重磁场二度体边缘深度反演研究进展

地质体边缘深度对重磁位场勘探半定量解释起着至关重要的作用。目前主要的地质体边缘深度反演方法有沃纳(Werner)反褶积法、解析信号振幅法(ASA)、局部波数法(local wave-number)、Tilt-depth法、欧拉(Euler)反褶积法和曲率属性(curvature attributes)反演法。这几类方法都存在解的筛选问题、稳定性问题和适应性问题。本文主要对不同类型数据和模型的适应性问题进行研究,基本原理分析和模型试算结果表明:沃纳反褶积方法和欧拉反褶积方法适用的数据源类型最多,曲率属性适用的数据源类型次之,Tilt-depth最少;沃纳反褶积方法、欧拉反褶积方法和曲率属性方法能够适应较多的模型,Tilt-depth能够适应的模型最少。对于重力数据,垂向一阶导数的解析信号振幅作为数据源适用于所有方法。对于磁力数据,解析信号振幅作为数据源适用于所有方法。同时,建议其他学者在使用这些方法反演二度体边缘深度时,遵循以下原则:反演方法推荐优先使用沃纳反褶积,其次是曲率属性和欧拉反褶积。沃纳反褶积方法和欧拉反褶积方法的重力数据源推荐使用垂向一阶导数的水平导数,磁力数据源推荐使用水平导数。曲率属性方法的重力数据源推荐使用垂向一阶导数的解析信号振幅,磁力数据源推荐使用解析信号振幅。另外,基于以上的研究结论,对边缘深度反演中解的筛选问题、稳定性问题和适应性问题在未来的研究方向中给出了一些建议。

重磁电联合勘查深部铁矿方法试验研究

山西省临汾东亢勘查区矽卡岩型铁矿埋藏深度达1380余米,仅开展的常规的磁测和钻探验证工作,难于查清深部铁矿(化)体的空间分布特征,此次深部铁矿勘查方法技术试验与研究工作目的,是运用综合物探的手段查清深部铁矿(化)体的空间分布特征,为钻孔勘查提供详细的地球物理依据。系统全面地进行了该区岩矿石地球物理特征分析,优选高精度重力、高精度磁测和音频大地电磁测深(AMT)技术组合开展试验研究,利用多参数、多物理场进行联合反演和综合分析,试验研究工作取得如下良好的勘查效果:各种方法的异常均有清晰的显示,尤其是高精度重力勘查技术试验取得了较大进展;重磁电联合反演技术研究和综合解释取得了良好的地质效果,真正地实现了重磁资料的2D-2.5D的反演;对研究区深部铁矿(化)体的空间分布特征进行了分析和预测。

基于重磁场特征的洛宁地区构造特征研究及矿产预测

洛宁地区位于崤山隆起与洛宁盆地的结合处,属第四系浅覆盖区,已发现有老里湾、中河等大型银、铅、锌矿床,矿床形成与受断裂构造控制的酸性岩体关系密切。本文利用1∶5万重、磁资料,采用最小曲率位场分离技术、归一化总水平导数垂向导数技术、相关分析法、三维物性反演等方法进行处理,研究断裂构造及酸性岩体分布特征。通过研究表明:洛宁地区受NW向、NE向及EW向三期构造影响,以老里湾为中心,多组断裂呈现半径6.5 km的“环状”分布特征;发现多处隐伏岩体,重新厘定了老里湾岩体、中河岩体等边界,花岗岩体分布受环状构造控制,岩体埋深约3 km;“环状”构造与磁异常梯级带相关性较好的多处钻孔见矿,在该区开展找矿研究具有重要意义。

