[发明专利]一种地球物理勘探中的重磁数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别是涉及一种地球物理勘探中的重磁数据处理方法，可以获得地下空间重磁异常的分布，因而可以有效的对地下地质体进行精细描述。

背景技术

重力勘探与磁力勘探均属于地球物理勘探，重力勘探是利用重力仪在野外观测地下物质密度差异引起的重力异常以查明地下的地质构造和岩性异常体。磁法勘探则是利用磁力仪在野外观测地下物体磁性差异引起的磁力异常以查明地下的地质构造和磁性异常体如火山岩等。

重磁勘探是一个系统工程，可以分为三个环节：野外重磁资料采集、室内重磁资料处理以及室内重磁资料分析解释。

野外采集的重磁数据是不规则的数据，如当在地面上进行重磁勘探时，如果地形十分复杂，或者在某些点位上无法实测，这时实际测点的分布可能是不规则的。在航空磁测中由于航空磁测定位精度的提高，测线往往按实际航迹来恢复，这时实际测点的分布也是不规则的。然而，在对重磁测资料作数据处理时，总是要求数据按规则网格分布的。因此就需要由不规则网格上的实际重磁数据换算出规则网格节点上的重磁数据，这个过程就是数据网格化。显然，数据网格化的问题实际上是插值问题，用不规则分布的插值节点上的值来计算规则网格节点上的值，以适应数据处理的需要。

由于重磁及其导数都是解析函数，因此可以把它们从已知区域延拓到场源以外区域而仍然保持解析性，这就是重磁异常的向上延拓。但是，重磁异常的向下延拓不同于向上延拓，它是一个典型的不适定问题，重磁异常的向下延拓不能过场源，在接近场源处发散。

重磁异常的向上延拓可以利用积分公式比较精准的计算，但是却不能用来计算向下延拓，因为向下延拓的计算是对异常按指数关系放大。异常的“频率”越高，放大的越强烈。因此在利用积分公式进行向下延拓计算时，放大最厉害的是异常中包含的数据误差及一些“高频”干扰，结果异常曲线出现强烈的“振荡”现象，计算出的下延值无法利用。

为了解决这个问题，Henderson(1960)提出了一个有效的、得到普遍应用的方法。这个方法基于以下思路：地面以下、场源体之上重磁场值在很大程度上可以根据地面以上连续的、不同高度水平面上的重磁场值预测。因此，如果观测面上的重磁异常垂直向上延拓到四个连续的、相距一个格点距的水平面上，根据这四个向上延拓值及观测面上的重磁值，应用Lagrangian插值公式可以外推出向下延拓值。郑志毅(1974)提出了一个“积分插值”法解析延拓。这个方法与Henderson方法非常相似。该方法首先通过积分，计算出上延不同高度的重磁异常值，然后利用这些上延值与原观测面上的实测值，形成一个插值多项式，并外推出(外插)某个深度处的下延值。

向上延拓具有“低通滤波”的特性，它的主要作用是使重磁异常变得更为平滑，相对突出了区域异常的特征。向下延拓则是向上延拓的逆过程，具有“高通滤波”的特性，其作用是相对突出了重磁局部异常，分解在水平方向叠加的异常，定性估计场源的深度，以及由于下延使延拓面更接近场源，异常等值线圈闭的形状与场源体水平截面形状更为接近，因而可用来了解复杂异常源的平面轮廓。

下延计算属于不适定问题，引力位在场源体外和场源体内分别满足拉普拉斯方程和泊松方程，场源深度又属未知的；因而在理论上未能解决其计算方法，只能用插值公式进行外推。外推的深度越大，下延值的误差越大。由于下延计算的高通滤波性质，局部干扰和误差会被放大，使下延计算可能失败，因而在处理实际资料时下延深度不能太大；而且每下延一次要对这个深度的下延值进行平滑处理，然后再继续下延。

进行上延计算时，由浅部场源体引起的“高频”异常随高度增加而衰减的同时，所求的由深部场源体引起的宽缓的“低频”异常也随高度衰减；进行下延计算时，由浅部场源体引起的“高频”异常随深度增加而增大的同时，由深部场源体引起的“低频”异常也得到放大。为了解决这个问题，Polowski(1995)提出了一个优选延拓方法，理论模型计算和实际应用已显示出它的效果。

前苏联学者B·M·别列兹金首先提出归一化总梯度法，并已较好地应用于油气勘探领域，国内一些学者肖一鸣、王家林等首先将该方法引入国内，并对此进行了改进研究，最近，肖鹏飞等又提出了稳定算法。徐世浙、陈生昌从不同的角度提出了向下延拓的方法。杨辉等提出重力异常二维、三维视深度滤波的方法，实现了下延过场源并定量确定矿体深度。