三维反演

摘要： 羌塘盆地位于青藏高原中部,经历了多期复杂构造运动,是研究青藏高原演化的良好窗口.本文利用1∶20万重力和磁力数据,基于1∶50万地表地质信息约束,反演获得了羌塘盆地中部区域中上地壳的三维密度和磁性结构,揭示了南、北羌塘坳陷、班公湖—怒江缝合带、可可西里—金沙江缝合带和龙木错—双湖缝合带的密度和磁性特征.根据反演结果,认为:主要构造单元与密度和磁化率异常有良好的对应关系,下地壳和上地幔是羌塘盆地大范围低值重力异常的重要来源;可可西里—金沙江缝合带向下切割较深,引起磁异常的岩浆岩大量存在于中地壳;双湖至唐古拉山一线不存在贯穿羌塘盆地的“中央隆起带”;北羌塘广泛分布的火山岩主要存在于上地壳,来源可能是下地壳和上地幔的低密度岩浆岩体;印度板块俯冲的前缘可能影响到了羌塘盆地下方.

摘要： 本文改进了一种快速、高精度空间域三维正演算法,用来计算地下场源在水平观测面产生的磁异常ΔT场及其梯度场,以解决传统空间域正演计算效率低的问题.算法采用长方体对场源区域进行剖分,观测点与场源剖分单元体中心点在水平面上的投影重合.改进的算法具有以下三个特点:(1)采用无解析奇点的解析解公式计算磁异常,保证计算精度.(2)通过构造特殊的分块托普利兹(BTTB,Block-Toeplitz Toeplitz-Block)矩阵,利用其结构特性压缩核矩阵,并且用预先计算并存储中间变量,优化计算核矩阵的过程以提高计算效率.(3)基于BTTB矩阵的特殊性质,将核矩阵与磁化率向量的乘积转化为二维离散卷积的形式,因此能利用快速傅里叶变换进一步提高计算效率.模型实验显示,当剖分个数较多时,改进的快速正演算法比传统解析解方法快约5个数量级,比现有的8点高斯-快速傅立叶变换(Gauss-FFT)正演算法快约两个数量级,而且绝对误差极小(最大约为10^(-6) nT),同时将反演时核矩阵的内存占用降低约5个数量级,证明了该正演算法具有高精度、高效率、低存储量的优点.最后设计了一个合成模型实验,将改进后的快速正演算法运用到磁异常ΔT反演中,反演所得三维磁化率与真实模型特征一致,且大幅降低反演计算时间和内存占用,验证了快速正演算法的实用性.

摘要： 目前大地电磁法三维反演大多基于有限差分正演.反演使用规则六面体网格无法有效模拟复杂地形,同时正反演网格同套存在严重影响反演可靠性的问题.针对上述两个问题,本文利用自适应有限元算法,开发了基于非规则六面体的高精度大地电磁三维正演方法;反演中,使用独立的反演网格和正演网格来提高正演计算精度和反演可靠性.这一思路既保证了正演响应和灵敏度矩阵计算的精确性,又降低了因反演参数过多造成的不唯一性.最后,通过算例验证了正演算法的精确性和反演算法对地形处理的有效性.

摘要： 华南地区武夷隆起带及东南沿海陆缘带具备中高温地热的储藏条件,而深部热源及热通道对于揭示中高温地热的形成机制至关重要.本文对江西樟树—福建宁德包含37个宽频测点的一条410 km长大地电磁测深剖面,采用非线性共轭梯度二维及三维反演,获得了岩石圈电性结构模型.研究发现,扬子地块东缘、武夷隆起带以及东南沿海陆缘带的电性结构存在明显的横向差异性;武夷隆起带广泛存在地壳尺度的高导体,东南沿海陆缘带存在壳幔尺度的高导体.结合地表大地热流及华南地区构造演化特征,本文认为武夷隆起带和东南沿海陆缘带具有不同的热源机制,即武夷隆起带的热源主要分布在Moho以上,而东南沿海陆缘带热源来自岩石圈地幔,二者的热通道具有统一的形式,均受控于华南地区北东向深大断裂带.基于热源与热通道分析,本文认为华南地区高温地热的深层动力学机制与古太平洋板块西向俯冲的挤压环境及后撤作用下的伸展环境有关.

