位場(chǎng)異常三維視物性快速反演.pdf

1、巖石的密度、磁性與巖石類(lèi)型，區(qū)域構(gòu)造有著密切聯(lián)系，研究巖石的密度和磁性分布對(duì)位場(chǎng)異常的解釋、研究大地構(gòu)造分區(qū)及礦產(chǎn)資源調(diào)查具有重要的意義.如何根據(jù)位場(chǎng)異常計(jì)算地球內(nèi)部巖石的密度、磁化率或磁化強(qiáng)度分布，稱(chēng)之為位場(chǎng)異常的物性反演.但由于位場(chǎng)的疊加和等效性等原因，物性反演問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。
　　 目前位場(chǎng)物性反演的方法大致可分為最優(yōu)化選擇法和非線性反演方法兩大類(lèi)，具體的算法有廣義最小二乘法(Gauss法)、最速下降

2、法、阻尼最小二乘法(Marguardt法)、奇異值分解法，脊回法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法BP算法、遺傳算法、模擬退火算法和基于Radon變換、多尺度邊緣的算法等.這些算法的基本思路是，將地下場(chǎng)源區(qū)域一次性劃分成若干形態(tài)已知、密度或磁性未知的小棱柱體單元，首先給定密度或磁性等物性參量一個(gè)初始值，然后通過(guò)各種反演算法和各種約束條件求得參量的改變值，最終求得合理的物性參量，使得模型的理論正演異常與實(shí)測(cè)異常之差的L1或L2范數(shù)等最小。
　　 目

3、前已有的這些算法，在理論上是合理，可行的，但在實(shí)際應(yīng)用中卻存在一些問(wèn)題，其中，最優(yōu)化選擇法的主要問(wèn)題，一是需要建立大型的線性代數(shù)方程組，計(jì)算時(shí)間很長(zhǎng)；二是方程組病態(tài)嚴(yán)重，解的穩(wěn)定性很差.非線性反演方法的主要問(wèn)題是，反演數(shù)據(jù)量較大時(shí)，存在超常規(guī)的計(jì)算量、存儲(chǔ)量及收斂速度慢的問(wèn)題.總體來(lái)說(shuō)，由于目前計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和速度的限制，在對(duì)位場(chǎng)資料的物性反演，尤其是大面積資料的三維物性反演時(shí)，已有的反演方法都很難奏效。
　　 針對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題，本

4、文在系統(tǒng)研究了位場(chǎng)分離方法，位場(chǎng)向下延拓方法和頻率域?qū)釉次粓?chǎng)異?？焖俜囱莘椒ǖ幕A(chǔ)上，提出了一種基于位場(chǎng)分離與延拓的三維物性快速反演方法.方法的基本思路為，首先運(yùn)用位場(chǎng)分離的插值切割法對(duì)平面上的場(chǎng)進(jìn)行不同深度層源的分離，得到各深度層源在地面引起的異常；然后應(yīng)用大深度的位場(chǎng)迭代法向下延拓技術(shù)將各深度層源的地面異常延拓到各深度層的頂部；最后，根據(jù)各深度層頂部的異常利用基于棱柱體組合的頻率域反演方法反演出各個(gè)深度層源的密度或磁性。新反演方法不

5、需要對(duì)場(chǎng)源進(jìn)行一次性剖分和解線性代數(shù)方程組，避開(kāi)了制約三維反演實(shí)用化的超大內(nèi)存需求、解穩(wěn)定性差和收斂慢引起的特別冗長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間的瓶頸問(wèn)題。
　　 通過(guò)新方法對(duì)新疆色爾特能地區(qū)、普光氣田和東海及鄰區(qū)重力異常的視密度反演和對(duì)霍邱鐵礦磁異常的視磁性反演，表明該方法具有精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)和速度快的優(yōu)點(diǎn)，適用于大面積位場(chǎng)資料的三維物性反演，具有一定的理論和實(shí)際意義.運(yùn)用Fortran語(yǔ)言、c語(yǔ)言和C++ Builder編譯環(huán)境，結(jié)合動(dòng)態(tài)鏈接