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。

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。

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.

南海深部构造特征及其地质意义:来自重磁位场反演的认识

莫霍面和居里面是认识深部过程重要的地质与地球物理界面.为了进一步理解南海深部构造活动与洋盆扩张的关系,本文以OBS剖面和深反射地震剖面作为约束,对卫星测高重力异常进行海水、沉积层影响校正,采用最小曲率位场分离方法消除局部密度体的重力影响,获取了反映莫霍面起伏的重力异常,并利用双界面模型重力场快速反演方法计算得到了南海地区莫霍面深度值.通过与居里面起伏的对比研究,发现南海莫霍面和居里面整体均表现为"洋盆浅、周缘深"的菱形特征,两者在洋陆转换区呈现明显的窄梯级带特征,反映了南海扩张期岩石圈的强烈伸展减薄、南北向构造拉张作用等深部构造过程.洋盆莫霍面和居里面的西南向楔形形态是对南海由东向西渐进式扩张的深部构造响应.洋盆南部莫霍面浅于北部,这与扩张中心逐渐向南迁移的特征一致,而洋盆居里面南深北浅的特征则可能与洋盆的简单剪切扩张方式以及洋盆北部的岩浆活动更活跃有关.南海地区莫霍面和居里面呈现交错叠置关系,南、北陆缘表现为明显的深部构造差异,说明南海为非对称式扩张.北部陆缘区居里面深度浅于莫霍面,而洋盆区和南部陆缘区居里面深于莫霍面,这与南、北陆缘性质的差异和南部陆缘复杂的中-新生代俯冲碰撞等构造演化相关,而洋盆区居里面深于莫霍面的现象推测与大洋上地幔橄榄岩蛇纹石化导致的岩石磁性增强有关.

基于重磁异常相关分析的场源位置及属性识别方法

针对传统的重磁对应分析在场源区域外趋于高相关度的缺点,本文提出了一种基于相关系数和垂向导数的重磁场源位置及属性识别方法,给出了一个新的重磁场源平面位置及属性判别参数(GMCP),该参数能够有效地缩小重磁场源的识别范围.判别参数GMCP值非零分布范围反映了场源的规模.GMCP值的正负反映了场源属性,当GMCP大于零时为正相关,代表了该区域存在高磁高密度或低磁低密度的重磁同源地质体;当GMCP小于零时为负相关,代表了该区域存在高磁低密度或低磁高密度的重磁同源地质体;GMCP趋于零,则表示无重磁同源地质体.两组不同干扰水平的同源复杂组合模型实验、两组不同源组合模型试验以及南海中央海盆实际重磁数据处理结果均验证了该重磁场源位置及属性识别方法的正确性和有效性.

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力横向分辨能力研究

当相邻有两个或两个以上地质体时,重力(重力异常、重力张量)和磁力(磁力异常、磁力张量)就会产生叠加,这会对横向分辨多个地质体带来较大困难,因此需要对重力和磁力横向分辨能力进行深入的研究.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)为例研究重力异常、重力张量、化极磁力异常以及垂直磁化磁力张量的理论横向分辨能力以及在给定观测精度条件下的实际横向分辨能力.通过研究表明,重力和磁力理论横向分辨能力随深度呈线性变化;给定观测精度下的重力和磁力实际横向分辨能力与形体质量、磁矩大小及观测精度呈正相关,且实际横向分辨能力随深度呈指数衰减变化.通过重力和磁力横向分辨能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.

最小曲率位场分离方法研究

位场分离是位场数据处理和解释中的重点和难点之一.本文给出了单步长非原位和原位两种最小曲率位场分离差分迭代格式,并利用Fourier频谱分析理论研究了这两种迭代格式的收敛性.通过研究表明,单步长非原位迭代格式不收敛,只有单步长原位迭代格式收敛,但单步长原位迭代格式受迭代方向选择的影响,随着迭代次数的增大其影响逐渐消失.根据单步长非原位迭代格式的频谱特点,提出了叠加步长非原位和原位迭代格式,同样利用Fourier频谱分析理论研究了叠加步长非原位和原位迭代格式的收敛性.通过研究认为,一维叠加步长非原位迭代格式收敛,但二维叠加步长非原位迭代格式不收敛;不论是一维或二维,其原位迭代格式均收敛.进一步的理论研究表明,非原位迭代格式的频率响应是一个实偶函数,而原位迭代格式的频率响应是一个复函数;单步长迭代格式的频率响应具有一定的周期性,而叠加步长迭代格式的频率响应无周期性特征;叠加步长迭代格式比单步长迭代格式的收敛性好.