摘要： 观测的重力数据通常含有误差,传统的三维重力反演方法假设数据残差服从高斯分布,数据误差的大小和可靠估计对于三维重力反演的精度和可靠性是非常重要的.在模型正则化方面,传统的三维重力反演主要是基于Tikhonov正则化理论来获得稳定解,但是当地下密度异常体存在尖锐边界时,基于L_(2)范数正则化的三维重力反演得到的密度异常体边界比较平滑,这给后续的地质解释带来一定的困难.为此,本文提出了一种基于q-高斯分布和零阶最小熵正则化的三维重力聚焦反演方法,该方法不需要估计数据误差,且对较大数据误差的敏感性较弱,同时能够获得聚焦反演结果,且不需要确定合理的聚焦参数.理论模型测试表明,本文提出的三维重力聚焦反演方法得到的反演模型具有聚焦效果,能够较好地刻画异常体边界和密度值,且对含有较强干扰的重力数据具有一定的适用性.将本文方法应用于墨西哥圣尼古拉斯矿区的实测重力数据,反演得到的硫化物矿体与已知资料具有较好的一致性.本文在理论模型和实际资料测试中还进行了反演模型不确定性分析,分析结果表明q取值为1.5能够得到令人满意的反演结果.

摘要： 三维反演是大地电磁领域研究的热点问题,已有的三维反演算法程序使用繁琐、操作不便,导致三维MT反演的实用化进度缓慢。为此,我们采用Delphi语言自主研发了大地电磁三维反演云计算系统toPeak。文中对三维MT反演云计算系统进行了需求分析和系统设计,确定了系统结构和功能模块;阐述了toPeak各部分的设计结构和主要功能;介绍了云反演的流程,并展示了使用toPeak进行三维云反演的案例。toPeak已实现较大规模的大地电磁三维反演所需的全部功能,可对较大规模的大地电磁三维实测资料进行网格化、流程化资料处理、反演与解释,为大地电磁三维反演实用化提供了一种有力工具。

摘要： 半航空瞬变电磁法(SATEM)因其具有工作效率高、探测成本低等优势,成为了一种发展迅速的新兴地球物理探测技术.基于一维反演的SATEM数据处理方法难以满足复杂地质条件下精细解释的需求.同时,采用单一的探测方式,存在探测能力有限、反演多解性强等问题.本文开发了适用于地面瞬变电磁法和SATEM的三维反演及联合反演算法.正演采用基于非结构化四面体网格的矢量有限元法,可以精确模拟地形和复杂地电结构.反演采用具有较高收敛速度的高斯-牛顿法.通过对理论模型分别进行地面瞬变电磁、半航空瞬变电磁单独反演及其联合反演,验证了反演算法的有效性.通过对比不同装置的单独反演结果,以及单独反演与联合反演结果,分析了不同装置的探测能力,并展示了联合反演可以有效压制反演多解性、提高反演结果分辨率的优势.

摘要： 为探索重力资料在砂岩型铀成矿地质条件研究中的应用潜力,文章结合已知地质信息,对国家湾铀矿床及其周边地区的重力资料进行了系统分析及三维反演处理,并根据区内重力异常特征来探讨重力异常与构造、含矿地层的空间位置关系。结果表明,国家湾铀矿床位于环状剩余重力异常由高值向低值过渡的部位,斜导数零值线的形态较好地与李家河向斜的展布相吻合。重力三维反演结果揭示了李家河向斜核部及两翼地层的位置,并依据密度差异推断出了含矿地层及构造的分布范围。研究成果为重力资料在砂岩型铀成矿地质条件研究和深部找矿中的应用提供了参考。

