位場異常三維視物性快速反演.pdf

1、巖石的密度、磁性與巖石類型，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位場異常的解釋、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，稱之為位場異常的物性反演.但由于位場的疊加和等效性等原因，物性反演問題一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。
　　 目前位場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，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)用中卻存在一些問題，其中，最優(yōu)化選擇法的主要問題，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；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、存儲量及收斂速度慢的問題.總體來說，由于目前計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和速度的限制，在對位場資料的物性反演，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。
　　 針對現(xiàn)有的問題，本

4、文在系統(tǒng)研究了位場分離方法，位場向下延拓方法和頻率域?qū)釉次粓霎惓？焖俜囱莘椒ǖ幕A(chǔ)上，提出了一種基于位場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)用位場分離的插值切割法對平面上的場進(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、需要對場源進(jìn)行一次性剖分和解線性代數(shù)方程組，避開了制約三維反演實(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的計(jì)算時(shí)間的瓶頸問題。
　　 通過新方法對新疆色爾特能地區(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語言、c語言和C++ Builder編譯環(huán)境，結(jié)合動態(tài)鏈接