地球物理重力法.ppt

(三)结晶基底顶面的起伏  基底与上覆沉积岩系通常都存在一定的密度差，在基底内部岩性较均匀的情况下，基岩顶面的起伏能形成较大范围内的重力高低变化，据此可以成功地圈定那些范围较大的有较大幅度的隆起或凹陷构造单元。 在与油气藏密切相关的沉积盆地内，重力异常的变化主要反映盆地结晶基底的起伏。 油气沉积的有利区 (四)沉积岩的构造和成分变化 在沉积岩系比较发育的地区，沉积岩系的内部往往存在多个密度分界面，如新生代的疏松沉积物与下伏老地层之间；中新生代的陆相地层与古生代的海相地层之间；古生代上部砂页岩和下部碳酸岩之间都可能存在密度差异。当这些界面受地壳运动影响而产生褶皱、断裂时，在具备足够大的剩余质量时，将产生明显的重力异常，这为应用重力法研究，寻找局部构造奠定了基础。 此外，沉积岩内的岩性或岩相变化也可能产生明显的重力变化。 例如某盆地内在向斜部位堆积了密度较下伏岩层为大的砾石层，出现了在按正常密度序列时向斜部位应是重力低处，反而出现了重力高，而背斜构造部位出现了重力低，这一点在对重力资料作解释时应特别注意。 (五)其它密度不均匀因素 大多数金属矿床(如铁矿、铜矿、铬铁矿等)，特别是致密状的，其密度都比围岩大，密度差通常超过0．5g／cm3 ,某些非金属矿(如岩盐、煤炭等)或侵人体，则情况相反，其密度一般比围岩要小。因此，当这些矿体或地质体具有一定的规模和埋深又不大时，都能在地表形成可观测到的局部异常。 四、重力异常的反演 P77 （一）特征点法和任意点法 特征点法是利用异常曲线上的特征点（如极值点、半极值点、拐点等）来反演场源的产状要素。 要求：准确的分离异常场；判断场源可能的形状；尽量准确的确定坐标原点的位置。 四、重力异常的反演 （二）选择法（试错法） 根据实测重力异常(剖面或平面)的分布和变化的基本特征，结合工区的地质和其他地球物理和物性等资料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算，将理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据解正问题时掌握的场与场源的对应关系，对模型进行修改，重算其理论异常，再次进行对比……如此反复进行，直至两种异常的偏差达到事前要求的误差范围为止，则这最后的理论模型就可作为所求的解答了。 选择法的特点是解题范围大，且不必对异常进行平滑，求解时用的是整条曲线或平面上相当多的具有一定特征的点来进行对比，因而受个别点误差的影响较小，抗干扰的能力较强。不言而喻，实施之前应进行分场处理以获得目标异常(局部异常)。 选择法也叫反演，搜寻目标函数的可变参数的最佳值(极大或极小)。设实测异常为： Δgk，k=l，2，…，m， 地质体模型产生的理论异常用 Δg’k， k=l，2，…，m Δg’k是模型产状要素和计算点坐标的函数，即 Δg’k =f（xk，yk，zk，b1，b2，…，bn） 判定实测异常与理论异常符合程度是在最小二乘的原则下，让两者偏差的平方和为最小，即有函数φ就称为目标函数。 误差得不到满足，则修改模型参数： bi（l+1）=b i（l）+δb i（l） （i=1，2，…，n） 其中l表示迭代次数，δb i表示改正量。 最优化方法的关键在于求使φ取极小的改正量δb i，具体算法有最小二乘法（高斯法）、最速下降法、阻尼最小二乘（马奎特法）、共轭梯度、预条件共轭梯度、模拟退火、遗传算法、神经网络等。当式被满足时，则bi（l）即可作为所求的地质体各产状要素。这一过程在计算机内是自动完成的。 四、重力异常的反演 （三）归一化总梯度法 我们知道，重力位及其导数都是解析函数，当解析延拓到场源外时，仍保持其解析性，但在场源处，失去解析性。——奇点。 通过向下延拓确定奇点，然后利用场的分布规律和变化特征，作出引力场原因的有关结论，如地质构造、场源的形状、大小和位置等。这就是重力归一化总梯度法的出发点。 四、重力异常的反演 （四）直接法 是利用某种积分运算和函数关系的辅助，直接求取地下介质的有关参数。 该方法受解释人员主观影响小。 有多种形式：积分法 地下介质－异常 解线性方程组反演有关参数的正则化方法、广义逆矩阵法等。 四、重力异常的反演 （五）层析成像法 P80 目的是提高反演的分辨率和可靠性。 为提高分辨率，需要把研究区分成尽可能多的子区域，每个子区域的物性参数都是未知数。 求解分两步：建立层析成像方程 求解层析成像方程 求解：矩阵变换法、迭代法 第四节 重力勘探的应用 一、重力勘探在研究地壳深部构造及地壳