摘要： 近年来,新疆西准噶尔巴尔鲁克地区发现的苏云河钼矿、加曼铁列克得铜矿、石屋铜金矿等斑岩型矿床,为研究巴尔喀什斑岩型成矿带是否延伸至我国新疆西准噶尔一带提供了新的研究方向。其中苏云河钼矿是该区最大的斑岩型矿床,赋矿岩体为二长花岗斑岩,目前对于该含矿斑岩体的空间形态及规模认识不足。本文以西准噶尔巴尔鲁克山一带区域重力为研究对象,针对苏云河钼矿含矿岩体开展重力三维反演,从构造环境、含矿岩体、成矿年龄等方面对比分析苏云河钼矿与哈萨克斯坦阿克斗卡铜矿的相似性。结果表明,苏云河含矿斑岩体深部最长约9.4 km,最宽约3 km,垂向延伸超过2.2 km,直观展示了苏云河含矿岩体的规模及空间形态,巨型岩体的存在表明深部仍有广阔的找矿空间。此外,巴尔鲁克山一带的重力场反映了西准噶尔洋残余盆地的特征,证实该区在晚石炭世处于俯冲拉伸相关的岛弧环境,为哈萨克斯坦巴尔喀什成矿带向东延伸到我国新疆西准噶尔一带提供了地球物理证据。

摘要： 针对区域地应力评估难度大,难以通过实测方法获得区域地应力真实情况的问题,在实测点状地应力数据基础上,使用优化的BP神经网络与数值模拟相结合的方法,对浩吉铁路阳山隧道工程范围内岩体的区域地应力状态进行了预测与模拟,实现了对区域地应力水平更贴近现实情况的预测和评估。通过对比优化的BP神经网络与回归分析2种方法可知,前者能够更好地克服地应力反演结果离散性大的问题。通过实例验证可知,采用优化的BP神经网络与数值模拟相结合的方法进行区域地应力评价是可行的。

摘要： 频率域可控源电磁法中接收到的电磁场在低频主要表现为电性界面之间的电流传导和几何扩散效应,高频主要为电磁感应效应(Constable,2010).相对于只考虑高频电磁感应效应的传统阻抗视电阻率反演(赵宁等,2016),考虑使用场分量直接反演(翁爱华等,2012)既可充分利用从低频到高频所有的电磁观测数据,让实际观测中发射源位置的选择更加灵活,也增加了可控源电磁观测发射源与频率组合的多样性.因此,为了更加准确、有效地利用可控源电磁法来探测地下异常体,研究分析不同源组合激发方式的优点具有重要意义.随着计算机硬件条件的提升以及算法的不断优化与改进,地球物理电磁法三维反演正逐渐成为主流.本文基于Egbert等(Egbert and Kelbert,2012)建立的三维大地电磁正反演平台ModEM,实现了频率域可控源电磁法数据的三维正反演,其中三维正演计算采用分离一次场与二次场的求解方法,反演采用非线性共轭梯度法,最后通过利用对Ex合成数据的反演,对比了不同发射源组合方式的优缺点.

摘要： 结合相位张量与阻抗张量分解两种方法对研究区域进行维性分析，表明该区域数据的局部三维性较强。因此，本研究进一步通过三维NLCG反演获取了研究区内岩石圈三维导电性结构模型。通过对岩石圈二维及三维电性结构模型进行综合对比，并结合研究区内其它的地质与地球物理资料，得出了以下几点主要结论:青藏高原东北缘各地块电性结构具有明显的差异，二维及三维反演模型都体现出一致的分块特征;二维与三维反演模型共同揭示出西秦岭造山带中下地壳存在着较大规模的高导层，厚度几到十几千米，电阻率值几到三十几欧米，可能指示了物质逃逸的通道;三维反演模型中，深部的高导体与二维反演模型相比规模普遍更小，电阻率值略高，其原因主要是由于三维反演可以通过将这些深部的高导体置于剖面旁侧来拟合数据;为了避免三维反演模型在区域构造走向方向上的变化过于剧烈，可以通过在不同方向上使用不同大小的光滑因子来调节。