基于位场曲面延拓的航磁成图数据精度评价方法研究

为了评价航磁成图数据精度,通常在完成精细调平等处理后依据航空磁测总精度评价方法进行评价.但经过精细调平或反复调平可以使成图数据精度达到很高,不能反应实际情况.针对这一问题,本文提出了一种基于位场曲面延拓的航磁成图数据精度评价方法,该方法是将航磁数据经各项改正后、精细调平前的测线数据通过非规则网延拓算法延拓至切割线测点(或交叉点)处,再计算二者的均方根偏差来进行精度评价.该精度评价方法不需要经过精细调平也可避免多次调平,不需要舍弃交叉点,并且克服了交叉点处点位坐标不一致的问题,可以客观地评价航磁成图数据的精度,也作为评价航磁数据精度的一种新方法,同时也可用该曲面延拓方法进行曲面数据处理成图.通过模型测试和实际资料处理,验证了该方法的正确性和实用性.

基于重磁震资料的南海新生代盆地分布综合研究

作为西太平洋最大的边缘海,南海分布有30多个新生代沉积盆地,其蕴含着丰富的油气资源.但由于资料的限制,南海存在不同区域盆地研究程度不同,不同区域盆地面积差别较大,部分盆地只是坳陷而没有达到盆地的级别以及盆地外围可能存在凹陷等问题.南海新生代盆地分布问题制约了其油气分布规律、储量等基础地质问题的研究.本文以地震剖面数据为约束,以重力资料为主、辅以磁力资料,研究了南海新生代盆地分布及构造区划.通过提取新生代盆地及其构造单元引起的重力异常,结合地震剖面等资料反演了新生界底界面深度及新生界厚度.在充分调研已有盆地和构造单元划分方案的基础上,根据南海的地质及地球物理特征,确定了盆地及构造单元划分标准.以新生界厚度为基础并结合重、磁、震、地质等资料,进行地质-重磁震联合解释,将南海原有的36个盆地重新划分为24个盆地,盆地总面积扩大了约15万km^2.研究表明,南海新生代盆地沉积层厚度在1.5~16km之间,有6个北东东/北东向沉积坳陷带、2个近南北向沉积坳陷带以及1个三角沉积坳陷区;盆地展布方向主要为北东和北东东向,其次为北西和近南北向,呈现"南三北三"的分布特征.

利用重、磁资料研究于都—赣县矿集区盘古山地区断裂构造及花岗岩体分布

盘古山地区是于都—赣县矿集区内一个重要的钨锡矿成矿区,研究区断裂构造和花岗岩体与成矿关系密切。利用重、磁资料研究盘古山地区断裂构造及花岗岩体分布,为深部找矿提供地球物理依据。利用重力异常归一化总水平导数垂向导数技术推断断裂构造平面位置;利用欧拉反褶积方法对重力异常垂向一阶导数进行反演计算,推断断裂构造平均深度;利用重磁异常垂向一阶导数技术推断花岗岩体平面位置;利用RGIS软件2.5D重磁剖面人机交互正反演技术推断花岗岩体断面位置,并用钻孔验证解释结果的正确性;利用RGIS软件3D重磁模型编辑模块展示花岗岩体空间位置。研究结果显示盘古山地区既有出露断裂,又有隐伏断裂,既有出露低密度、弱磁性花岗岩体,又有隐伏低密度、强磁性花岗岩体,花岗岩体分布受断裂构造控制,矿体分布受断裂构造和花岗岩体共同控制。

利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征

莺-琼盆地(即莺歌海盆地和琼东南盆地)位于印支地块与华南大陆交汇处,该区域地质构造复杂,为南海西北走滑型和伸展型陆缘的交汇区,也是印澳-欧亚板块碰撞"挤出-逃逸构造区"和"古南海俯冲-拖曳构造区".莺-琼盆地的北部以红河断裂带中1号断裂为界,前人对其认识比较统一,但莺-琼盆地南部由于地质和地球物理资料较少、研究程度低,以致其构造格局及分界位置不明确.通过对重、磁资料的处理,认为在莺-琼盆地分界的北段存在明显的重力异常和磁力异常梯级带,该梯级带与1号断裂位置相对应;在其南段存在明显的重力异常和磁力异常高值带,推断该高值带为一"中建凸起",结合重、磁对应分析技术确定了该"中建凸起"的分布范围.采用重、磁异常归一化总水平导数垂向导数技术识别出控制莺-琼盆地分界两侧的断裂构造,在分界以西断裂走向主要为北北西向,分界以东主要为北东向.通过地质和地球物理综合研究认为莺-琼盆地的北段以1号断裂为界,南段以"中建凸起"为界.

