重磁异常反演及磁异常解释.ppt

重磁异常反演及磁力资料解释
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一、重磁异常的反演问题

重磁异常反演问题，简单地说就是由实测重磁异常及其导数的数值大小、空间分布和变化规律，定性和定量推断地下客观存在的异常地质结构、构造和地质体的形状、产状和剩余密度/磁性的分布。
反演问题的数学定义为： (1) 由观测面上重磁异常分布，在给定物体边界位置函数的条件下，求解物体的剩余密度/磁性分布函数；(2) 由观测面上重磁异常分布，在给定物体密度/磁性函数的条件下，求解物体的边界位置函数；(3) 由观测面上重磁异常分布，在给定特殊约束（如设物体密度均匀、均匀磁化形态规则）条件下，求解物体密度/磁性参数和几何参数。在这里，给定的函数和特殊约束称为反演问题的定解条件。
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一、重磁异常的反演问题

通过已知各测点的空间坐标（x，y，z）及相应的异常值f （x，y，z），求场源的几何参数、空间位置、和物性参数b1、 b2… bn。
f （x，y，z）=Φ （x，y，z， b1、 b2… bn ）
对简单规则形体，为简单多元非线性函数；
复杂条件下不规则形体，为非线性积分方程，用近似方法求解。
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一、重磁异常的反演问题

（1）选择用于反演的场值
进行反演必须采用从观测异常中分离出的单纯由反演目标引起的那部分异常值。例如，要确定或估计某个密度界面的起伏，必须首先从布格异常中分离出由这个密度界面引起的异常。
也可以应用对观测场值所作的某些变换，例如求出异常的导数，傅立叶频谱等的场值作为反演用的原始数据。
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一、重磁异常的反演问题
（2）选择适当的模型体
为了表示形状不规则的地质体，一般采用一组组合模型而不是单个模型，组内每个模型的几何形状要尽可能简单。在计算时，要根据实际的地质、钻井及其他地球物理资料给出接近实际地质体模型参数的初值。
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一、重磁异常的反演问题
（3）应用合适的计算方法
反演计算过程能否快速、收敛并得到精确的结果，除了给出适当的模型体参数初值外，主要取决于所用的计算方法。应针对不同的问题选择适当的计算方法，而且在计算过程的不同阶段不断调整、修改所用的计算方法。
（4）减少多解性（非唯一性）的影响
反演计算结果的可靠性是反演方法的基础，可靠性主要指的是反演得到的模型体与实际地质体的符合程度，而不是由模型体计算出的理论异常与观测异常的“拟合”好坏。采用适当的模型，并且应用已知资料施加约束，能够取得比较可靠的结果。
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一、重磁异常的反演问题

（1）确定地质模型体参数
反演问题包括线性反演问题和非线性反演问题。如果给定模型体的几何参数，只求物性参数（如密度、磁性的分布），则由异常的正演公式形成线性方程组，从而构成线性反演问题，它需要用线性规划等方法求解。如果求模型体的几何参数，不管其物性参数是否已知或者是否需要计算，则将构成非线性反演问题。
对于确定地质模型体参数的这种非线性反演问题，常用非线性最优化选择法求解。
在计算机上实现的最优化选择法，其基本原理是从表示地质体的许多理论模型中，选择出一个其理论异常同观测异常符合得最好的模型表示实际的地质体。
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一、重磁异常的反演问题
（2）确定物性分界面的深度及起伏
确定物性分界面的深度及起伏（习惯上称为“界面演”），实际上也是确定模型体参数。例如，为了求一个密度分界面的起伏，用一组呈二维分布的长方体作模型，固定模型体顶面深度，界面深度就可以由这些长方体的底面深度来表示。
确定物性分界面深度的方法主要是迭代法，即根据观测异常给出界面深度的初值，然后在观测异常和界面深度之间不断进行迭代计算，以改善反演结果。
此外，还有利用统计分析、频谱展开式及多项式求界面深度的方法。
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一、重磁异常的反演问题
常用的选择法
选择法的原理是根据实测重磁异常在剖面或平面的分布和变化的基本特征，结合工区的地质、其他地球物理和物性等资料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算；
将计算的理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据掌握的场源体资料，对模型进行修改，再计算其理论异常，再进行对比，如此反复进行，以两种异常的偏差达到要求的误差范围时的理论模型表示实际的地质体。
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一、重磁异常的反演问题
计算机上用得较多的最优化选择法反演的基本作法：
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