摘要： 针对广域电磁移动测量方式的多场源多频率特点，本文发展了大数据体的广域电磁三维反演算法。其中正演采用直接矩阵分解技术来求解离散所得到的大型线性方程组，通过一次矩阵分解实现了多场源的快速计算;为减少矩阵分解次数，反演采用高斯牛顿最优化算法，只需较少迭代次数即可达到收敛条件。最后，通过对三维目标体的广域电磁反演测试表明，本文所开发的算法能够有效用于移动测量方式下的广域电磁数据反演，反演结果很好地恢复了三维目标体的空间展布信息。

摘要： 近年来,随着“中央环保督察”和“清废行动”的不断深入,我国各地均出现钢渣非正规堆填的现场,为进一步开展钢渣堆填场地的环境污染状况调查及综合整治,须全面查明堆填钢渣的分布范围及特征.本文根据钢渣与原土层明显的电性特征差异,利用高密度电阻率法对某堆填场地内的钢渣分布进行探测研究,结果表明钢渣埋深约为4米,整体上厚度分布较为均匀.钻孔探测验证结果显示,钢渣埋深及分布与高密度电阻率法探测结果相一致,证明高密度电阻率法在钢渣堆填场地探测过程中具有良好的适用性和有效性.在二维反演的基础上,通过构建场地三维反演模型.直观的反映场地内各物性层的三维展布情况,为后续场地环境调查和工程实施,提供数据支撑.

摘要： 深部煤层开采受下伏灰岩水害威胁日益严重,探测采煤工作面底板富水区是保障安全生产的一项重要工作.目前,矿井电法是富水区探测的主要手段之一,但存在对富水区定位不准的问题.为进一步提高对采煤工作面底板岩层富水区的判定精度,在充分分析单巷电法和双巷电透视法优缺点的基础上,通过对视电阻率观测与反演方法的改进,提出视电阻率全方位探测方法.以全空间球状模型为例,给出了球状模型外空间中任意三极装置的视电阻率表达式.针对采煤工作面内侧、巷道和外侧底板不同位置的5个低电阻率模型,分别计算了全方位和双巷透视视电阻率数据,通过三维反演分别获得了采煤工作面底板岩层的电阻率图像,对比可见:①在平面上,前者的低阻核心区与5个模型位置一致;后者的低阻核心区与工作面内侧及巷道底板的3个模型位置一致,而与工作面外侧底板的2个模型位置存在误差,误差系数分别为1.0和2.0,反映工作面外侧模型距离巷道越远,误差则越大;②在垂向上,两者对模型深度的判定均存在不同程度的误差,但相比而言,前者定位误差小,对模型深度的判定更准确.分析结果表明在全方位视电阻率反演过程中,单巷测深数据与双巷透视数据之间能够相互约束,促使低电阻率球状模型的准确归位,体现了全方位视电阻率探测方法的优越性.工程实践进一步表明了该方法的准确性和可靠性.

摘要： 塔里木盆地位于我国的西北部,是我国最大的内陆盆地,富含石油、天然气和矿产等资源.为了研究塔里木盆地的深层电性结构,在覆盖全盆地的756个大地电磁数据的基础上,经过三维反演后得到了全盆地的三维电阻率模型.

摘要： 2015年在黑龙江省白石砬子地区大明山金矿化点采集3条平行音频大地电磁剖面,二维反演结果显示测线下方存在低阻带,推测为韧性剪切带,是金矿控矿结构.该剪切带穿过LL'和MM'剖面后,在NN'剖面下变浅,推测可能尖灭于NN剖面.二维反演结果已经发表在《地球物理进展》杂志.然而,这次应用基于积分方程正演的重加权正则化共轭梯度法做AMT三维反演.反演数据使用119测点,40个频率的四分量(Zxx,Zxy,Zyx,Zyy)数据.三维反演电阻率模型再次证实三条剖面下存在低阻韧性剪切带.然而三维反演显示该剪切带继续向西南方向延伸,而且深部越来越大.这是与二维反演相矛盾的.此外,三维反演结果显示NN'剖面西端出现一个圆形的低阻带,而该低阻带在二维TE模式电阻率模型中出现,TM,TM+TE模型中没有出现明显的低阻带.因此,该三维反演对二维反演结果进一步加强与完善.