利用重磁资料研究西非中南段含盐盆地构造区划

西非中南段含盐盆地位于大西洋东岸浅海区,在构造演化的过渡阶段形成了巨厚的Aptian期蒸发盐岩,将该区分为盐上层、盐层和盐下层三个构造层序.而盐岩的遮蔽效应使得盐下层地震反射品质差、盐下层序研究程度低,致使裂谷主控断裂、裂谷规模及展布形态不清楚.本文利用重、磁资料覆盖面广、横向分辨能力强、受盐岩影响小的优势,结合地震及地质资料,研究了西非中南段含盐盆地盐下构造格局.通过研究表明,西非中南段含盐盆地整体呈现"东西分带,南北分块"的构造特征;重新厘定了里奥穆尼、加蓬、下刚果和宽扎4个含盐盆地边界;识别了2个盐下裂谷带及其内部28个盐下凹陷,盐下凹陷呈现垒堑相间的结构特征;推断了盐下一级断裂16条,二级断裂23条,呈现"东西拉张,北东走滑"的力学特征.该项研究成果为该区盐下地震层序再解释、盐下油气战略选区及下一步勘探部署提供了地球物理依据.

利用重磁资料研究南岭于都－赣县矿集区花岗岩与断裂分布特征

于都-赣县矿集区是南岭东段一个具有良好找矿前景的钨、金银铜铅锌矿集区,花岗岩与成矿关系密切,而断裂构造往往是控岩、控矿构造。因此系统探查该区花岗岩和断裂构造分布是进一步找矿的关键问题之一。本文通过对该区重磁场特征与已出露花岗岩和断裂分布特征对应关系的研究,系统推断了该区花岗岩和断裂构造分布。研究表明:利用重力资料研究花岗岩分布具有较好的效果和较高的效率,而利用磁力资料只能推断出有磁性的花岗岩,推断出的隐伏花岗岩体规模大约是已出露花岗岩体规模的2倍;利用重磁资料推断了9条一级断裂和49条二级断裂;通过花岗岩体分布与断裂分布规律的研究表明该区断裂构造对花岗岩的发展起着主要的控制作用。上述成果为矿集区深部控矿岩体和控矿构造的进一步研究提供了地球物理依据。

南岭于都——赣县矿集区银坑示范区重磁资料探测花岗岩分布研究

银坑示范区位于中国东南部南岭东段于都—赣县矿集区内的银坑镇,具有良好的找矿前景。该区花岗岩与成矿关系密切。因此,系统探查花岗岩体分布是深部找矿的关键问题之一。笔者主要利用重力、磁力平面资料,并结合物性、地质、电法、地震等资料,综合研究了该区花岗岩空间分布特征。首先研究推断了该区6个花岗岩体的平面分布,其中,江背岩体、长潭岩体、高山角岩体为部分隐伏岩体;柳木坑岩体、葛凹圩浅部岩体和葛凹圩深部岩体为完全隐伏岩体。6个岩体总体走向为NE和NNE向。然后利用研究区内4条剖面重(磁)资料反演了花岗岩的空间分布,进一步揭示了上述6个岩体的空间分布特征,其推断成果与利用平面重、磁资料推断成果一致,也与电法、地震剖面解释结果一致。

