[发明专利]一种结构约束的二维重力梯度和大地电磁联合反演方法

说明书

本发明涉及一种结构约束的二维重力梯度和大地电磁联合反演方法,建立多分量重力梯度和大地电磁联合反演目标函数；分别计算重力梯度和大地电磁法正演响应和雅克比矩阵；求取正演响应值与观测数据拟合差阈值。本发明是将多分量重力梯度方法引入到联合反演当中，替代传统重力勘探方法。地电磁法具有丰富的频率信息，勘探深度大，将该方法加入到联合反演中，能有效地弥补重力梯度和重力纵向分辨能力差的缺陷，更好的恢复出密度反演模型；是一种基于交叉梯度结构耦合的联合反演方法，与单独反演和其他传统的物性关系耦合联合反演方法相比，本方法不依赖于岩石物性关系，可以更好的恢复出真实模型结构，无论在物性数值上，还是在几何空间形态上。

技术领域：

本发明涉及多分量重力梯度和大地电磁(MT)二种地球物理方法的同时反演，特别是利用交叉梯度结构约束的二维多分量重力梯度和大地电磁联合反演方法。

背景技术：

重力探勘是利用组成地壳各种岩体、矿体间密度差异所引起地表重力加速度值变化而进行地质勘探种方法，具有轻便，快捷，投入少的优点，被广泛应用于研究地壳内部结构、构造、探查固体矿产和油气资源分布等。随着重力勘探测量仪器精度的提高以及GPS技术的进步，高精度的重力梯度测量技术得到了迅速发展。重力梯度测量能够观测重力位的二阶导数，与传统的重力测量相比，对浅层地质体具有更高的分辨率，能够更好地反映浅部异常体的边界。重力梯度包含多个梯度分量，每个梯度数据分量包含的信息不尽相同，综合利用多个分量信息有助于提高地质解释的准确性。

大地电磁勘探是利用天然交变电磁场研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法，具有成本低，工作方便，不受高阻层的屏蔽，对电阻层分辨率高，而且勘探深度随电磁场的频率变化，高频探测浅地层，低频探测深地层，由于频率范围丰富，其勘探深度达到了十几或者上百公里。因此，近年来在石油和天然气的普查与勘探中，地热的调查和天然地震的预报等领域都得到了成功的应用。

重力梯度方法具有很好的横向分辨能力，但是纵向分辨能力较差，很难划分深部构造。大地电磁法由于频谱范围丰富，观测深度较大，对纵向分辨能力很强，但横向分辨能力相对较弱。两种方法都只能从单一角度来评价地下介质的岩石物性特征，单凭一种地球物理方法很难准确勘探地下结构。因此，为了得到更准确的地下信息，需要将大地电磁法和重力梯度法联合处理解释，吸收各方法的优势，摒弃各方法的劣势，最终得到更准确的地下结构信息。

联合反演是综合地球物理方法解释的重要手段之一，主要分为两种方式。第一种，基于岩石物性关系的耦合方法，但这种方法需要依赖岩石物性关系，复杂地区很难确定准确的岩石物性关系，具有一定的局限性；第二种，基于空间分布结构性耦合的方法，这种方法不依赖于岩石物性关系，只强调岩石结构上的相似性，具有普遍的适应性。目前，国内外已经研究了传统的重力方法和其它地球物理方法的联合反演研究，但是并没有提出和研究多分量、信息量更多的重力梯度法与其它地球物理方法的联合反演研究。

发明内容：

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种结构约束的二维重力梯度与大地电磁联合反演方法，替换现有的重力勘探方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

结构约束的二维重力梯度和大地电磁联合反演方法，包括以下步骤：

a、建立多分量重力梯度和大地电磁联合反演目标函数；

b、建立密度和电阻率初始模型；

c、分别计算重力梯度法和大地电磁法正演响应和雅克比矩阵；

d、采用高斯牛顿法分别求取重力梯度和大地电磁单独反演的，获得单独反演密度和电阻率模型；

e、求取目标函数中的结构约束项的偏导数和拉格朗日算子；

f、计算获得联合反演密度和电阻率模型；