[发明专利]一种球坐标系下重震联合反演密度界面分布的方法

说明书

本发明提供了一种球坐标系下重震联合反演密度界面分布的方法，该方法包括以下步骤：估算初始的密度界面深度，计算修正后的密度界面深度迭代之后重力异常矩阵值计算，计算已知地震约束点与反演计算点的差值Δh_i，均方根误差分析，多次迭代计算及迭代终点判断。本发明的有益效果在于：该方法针对于区域大尺度的密度界面反演研究，将地球近似为球体，用球单元体替代常规的棱柱体，克服了大尺度研究忽略地球曲率的问题，反演结果更接近真实情况，同时反演过程中引入了深度加权因子和地震约束，提高了反演精度，减少了密度界面反演的多解性和不确定性。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种球坐标系下重震联合反演密度界面分布的方法。

背景技术

在地球物理勘探领域，密度界面反演在推断区域构造研究、获取结晶基底面和莫霍面起伏等方面具有重要意义。密度界面反演是指根据重力异常变化，反演密度界面深度。现阶段界面深度的反演方法有很多，大体上可分为空间域和频率域方法。空间域主要包含直接迭代法、压缩质面法和非线性反演方法，空间域反演界面一般具有不连续性且计算速度慢；频率域密度界面算法引进了傅里叶变换，提高了计算效率。

目前小范围区域Dec密度界面反演方法已经比较成熟，该方法采用的是在笛卡尔坐标系下将地下模型剖分为规则的棱柱体。但是，当涉及到区域性大尺度乃至全球尺度问题时(譬如区域莫霍面反演、区域构造地质解释等)，由于需要将地球曲率考虑进去(Anderson.1976；Grombein et al.,2013；Uieda at al.,2016，Aowei Hao et al.2019)，此时采用上述方法得到的结果与真实情况之间存在一定的偏差。而且重力界面反演存在多解性也是现有技术难以解决的一个技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种球坐标系下重震联合反演密度界面分布的方法，该方法针对于区域大尺度的密度界面反演研究，将地球近似为球体，用球单元体替代常规的棱柱体，克服了大尺度研究忽略地球曲率的问题，反演结果更接近真实情况，同时反演过程中引入了深度加权因子和地震约束，提高了反演精度，减少了密度界面反演的多解性和不确定性。

一种球坐标系下重震联合反演密度界面分布的方法，包括以下步骤：

(1)估算初始的密度界面深度：根据地质或相关物性资料，给出初始的密度界面参考深度,即重力异常基准面的深度值，给出待反演的球坐标系下重力异常矩阵为g_obs(q)，同时给出已知地震约束点数据将地下密度层在经度和纬度上剖分为M和N个球单元体，其中为在经度方向第i个、纬度方向第j个球单元体在第k次迭代之后相对于重力异常基准面的深度值；球单元体观测矩阵共有M×N个点,将每个测点的重力异常近似为无限平板产生的，则可以估算初始密度界面深度

其中G为万有引力常量，Δρ为密度层上下界面的密度差值；

(2)计算修正后的密度界面深度根据估算的所述初始密度界面深度采用球坐标下起伏密度界面重力异常正演方法，获得球坐标系下每个测点的重力异常值，进而获得初始重力异常矩阵为此时重力的残差在所述初始密度界面深度的基础上，通过引入球坐标下界面反演深度加权函数w(Δr)，并基于地震数据约束方法引入已知的地震点约束信息分别对重力迭代修正项和地震数据修正项进行修正，得到第1次迭代后的密度界面深度

同理，第k次迭代的重力异常残差在对重力迭代修正项和地震数据修正项进行修正后，得到第k次迭代后的密度界面深度

其中，α和β分别为重力和地震的收敛约束项，在实际测试中的一般范围为α∈(11.5),β∈(0.751.25)。