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重力归一化总梯度方法研究与应用

郜晓亮  
【摘要】: 重力学是一门有很长历史的、经典的地球科学的重要分支学科。重力学是研究重力随时间及空间的变化和其变化规律,并将重力数据用于大地测量、地球内部构造、地球动力学、资源勘探、工程建设、灾害预防等方面的基础性科学和应用基础性科学。 重力勘探是以研究对象(矿产资源或地质构造)与围岩存在密度上的差异为前提条件的。从观测重力值中去掉与研究对象无关的各种因素的影响,获得单纯由矿产或地质构造等密度不均匀体产生的重力异常,通过对异常的解释就有可能达到找矿勘探等目的。为达到该目的,获得理论研究的基础数据和资料,重力的测量原理、方法技术和重力测量仪器的研制是重力勘探的重要的研究对象与内容。 利用重力异常,可以研究地壳内部机构,探查固体矿产和油气资源的分布,查明大型建筑工程基地的稳定性等,是重力勘探的重要的研究内容,而作为实现这些研究的基础,则是建立地壳内部结构、固体矿产和油气赋存状态的地质模型,进而研究各种地质模型的正演问题和反演问题,给出对应的正反演理论和方法,以及与其它地质、地球物理资料的综合解释、联合反演等现今已成为重力勘探的主要研究内容,并得到很大发展。而作为提高重力勘探分辨率异常数据处理的新方法、新技术的研究则是重力勘探主要研究内容的重中之重。 本文研究的归一化总梯度方法是由前苏联学者最先提出的,旨在探索重力方法直接寻找油气藏。方法将重力数据以傅里叶级数形式拟合,利用解析函数在场源处失去解析性的性质,向下延拓求取场源点的空间位置。归一化总梯度的方法优点在于确定地质体水平投影位置不需要先验约束信息就可以准确的圈定,而要确定地质体的中心埋深位置,则需要选择合适的谐波数。利用归一化总梯度方法,可以定性和半定量的确定对应的地下矿体及地质构造的位置、空间大小等,适合于未探测地区先期快速重力普查,圈定成矿远景区和含油气资源远景区。 文中对归一化总梯度方法的具体计算步骤进行了介绍,并针对多种地质模型进行了理论试算。计算结果表明,该方法对于不同的地质模型,具有良好的分辨能力。同时具有计算简便,模型适应能力强的特点。最后将这一研究成果应用到金属矿区重力勘探中,取得了良好的应用效果,说明该方法及研究成果具有较好的适用价值和应用前景。


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