大中条地区重磁场特征及其断裂分布与构造单元

大中条地区是我国著名的铜、金、铁矿集区,区内各类矿床的分布与该区的构造演化有关,并受构造体系、岩浆活动等地质因素控制。因此,系统研究本区的断裂分布和构造单元是预测隐伏矿床的基础。本文通过对大中条地区重、磁场特征研究,系统推断了该区断裂分布并划分了构造单元。对重、磁场特征的研究表明,布格重力异常与化极磁力异常均呈现东西分带的特征,这是大中条地区前寒武纪、中生代和新生代三期构造演化的综合反映。研究中利用重、磁位场边缘识别技术推断出11条断裂,对断裂的研究表明,大中条地区断裂以NE向和NW向为主,大多形成于元古代和中生代,多数断裂表现出多期活动的特点。综合重、磁场特征,构造演化特征及断裂分布,大中条地区可划分为4个一级构造单元和7个二级构造单元,构造单元控制了矿床的成因和分布。上述研究成果对大中条地区构造划分和矿产资源勘查提供了地球物理依据。

重力勘探在沉积型铝土矿床调查中的应用研究

我国北方沉积型铝土矿主要赋存于奥陶系灰岩与石炭系中统本溪组接触面的凹斗处,由于该接触面存在一定的密度差,故可以利用布格重力异常的低值区来圈定靶区。但由于观测面的起伏变化以及中间层校正和地形校正时密度选择不准的影响,使得布格重力异常会出现与地形成镜像或同向关系的"虚假异常",这给靶区的圈定造成了一定的影响。为消除或削弱这种"虚假异常",采用曲面处理方法和回归分析方法对布格重力异常进行处理。结果表明,通过这两种处理方法很好地消除了布格重力异常中的"虚假异常",正确地反映了奥陶系灰岩与石炭系接触面凹斗的起伏形态,准确地圈定了靶区,达到了高效找矿的目的。

高精度磁测技术在甘肃西成铅锌矿勘探中的应用

甘肃西成铅锌矿是我国乃至世界上都非常著名的铅锌矿田。近年来,西成矿田迎来了新一轮找矿热潮,陆续在原矿区周边和外延地区有了很多突破。利用高精度磁法测量在西成矿带外延某处获取磁法资料,利用化极磁异常垂向一阶导数和归一化总水平导数垂向导数推断出区内5处地质体边界和4条断裂。根据该区地质和矿产分布特征,推测矿体主要分布于黑云母石英片岩向大理岩的接触或过渡地带,对应中泥盆统安家岔组厂坝层D2a1条带状大理岩。根据地质化极磁异常和该区构造情况,结合化探、地质成果圈定出与成矿有关的4个靶区,该靶区与Pb、Zn化探异常对应,可见若干矿化点。选取靶区内一磁测剖面进行反演,反演结果说明矿体向北西倾斜。经钻孔验证,已在不同深度见矿,证明了靶区的有效性。

一种稳定的位场数据最小曲率网格化方法研究

在进行位场数据处理和转换之前均要对离散数据进行网格化,网格化的精度直接影响位场处理和转换结果的精度、网格化方法的计算量大小直接影响位场处理和转换结果的效率.本文在已有最小曲率网格化算法的基础上提出了一种稳定的最小曲率网格化算法,该算法不但提高了网格化结果的精度,而且网格化结果受点(线)距大小的影响较小,通过实际资料验证了该方法的稳定性以及效果.

基于重力资料的南海及邻区断裂分布特征研究

断裂构造作为重力异常一个非常重要的解释成果,它与能源和矿产资源勘查、构造单元划分和大地构造分区有着密切的联系.有些地质界线以断裂为界,有些能源或矿产资源与断裂伴生.本文利用重力异常,采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)断裂识别方法推断了南海及邻区主要断裂平面分布位置,首次采用重力异常曲率属性方法反演了南海及邻区主要断裂视深度.在南海及邻区推断断裂57条,其中一级断裂14条,二级断裂43条;断裂走向以NE和NW向为主,其次为NEE、NWW和NNE向以及NNW、EW和近SN向;一级断裂长度大部分为600~1400km,二级断裂长度大部分为400~900km;断裂视深度约为2~10km,其中一级断裂视深度大部分为2~10km,二级断裂视深度大部分为2~8km.该研究成果可以为南海及邻区油气勘探、矿产资源勘探以及基础地质研究提供依据.