[发明专利]一种用于由卫星磁异常反演居里等温面埋深的方法

说明书

本发明公开了一种用于由卫星磁异常反演居里等温面埋深的方法，首先，选择全球初始CPD分布，代入到CPD埋深；其次，由CPD分布，经ESD正演计算得到全球全波段的岩石圈磁场(LMF)分布，再其次，采用高通滤波滤去计算岩石圈磁场中的长波长，得到研究区域内中短波长的岩石圈磁场；接下来，将滤波后的岩石圈磁场与观测数据或者模型进行对比，如果二者小于设定的反演误差，则输出CPD埋深；否则，进行非线性共轭梯度(NCGM)反演，得到新的CPD；将这一迭代过程不断循环，直到得到理想的输出结果。本发明解决了如何由卫星岩石圈磁异常观测或者模型获取区域性居里面埋深，使得反演结果可靠，具有更高分辨率和更高精度，反演算法快速收敛。

技术领域

本发明属于地磁学，地热学和地质学研究技术领域，涉及一种用于由卫星磁异常反演居里等温面埋深的方法。

背景技术

居里等温面(简称居里面或者CPD)是地球岩石圈内部一个重要的温度界面，获取其空间分布有助于人们深入认识地下温度分布、岩石圈动力学、板块构造、地震触发机制及地震活动性的分布特征，以及应用于地热和矿产资源开发利用等等。虽然居里面可直接由热方法推导得到，但是由于受地下温度梯度、岩石热导率及放射性产热率等的不确定性影响，较为可靠的CPD分布一般经由磁方法反演得到。

由磁方法反演获取居里面分布有两种途径。其一是以航磁异常为代表的近地表磁异常反演法，获得局域性CPD。该方法是对观测总磁异常进行向上延拓和化极之后，将其变换到频率域，假定磁化方向，选择适当滑动窗口及步长，通过谱峰法(SPM)求解得到CPD埋深。该方法是目前航磁反演的主流手段，但其局限在于：1、虽然经过向上延拓，因为一般仅仅延拓到几公里到十几公里的高度，仍难以有效避免浅部磁性体的杂混影响；2、对磁化方向的假设(一般是采用随机磁化假设)缺乏必要的物理基础，因而直接导致影响反演结果的可信度；3、在获取反演结果的过程中，需要不断调适滑动窗口及步长，并且尽可能寻找清晰的谱峰线，这些都会带来人为选择因素；4、受制于反演方法，CPD反演空间分辨率<<航磁数据分辨率。

另一种途径是由卫星磁异常或者采用了卫星磁场观测数据得到的岩石圈磁场模型对居里面进行反演，获得其全球性或者区域性分布。卫星磁测可以在短时间内获得全球性的磁场数据，不仅避免了航磁测量中数据通化、不同仪器对比检验等的影响；因磁测卫星一般飞行在500km左右的轨道高度上，也有效的避免了地壳浅部磁性体的干扰。此外，不同于航磁，卫磁测量可以获得磁场三分量数据，这些都为CPD的准确反演提供了条件。近来CHAMP(德国)，SWARM(欧空局)以及我国的张衡一号等磁测卫星的发射，为此也创造了难得机遇。

有些研究者，虽然采用了卫星磁测数据或者模型，仍是使用谱峰法对居里面进行反演，因此该方法的局限性仍然存在。传统上，由卫星磁测反演居里面采用等效偶极点源法(ESD)。相比于SPM法，ESD法物理上更为直观。该方法是将研究区域划分为若干经纬度均匀的网格体，每一个网格体在背景磁场下所产生的磁化场由一个居中偶极子来等效，通过反演其体积来获得CPD埋深。ESD法在国际上已经得到了普遍应用，但其也存在以下问题：1、算法代码并未公开；2、空间分辨率较低(4°×4°)；3、反演精度低(～1nT)；4、算法收敛速度不明确。

发明内容

本发明的目的是得到一种用于由卫星磁异常反演居里等温面埋深的方法，针对航磁反演获取居里面的不确定性，以及传统卫磁反演的低分辨率、低精度等问题，解决如何由卫星岩石圈磁异常观测或者模型获取区域性居里面埋深，使得反演结果可靠，具有更高分辨率和更高精度，反演算法快速收敛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于由卫星磁异常反演居里等温面埋深的方法，包括如下步骤：

首先，选择全球初始CPD分布，代入到CPD埋深；