第11课_磁异常的反演与转换处理

第六节磁异常的反演 正演问题 已知场源的形态及磁性参数 利用场源体在上半空间的磁场表达式计算其磁场值 分析其分布特点的过程称为磁异常正演 反演问题 已知磁场的空间分布 确定其对应的地下场源分布状态 如磁性体位置 形状 产状 及磁性参数 如磁化率 磁化强度大小和方向 的过程称为磁异常反演 反演方法的途径及步骤 已知空间坐标 xi yi zi 上的观测场f xi yi zi 确定其对应的地下场源空间坐标Q 几何形态因子R及磁性参数E 如磁化率 磁化强度大小和方向 存在函数关系式 1 选择场源类型 2 计算参数Q R及E等 反演方法中的主要问题 1 场源类型的选择问题 2 反演的多解性问题 Q1 R1 E1 Q2 R2 E2 Q3 R3 E3 等等 反演方法中的主要问题 多解性问题 是地球物理勘探反演解释中共同存在的问题 其中以磁异常的反演多解性更为复杂 因为决定磁异常特征的两个主要因素是场源的形态以及磁化场的大小 方向 当这些因素不同的组合时可以获得相同的磁异常分布特征 多解性问题 磁矩相同 中心埋深相同的大球与小球产生相同的磁异常 球体的磁场 磁场特征分析 当垂直磁化时 is I 90 则有 磁异常反演过程 定性解释 对磁性体形状 产状及其所引起的地质原因进行判断 定量解释 对地质体赋存空间位置 形状 产状及磁化强度的大小和方向的量化结论 根据磁异常平面分布特征 二度异常三度异常 定性解释 磁性体形状的初步判断 2 异常两侧不对称 一侧有明显负异常 通常为延深较大的斜磁化板状体和接触带 两侧有明显负异常 斜磁化有限延深板状体 水平圆柱体等 二度异常 Za 1 异常两侧对称 无负异常 延深很大的顺层磁化板状体 有负异常 垂直磁化有限延深板状体 水平圆柱体 水平薄板 针对简单规则磁性体进行磁异常反演 大多以其对应的磁场解析表达式为基础 几何形状及磁性参数与磁异常分布特征之间的关系式 主要有 特征点法 切线法 积分法希尔伯特变换法 矢量法 层析成像法 几种简单的反演方法 一 特征点法利用磁异常曲线上一些特征值 如极大值 半极值 1 4极值 拐点 零值点及极小值等坐标位置和坐标之间的距离 求解磁源体参量的方法称为特征点法 其实质就是求解出不同形状磁性体磁场解析式的特征点与该形体参量间的关系式 然后由异常曲线上读取各个特征值代入相应关系式求得反演结果 球体 已知斜磁化球体的Za表达式为 式中 将极值点坐标Xmax代入Za表达式中 可求得Za 从而求得截面磁矩ms 极值比K与f 均为is角的函数值 根据它们的函数关系式可以作出下表 令 解反演问题时 由实测异常曲线上取得dm和极值比K 并由K值查得is f及 值 分别代入上两式解得R和ms 若已知截面磁化强度Ms 则又可求得球的中心剖面内最大截面积S 进一步可解得球体的体积 二 切线法切线法是利用过异常曲线上的一些特征点 如极值点 拐点 的切线之间的交点坐标间的关系来计算磁性体产状要素的方法 该方法简便 快速 受正常场选择影响小 在航磁异常的定量解释中曾得到广泛应用 经验切线法经验切线法简便快速 不受正常场选择影响 但计算误差较大 对顺层磁化无限延深的板状体 b h 垂直磁化有限延深直立板状体 b h 2l h 效果较好 第七节磁异常的转换处理 磁异常的转换处理是磁法勘探解释理论的一个重要组成部分 目前磁异常的转换处理主要有 1 圆滑 2 划分异常 如区域场和局部场的分离 3 磁异常的空间转换 也称解析延拓 4 分量换算 磁场各个分量之间的换算 5 导数换算 计算垂向导数 水平方向导数等 6 不同磁化方向之间的换算 如化磁极等 7 曲面上磁异常转换等等 磁异常转换处理的方法包括空间域和频率域两类 频率域方法由于速度快 方法简单等优点 已成为磁异常转换处理的主要方法 1 解析延拓 解析延拓是把原观测面的磁异常通过一定的数学方法换算到高于或低于原观测面上 分为向上延拓与向下延拓 向上延拓是一种常用的处理方法 它的主要用途是削弱局部干扰异常 反映深部异常 利用向下延拓可以分离水平叠加异常 我们知道 磁性体埋深越大 异常显得越宽缓 剖面越接近磁性体 磁异常的范围越接近磁性体边界 因此将叠加的磁异常向下延拓到接近磁性体界面时就可能把各个磁性体的异常分离开来 增强分辨能力 内蒙某地用磁法勘探普查超基性岩的实例 该地区浅部盖有一层不厚的玄武岩 使磁场表现为强烈的跳动 为压制玄武岩的干扰 将磁场向上延拓了500m 由图可知 向上延拓的磁场压制了玄武岩的干扰 同时右侧部分反映了深部的超基性岩磁场 图3 7 1用向上延拓压制浅部玄武岩异常的影响1 玄武岩 2 沉积岩 上延 压制或消除浅部 局部 磁性体的异常 突出深部磁性体的异常 或区域磁异常 下延 压制深部磁性体的异常 或区域异常 突出浅部磁性体的异常 或局部磁异常 2 磁异常的导数换算 一般计算磁异常的一阶水平导数 一阶垂向导数及垂向二阶导数 实际工作中 磁异常的一阶 水平和垂直 导数常用差商代替 令 x 1 z 1则 两个相邻球体异常的叠加 重磁高阶导数可以将几个互相靠近 埋深相差不大的相邻地质因素引起的叠加异常划分开来 3 各分量之间的换算 由磁场与磁位的关系可以得到以下磁场各分量之间的关系式 一般是指由Za Ha T Za Ha或Za Hax Hay以满足于某些解释方法的需要 如矢量解释法 4 化到地磁极 磁异常的 化极 在垂直磁化条件下 磁异常的形态以及磁异常与磁性体的关系都比较简单 便于进行地质解释 但我国处于中纬度地区 磁性体受斜磁化影响 其异常一般都有正 负两个部分 异常与磁性体的关系也比较复杂 解释的难度是比较大的 解决这个问题的办法之一是用数学换算将 斜磁化 转变为 垂直磁化 由于这一过程相当于人为地将磁性体从所在测区移到