摘要： 反演中,通常假设数据和模型参数具有高斯概率分布特征,通过求解L2-范数的目标函数得到一个光滑模型并使其响应与反演数据相拟合.但观测数据中很难避免坏点的出现,地下介质也会出现电性结构的突变,此时将不再满足高斯概率分布的假设,若依然采用传统的L2-范数反演,会降低反演结果的准确性和可靠性.针对此问题,在地磁测深中应用基于L1-范数的三维反演,并通过理论模型验证了该方法的正确性及在电性结构存在突变时反演的优势.

摘要： 2017年8月8日在四川九寨沟县章扎村附近发生了7.0级地震,震源深度约20千米.从区域构造来看,该次地震发生于松潘—甘孜地块与西秦岭造山带、龙门山构造带接触区,地震震中位于岷江、虎牙、东昆仑断裂带塔藏段所围限区域.历史记载在该区已发生过多次中强地震,如1933年的叠溪7.5级地震、1976年虎牙断裂附近的两个7级地震(闻学泽等,2011).在2008年和2013年沿龙门山构造带中南段发生了汶川8.0级地震和芦山7.0级地震(张培震等,2009;徐锡伟等,2013).对于这样中强地震频发发生的特殊区域,其深部结构特征、深部孕震环境等都一直持续被关注.在汶川地震科考、中国地震科学台阵探测、国家自然基金等项目支持下,在该区持续开展大地电探测研究,在九寨沟地震前已获得了以面状分布的约300个测点.对全部测点数据采用ModEM三维反演系统进行三维反演(Kelbert et al.,2014),获得了九寨沟地震区及其附近地区的三维电性结构图像.

摘要： 自20世纪70年代,可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequencyMagnetotellurics Method,简称CSAMT法)被提出以来,因其效率高,抗干扰能力强等优点在金属矿产、地热、地下水等资源勘探和隧道等工程勘察中具有广泛的应用.目前,低维(一维、二维)CSAMT方法的数据处理技术已比较成熟,但实际的地质模型多是三维的,随着三维CSAMT方法数据采集技术的发展,迫切需要开展三维CSAMT正反演技术的研究.作为反演的基础,围绕三维CSAMT数值模拟问题开展研究十分必要.

摘要： 本发明涉及一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，先用线性算子相乘的形式表示地下全体波场、一次波波场、表层相关算子和多次波波场地下的物理传播关系；以线性算子构建基于L1范数一次波反演过程；将噪声型被动源数据一次波和表层相关算子初始值带入双凸优化反演过程，获得一次波估计初值；由一次波初值和波场间的关系来求取表层相关算子的初值；构建三维聚焦稀疏算子引入双凸优化一次波反演过程求取噪声型被动源数据一次波估计值；通过表层相关算子和噪声型被动源数据一次波交替迭代反演，获得噪声型被动源数据一次波估计值。本方法能在一次波估计过程中压制噪声型被动源数据的相干噪声、纠正远偏移距同相轴误差的一体化进程。

摘要： 本发明涉及声波测井技术领域，尤其涉及全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，解决了现有技术中无法对井周速度剖面变化的真实方位角(环向)信息进行定量解释，无法有效的对复杂的井周三维速度场进行表征和定量解释的问题。全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，包括原始声波波形数据的预处理、不同环向方向接收器阵列波形的初至时间拾取、建立初始井旁速度场、不同环向方向接收器阵列的层析成像径向速度剖面反演和多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化等流程。本发明方位角成果更准确，引入仪器连续旋转的方位角校正方法，在三维空间进行反演结果的插值可以获得更准确的地层响应方位角信息。

摘要： 本发明揭示了三维指示方法。在本发明的三维指示方法中，根据在预定的检测面上使用输入笔的笔尖进行了指示时的指示位置的二维坐标、以及对前述输入笔的笔尖施加的压力即笔压或者进行了持续指示的时间或前述输入笔具有的操作单元的操作，指示表现在显示装置上的三维空间内的期望点。并且，在本发明的三维指示方法中，根据前述输入笔的笔尖或者进行了持续指示的时间或前述输入笔具有的操作单元的操作，使显示在前述三维空间内的三维指针的深度方向的坐标变化来显示在显示装置上。