重磁方法在吐尔库班套铜镍矿区勘查中的应用

利用实测的重、磁资料和岩石物性资料,并结合矿区地质、钻孔等资料,确定了重高、磁高为吐尔库班套铜镍矿区内识别超基性和基性岩体的标志,重磁对应分析结果表明研究区重磁异常具有很好的同源性。利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)技术推断了5条断裂,研究认为北西向断裂形成较早,其与研究区主体构造走向一致,北东向断裂形成较晚并将北西向断裂错断。利用布格重力异常垂向二阶导数、化极磁力异常垂向一阶导数以及重磁对应分析结果推断了18个基性、超基性岩体并研究了其规模及平面分布特征,利用重磁联合人机交互反演技术解释了基性、超基性岩体的纵向分布特征和规模,结果表明研究区基性、超基性岩体规模不大。综合研究了断裂分布特征以及岩体分布特征,认为研究区基性、超基性岩体的分布明显受断裂控制,而且主要分布在F1、F4和F5断裂组成的区域,并具有明显的分带性,其与北西西向的断裂分布是一致的,推测岩体主要沿着北西西向断裂侵入,北东向断裂对岩体的分布起到限制作用。

基于重磁异常的嘉偕平顶山群构造区划特征研究

西太平洋嘉偕平顶山群是中国富钴结壳合同区之一,蕴藏钴等战略性金属矿产资源。由于海山的局部构造对矿产资源的宏观分布具有重要的控制作用,因此研究海山的构造区划对于认识海山的形成过程及矿产资源勘探具有十分重要的意义。笔者利用嘉偕平顶山群的重、磁异常数据和地形数据,采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)断裂识别方法与曲率属性深度反演方法研究了嘉偕平顶山群的断裂分布特征,利用最小曲率位场分离方法研究了侧翼裂谷带及重力滑塌区的分布特征。研究表明,嘉偕平顶山群的断裂走向以NW和NE向为主,其次为NNW和NEE向;断裂视深度在3000~7000 m之间,且NW向断裂深度比NE向断裂的深度浅,NW向与NE向断裂相互交叉构成了呈雁行式排列的共轭剪切断裂带,为海山形成与岩墙侵入提供了重要通道。侧翼裂谷带是岩浆沿断裂通道侵入发育而成,使得海山呈现不规则的星形,因此通常位于海山地形不规则延伸地带。在侧翼裂谷带的发育过程中,由于受地震等构造活动的影响,会产生重力滑塌,在其两侧形成了滑塌沉积区,因此重力滑塌区通常位于海山陡峭边缘与侧翼裂谷带的两侧。本次研究成果为嘉偕平顶山群的形成过程及富钴结壳资源综合评价提供了重要的构造依据。

北秦岭华阳川地区重磁三维反演及岩浆岩特征研究

华山岩体、老牛山杂岩体等中酸性花岗岩体和华阳川韧性剪切带在北秦岭华阳川地区的成矿过程中起着重要的作用,既是构造演化的记录,又是构造—岩浆—成矿的重要指示。本文在系统研究华阳川地区地面和航空重力、磁测数据以及地面电法剖面等多种地球物理资料的基础上,完成物性统计分析、航空和地面数据融合处理,通过先验信息约束的重磁2.5D交互式反演和三维反演计算,构建了华阳川地区区域三维地质—地球物理模型,为区域地质背景和深部地质构造的研究提供地球物理依据;推断解释了华山岩体、老牛山岩体和华阳川韧性剪切带的三维形态和空间分布,探讨了华阳川韧性剪切带、老牛山岩体和华山岩体的深部接触关系,对大岩体外围接触带的铀、钼等矿床的深部找矿具有一定指导意义。

局部波数在磁异常解释应用中的方法技术

研究了提高频率域中导数计算结果的精度以及局部波数反演结果的稳定性和精度,对比了余弦扩边方法和最小曲率扩边方法在频率域中计算导数的精度。通过对比表明,最小曲率扩边结果的精度高于余弦扩边结果的精度,提出了向上延拓某一高度来进行局部波数的反演技术。此技术不但能够解决高频干扰,提高导数计算精度,而且利用不同延拓高度的反演结果能够得到一个平稳的反演结果,从而提高了局部波数反演的精度。理论模型试算验证了方法技术的精度,实际资料处理验证了方法技术的稳定性,达到了满意的效果。

