处理。然而当强剩磁条件下,剩余磁化方向与地磁场方向不同,利用地磁场方向进行化磁极的结果并不能消除斜磁化的影响,所得到的结果会在一定程度上存在偏差。本文针对现有磁数据处理方法中对于强剩磁条件下的应用,在前人研究基础上,开发或者改进针对强剩磁条件下的数据处理方法,期望能够满足现代高精度磁法勘探的实际需求。本文通过模型试验证明了新方法的可行性和精度,并将其应用于五大连池地区实际数据中,效果良好。在缺少先验信息的条件下,磁异常数据可以转换为弱敏感于磁化方向的转换量,这些转换量的异常形态与地质体的真实形态有较好的对应关系。这些转换量包含解析信号、磁异常模量、磁梯度张量模和归一化磁源强度(Normalized Source Strength,NSS)。通过模型试验对比上述转换量在强剩磁条件下与场源形态的对应关系,认为解析信号受磁化方向影响最大。磁异常模量保留磁异常的长波长成分,但仍受到磁化方向的影响。磁梯度张量模受磁化方向影响较小。归一化磁源强度受磁化方向的影响最小,并且与简单形态的地质体有着良好线性关系。磁数据的边界识别方法,对于识别区域内构造特征分布及异常体边界的获取具有重要意义。本文对基于弱敏感于磁化方向转换量的总水平导数法、垂向导数法、倾斜角法和各向异性标准化方差法在强剩磁条件下的应用进行了对比。基于磁异常模量和磁梯度张量模的总水平导数法、各项异性标准化方差法都能在未知磁化方向的情况下,恢复地质体的形态,其中基于磁异常模量的总水平导数方法得到的边界与实际地质体位置最为接近。当研究区域内约束信息少,需要对磁源信息进行初步判断的情况下,快速反演方法为一种有效的选择。位场快速反演方法近些年来发展迅速,其具有反演速度快、无需先验信息及处理结果相对稳定可靠的特点,具有良好的应用前景。本文提出了在强剩磁条件下利用NSS进行极大值埋深法(Depth from Extreme Point,DEXP)确定磁源水平和垂向位置的方法。总结了在缺少先验信息的条件下,利用磁异常模量和NSS进行相关成像计算和基于NSS的欧拉反褶积方法的应用条件。在应用结果上看,基于磁异常模量和NSS的相关成像方法,受到横向叠加场源的影响严重。利用NSS进行DEXP计算时,需要考虑临近反向磁化磁源的影响,在利用上延场计算不同观测平面上的NSS时,可能有非场源信息混入。利用NSS进行欧拉反褶积的计算,可以利用滑动窗口快速的确定场源类型(构造指数)和场源埋深。在实际应用中,各类快速反演方法可以相互补充和约束。磁数据的三维物性反演,可定量的对磁源的形态展布进行刻画。在利用边界识别方法和场源快速成像方法对场源形态、分布位置、埋藏深度有初步认识之后,采用空间梯度加权函数将地质体的先验信息加入到反演算法中,利用非线性共轭梯度的磁异常模量聚焦反演方法对地下磁源进行定量解释。通过引入空间梯度加权函数,使得利用边界识别方法和快速成像方法所获得的目标磁性体的边界信息和位置信息,加入到反演算法中,以此来约束反演结果的几何形态,使反演结果与真实模型结果一致,提高反演的精度。按上述将该方法流程应用于五大连池地区实测地磁数据中,对区域内的磁异常形态、断裂构造信息、磁源纵向信息和区域内磁性分布进行了初步的判断,为解决后续地质-地球物理问题提供了参考。


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