摘要： 向粉末床照射波束来进行层叠造型的三维层叠造型装置的施工异常检测系统，基于粉末床的表面形状的测定结果，在满足粉末床的相对于基准位置的平均高度从第一规定范围脱离的第一条件、以及粉末床的高度的偏差从第二规定范围脱离的第二条件中的至少一者的情况下，判定为发生了粉末床的铺设异常。

摘要： 本发明涉及一种基于三维稀疏聚焦域反演的噪声型数据一次波反演方法，先用线性算子相乘的形式表示地下全体波场、一次波波场、表层相关算子和多次波波场地下的物理传播关系；以线性算子构建基于L1范数一次波反演过程；将噪声型被动源数据一次波和表层相关算子初始值带入双凸优化反演过程，获得一次波估计初值；由一次波初值和波场间的关系来求取表层相关算子的初值；构建三维聚焦稀疏算子引入双凸优化一次波反演过程求取噪声型被动源数据一次波估计值；通过表层相关算子和噪声型被动源数据一次波交替迭代反演，获得噪声型被动源数据一次波估计值。本方法能在一次波估计过程中压制噪声型被动源数据的相干噪声、纠正远偏移距同相轴误差的一体化进程。

摘要： 三维数据编码方法对分别位于多个区域中的某一个区域的多个三维点按每个区域进行编码(S9401)，生成连接信息，该连接信息是基于多个区域中的规定的区域与多个区域中的规定的区域以外的多个其他区域的关系而生成的，且包含(i)表示固有地分配给多个区域的每一个的值的瓦片信息、以及(ii)通过瓦片信息表示规定的区域与其他区域具有关联性的关联信息(S9402)，生成包含所生成的连接信息和被编码的多个三维点的比特流(S9403)。

摘要： 三维数据编码方法决定将表示三维点群的点群数据分割为多个时的分割数据单位、和分割前的点群数据单位中的至少一方的编码后的编码数据的第1最大比特数(S9681)，通过以满足所决定的第1最大比特数的方式对分割点群数据而成的多个分割数据或分割前的点群数据进行编码，从而生成比特流(S9682)，比特流包含表示第1最大比特数的第1比特数信息。

摘要： 一种对具有层级结构的多个三维点进行编码的三维数据编码方法，使用第1三维点的周围的1个以上的第2三维点的第2位置信息，设定用于计算第1三维点的第1位置信息的预测值的2个以上的预测模式中的1个预测模式(S9781)；计算被设定的预测模式的预测值(S9782)；计算作为第1位置信息与计算出的预测值的差分的预测残差(S9783)；生成包含被设定的预测模式和预测残差的第1比特流(S9784)；在设定中，基于第1三维点的层级结构的深度，设定预测模式。

摘要： 使用参数对多个三维点的多个属性信息进行编码(S9241)，生成包含被编码的多个属性信息以及参数的比特流(S9242)，多个属性信息分别属于1个以上的阶层中的某一个且属于1个以上的区域中的某一个，参数根据成为编码的对象的属性信息所属的阶层以及区域来确定，比特流中包含的参数包含规定的基准值、按每个阶层确定的第1差分值、以及按每个区域确定的第2差分值。

摘要： 一种三维数据编码方法，判定多个第1节点中包含的有效节点的数量即第1有效节点数是否为预先确定的第1阈值以上，所述多个第1节点属于点群数据中包含的多个三维点的N(N为2以上的整数)叉树结构中的对象节点的上位层，所述有效节点是包含有三维点的节点(S9541)，在第1有效节点数为第1阈值以上的情况下(S9541的“是”)，对对象节点的属性信息进行第1编码，所述第1编码包含使用了多个第2节点的预测处理，所述多个第2节点包含对象节点的父节点，并且与父节点属于同一阶层(S9542)，在第1有效节点数小于第1阈值的情况下(S9541的“否”)，对对象节点的属性信息进行第2编码，所述第2编码不包含使用了多个第2节点的预测处理(S9543)。