河南内黄—浚县一带重磁异常与深部磁铁矿靶区预测研究

河南内黄—浚县一带位于太古宙基底隆起区,且分布有较好的重、磁异常,具备寻找沉积变质型磁铁矿床的有利条件。然而20世纪70年代以来,受制于浅部找矿认识的局限性,一直未能取得找矿突破。笔者以深部磁铁矿找矿靶区为目标,通过中心识别技术(解析信号振幅ASM)、边缘识别技术(NVDR?THDR)获得了研究区隐伏磁性体的平面位置(中心及边界),利用欧拉反褶积获得了研究区隐伏磁性体的埋深信息,利用相关系数分析了该区重磁异常的同源性特征;结合已知钻孔对研究区重点磁异常进行了2.5D拟合反演,确定了隐伏磁性体的规模及空间展布特征,研究结果表明主要磁异常对应的隐伏磁性体埋深在500~1200 m,且深部含矿性均好于浅部,深部找矿潜力较大。综合地质矿产条件,预测了瓦岗—榆涧、南张保等2个磁铁矿深部找矿靶区,建议作为后续开展深部找矿的重点方向,以尽快实现该区的深部找矿突破。

2D磁异常分步反演方法分析研究

2D磁异常分步反演方法是利用二维(剖面)磁测数据确定场源几何参数以及物性参数的一种反演方法,该方法的优点是构造的形态函数S不受场源磁化特征的影响,因此可以在未知场源物性参数的前提下,通过拟合依次反演得到磁性源形体横截面几何参数、磁化强度以及磁化方向.本文阐述了2D磁异常分步反演方法的原理及步骤,对形态函数S的特征及求取方法进行了讨论,分析了区域背景干扰(正常场)对反演结果的影响并提出了初步解决方案.在方法研究的基础上,进行了单一理论模型及组合理论模型的试算,得到了较好的反演结果.为了验证该方法的效果,对实测剖面进行了试算,得到了场源的边界及场源埋深信息,为进一步反演提供了有用的参考.

“多维”多尺度重磁位场数据融合方法

随着多种地球物理观测手段的应用和发展,不同观测手段采集的位场数据融合方法的研究越来越重要.根据观测维度、观测比例尺的不同,本文将重、磁力异常数据融合分维度(单维和多维)和尺度(单尺度和多尺度)进行讨论分析.针对多维多尺度重、磁位场数据观测位置、观测精度、数据基准的差异,采用空间域迭代法延拓、加权平均、回归分析等方法将不同观测手段获得的位场数据在同一标准下归算至同一平面或曲面,基于此提出了一套适用于多维多尺度重、磁位场数据融合方法;模型测试和实际资料处理结果显示,本文提出的融合方法在多维多尺度重、磁数据的融合中效果良好,计算误差小且符合位场数据的特点.本文所提出的多维多尺度重、磁位场数据融合方法适用于航空、地面和海洋观测的重、磁位场数据融合,具有良好的实用意义和推广价值.

基于卫星重力异常的渤海盆地秦南凹陷及邻区构造格局研究

渤海盆地是我国目前发现海上油气田最多的地区,秦南凹陷作为渤海盆地中的潜在富油气凹陷,具有较高的勘探潜力,对凹陷及邻区的构造格局研究具有重要意义和应用价值。本文利用卫星重力异常,通过校正陆域地形和海水的影响得到布格重力异常,采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)、欧拉反褶积、最小曲率位场分离和双界面模型重力场快速反演等方法得到了断裂的平面分布和视深度、新生界厚度以及构造单元边界;结合地质及地球物理资料,分析了研究区内主要断裂和构造单元的分布特征及地球物理特征。研究表明秦南凹陷及邻区的断裂主要呈NE向、NEE向和NW向展布,断裂视深度以1~10 km为主,在控坳断裂的部分位置及众多断裂交汇处达到了15~25 km;新生界厚度在0~11 km,构造单元呈NE向和NEE向交替分布,其边界大多受断裂控制;通过进一步研究,将秦南凹陷西侧的洼陷划归为乐亭凹陷,对其他构造单元的边界也进行了调整。本次断裂分布和构造单元分布特征的研究结果能为秦南凹陷的油气勘探提供一定的地球物理支撑。

