相关约束重磁三维定量反演方法研究

论文摘要

高精度重磁勘探要求重磁解释向定量化深入,重磁反演逐步发展到三维定量反演阶段。物性反演以物性变化勾画场源范围,具有模拟复杂地质体的能力和较强的适应能力,是提高和深化重磁解决地质问题能力的重要途径,逐渐成为重磁定量反演的主要方式。本论文基于物性模型进行约束反演方法研究,针对三维定量反演多解性严重和计算量巨大的难点问题,提出了基于重磁场特征和场源形态相关关系的相关约束定量反演方法,对约束机制、反演算法以及约束机制和反演算法的结合方式等反演方法的各个关键问题进行了系统研究。以对高维解空间降维为目标进行约束机制提取方式的研究。对重磁异常局部特征和场源形体参数的相关关系进行了定量研究,提出以视深H s(ΔEΔE_z)反映场源深度,并依据定量相关关系式实现了对场源纵向分布搜索;对于存在先验信息的情况,提出以视深H s反映先验信息控制范围,实现了先验信息约束扩展搜索,建立了一种基于场源分布自动搜索和先验信息约束扩展的相关约束机制。该约束机制的基本思想是对解空间降维,将待定量反演计算的剖分单元数目减小至最小,从而减少反演计算的多解性和计算量。这种约束方式便于和任意反演算法结合,具有很好的适应性。选取区间搜索全局优化算法进行反演计算,对低维区间搜索算法进行高维扩展。针对高维解空间计算量巨大,实际中难以实现的问题,引入概率成像的思想对其进行改进,对剖分单元在各自窗口范围内计算其成像概率,按照成像概率从大到小的顺序对剖分单元进行搜索,使算法达到实用化水平。与其它全局优化算法相比,该算法涉及参数少,选取原则易于掌握。研究了相关约束机制和区间搜索定量反演算法的结合方式,建立了相关约束定量反演方法。首先利用约束机制确定待反演计算的剖分单元,然后分别计算这些剖分单元的成像概率,按照成像概率从大到小的顺序,在各自的物理约束区间内进行区间逼近搜索确定全局极值。设计理论地质模型进行方法试验研究,测试了输入参数的选取原则和反演方法对各种重磁场源及其组合的反演效果。最后应用本研究方法对惠民凹陷临商地区重磁异常进行了视密度和视磁化强度反演,推断了研究区火成岩的空间分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和研究思路
• 1.4 创新点
• 1.5 论文结构安排
• 第二章 重磁定量反演问题分析
• 2.1 视密度视磁化强度定量反演方程
• 2.2 定量反演方法研究进展
• 2.2.1 线性局部迭代方法
• 2.2.2 全局随机优化方法
• 2.2.3 混合优化方法
• 2.3 重磁定量反演存在的问题
• 2.4 本研究技术策略
• 2.5 本章小结
• 第三章 相关约束自动搜索技术
• 3.1 重磁异常正演计算分析
• 3.2 异常特征与场源形体参数相关关系定量分析
• 3.2.1 理论公式分析
• 3.2.2 正演模型分析
• 3.3 定量相关关系式
• 3.4 相关约束自动搜索技术
• 3.4.1 场源自动搜索
• 3.4.2 先验信息扩展搜索
• 3.5 本章小结
• 第四章 相关约束重磁定量反演方法研究
• 4.1 反演目标函数
• 4.2 区间搜索全局优化算法
• 4.2.1 一维区间搜索算法
• 4.2.2 n 维区间搜索算法
• 4.2.3 n 维区间搜索算法实用化改进
• 4.3 相关约束定量反演方法
• 4.3.1 反演计算方案与流程设计
• 4.3.2 软件使用及其功能说明
• 4.4 模型试验与结果分析
• 4.4.1 模型试验
• 4.4.2 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 实际资料的应用-以惠民凹陷临商火成岩推断解释为例
• 5.1 工区地质概况
• 5.1.1 地层特征
• 5.1.2 区域构造特征
• 5.2 地球物理特征
• 5.2.1 沉积地层密度特征
• 5.2.2 岩石磁性特征
• 5.3 重磁异常处理及目标异常的提取
• 5.3.1 重磁异常基本特征
• 5.3.2 重磁异常处理
• 5.3.3 地层重力异常剥皮计算
• 5.3.4 火成岩重磁异常的提取
• 5.4 火成岩反演与推断解释
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介