基于重、磁异常的西太平洋中段构造特征研究

西太平洋中段包含发育众多独立海山、海山链及海岭的西太平洋海山省(WPSP)、马里亚纳海沟和马里亚纳岛弧,其形成与演化与构造运动密切相关.研究区金属矿产、尤其是WPSP区域的富钴结壳资源较丰富,具有重要的研究意义.本文采用重、磁异常数据研究了西太平洋中段的构造特征.其中,采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)方法技术划分区域内的断裂,并采用欧拉反褶积深度反演方法得到断裂的视深度;采用深度约束下的双界面模型快速反演方法得到研究区莫霍面的起伏形态;同样采用NVDR-THDR方法技术识别NE向和NW向磁条带;采用重磁对应分析方法圈定研究区的火成岩,包括独立海山、海山链、海岭、马里亚纳岛弧型火成岩及大洋盆地溢流型玄武岩省.通过对研究区断裂分布、莫霍面深度、磁条带分布及火成岩分布的研究,得到了西太平洋中段的构造单元分布特征.马里亚纳海沟东侧,即WPSP区域内识别的断裂走向主要为NW(WNW)向和NE(ENE)向,而西侧,即马里亚纳岛弧区域识别的断裂与马里亚纳岛弧近N-S向的走向特征一致.研究区的大洋盆地溢流型玄武岩省呈NW向条带状展布、NE向块状分布的特征,并与独立海山、海山链和海岭相间分布.综合对西太平洋中段构造特征的研究,认为断裂对研究区的构造演化起到了重要作用.莫霍面深度在一级深大断裂两侧普遍存在突变;一些磁条带被断裂错断;火成岩的形成与分布也受控于断裂:独立海山、海山链、海岭及马里亚纳岛弧型火成岩位于莫霍面凹陷区,大洋盆地溢流型玄武岩省位于莫霍面隆起区.综合以上研究,划分了西太平洋中段的构造单元.在WPSP的构造单元呈NW向条带状展布、NE向块状分布的特征,而马里亚纳弧沟体系的构造单元呈近N-S向带状展布的特征.

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力垂向识别能力研究

重、磁勘探具有效率高、成本低、工作范围广等优点,已在地球物理勘探中得到了广泛应用.前人大多在不考虑重、磁勘探观测精度的条件下进行了垂向识别能力的研究,但在考虑重、磁观测精度条件下,重力(重力异常、重力张量)与磁力(磁力异常、磁力三分量、磁力张量)对孤立异常的垂向识别能力如何则需要进行深入的理论研究.本文从重、磁场正演理论出发,以球体(点源模型)和无限延伸水平圆柱体(线源模型)为例,考虑给定观测精度条件下,以重力和磁力幅值大小与观测精度的关系来研究垂向识别能力,从而消除了背景场的影响,提高了研究结果的可靠度.通过研究表明,对于孤立异常,重力张量在浅部一定深度内比重力异常的垂向识别能力强,该深度与重力异常和重力张量观测精度的比值成正比;垂直磁化磁力张量在浅部一定深度内比化极磁力异常的垂向识别能力强,该深度与磁力异常与磁力张量观测精度的比值成正比;磁力在浅部一定深度内比重力的垂向识别能力强,该深度与地质体的磁化强度和剩余密度比值、重力观测精度和磁力观测精度比值成正比.通过重力和磁力垂向识别能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.