火山盆地三维重磁数据反演

三维磁数据反演Li Yaoguo Douglas W. Oldenburg(UBC- geophysical inversion facility.dept. of Geophysics and Astronomy,Universityof British Columbia,Canada )摘要：我们提出一种反演地表磁数据（surface magnetic data）的方法来恢复三维磁化稀疏模型，为了使用最灵活的模型来表示地质的真实结构，我们将三维模型区域离散为一些长方形细胞（cell）。

每个细胞有一个固定的磁化系数。

细胞的个数一般远远大于获得的数据的个数，因此我们需要解一个欠定的问题。

通过极小化一个由模型目标函数（model objective function）和数据误差（data misfit）构成的全局目标函数（global objective function）来得到解。

这个算法可以将先验信息包含到模型目标函数（model objective function）中，通过利用一个或更多的合适的权重函数。

反演的模型参数可以是磁化系数也可以是其对数。

如果选择磁化系数，则需要一个正的常数来将提非唯一性并且来保持物理物理真实性。

我们的算法假设不存在剩余磁化，并且磁数据只是由人工磁场（induced magnetization）产生。

所有的最小化通过一个子空间法来计算，利用该方法在每磁迭代只需要很少的搜索向量。

这样就避免了直接解大规模方程组系统，因此由许多细胞（cell）组成的地球模型可以由台式工作站计算出来。

该算法用合成例子和真实例子通过了验证。

介绍磁法勘探已经被广泛使用有很多年了，百岁大量勘探区域的是海量的数据。

磁数据用来映射地震结构，尤其是在勘探的勘测阶段，但是当需要用于详细的探矿时，必须采用稳健有效的反演算法。

但是，势数据（potential data）反演的一个主要的困难是其内在的多解性。

基于数据空间算法的大地电磁各向异性三维反演大地电磁（EM）法是一种非侵入式的地球物理探测方法，广泛应用于矿产勘探、环境地质和地下水资源调查等领域。

大地电磁法通过测量地面上的电磁场进行数据采集，然后利用数学模型和反演算法，推断出地下的电导率分布。

大地电磁各向异性反演是一项复杂的任务。

各向异性是指地下岩石或土壤的电导率在不同方向上有所差异。

对于大地电磁法来说，各向异性的存在会导致数据解释和模型反演的困难。

因此，开发一种有效的算法来处理大地电磁各向异性问题具有重要意义。

基于数据空间的反演算法是一种可以用于处理反演问题的有效方法。

该方法将数据空间中的电磁场响应看作是一个变量，而不是通过模型计算得出的固定值。

这样做的目的是将反演问题转化为一个优化问题，通过调整模型参数，使模拟的数据与观测数据之间的误差最小化。

大地电磁各向异性三维反演中，关键是在反演过程中同时估计各向异性参数和电导率分布。

一种常用的方法是使用多个相对应的模型，每个模型都对应一个不同的各向异性参数。

然后，将这些模型与观测数据进行匹配，找到与观测数据最匹配的模型。

具体的反演算法包括以下几个步骤：1.初始化模型参数和各向异性参数的范围；2.生成初始模型，并计算相应的电磁场响应；3.对于每个模型，根据观测数据和模拟数据之间的差异，计算一个误差函数；4.使用优化算法（如梯度下降法或牛顿法），调整模型参数，直到误差函数最小化；5.重复步骤3和4，直到得到最佳模型。

在实际应用中，还可以引入先验信息来增加反演的稳定性和准确性。

例如，可以使用地质或地球物理学的先验知识来限制模型参数的范围，或者通过加权处理来调整观测数据和模拟数据之间的差异。

总之，基于数据空间的算法对于大地电磁各向异性三维反演有着重要的意义。

虽然该方法存在一定的计算复杂性，但可以通过合适的优化算法和先验信息引入来提高反演的稳定性和准确性。

随着计算能力的不断提高，基于数据空间算法将在大地电磁反演中发挥更加重要的作用。

三维大地电磁反演：数据空间法摘要目前，一种三维大地电磁最小模型反演算法已经提出，这种算法是奥卡姆反演方法的变种，其主要是思想是基于数据空间的反演算法。

由于模型空间矩阵的计算时间相对较长，使得基于模型空间的奥卡姆法三维大地电磁反演并不实用。

这些困难能够用基于数据空间的奥卡姆反演算法来解决，在这种方法中，矩阵维数依赖于数据空间的大小，而不是模型空间的取值。

通过将模型空间转换到数据空间，从而使得奥卡姆方法能够在PC机上进行反演计算。

为了减小计算时间，一种宽松的集中规则被用于计算灵敏度矩阵的迭代正演模型标准。

这种规则使得计算时间压缩了70%，且不影响反演结果。

通过模拟数据的数值计算试验表明通过少量的迭代次数中就能够得到满意的结果，在之后的迭代中需要取消不必要的结构并找到最小标准的地电模型。

关键词大地电磁；数据空间法；三维反演；奥卡姆反演1引言进行三维大地电磁反演的常规运算是对大地电磁方法的未来发展的需求，由于二维解释常常并不能解释复杂的地质区域中场数据集呈现的重要特征。

近年来一些人在发展三维大地电磁反演算法做出努力，使用了合理的大范围趋近方法（例如：Mackie 和Madden在1993年,Newman和Alumbaugh在2000年，Farquharon等在2002年）。

这些方法已经能够去合理的恢复电导率变化，至少在理论数据的案例测试中得到验证。

然而，三维大地电磁反演问题还远没有解决。

高配置终端工作站或者并行计算机的需求依然阻碍三维程序运行的应用，计算机问题与实际数据的真实性影响着所有的设想方法。

所以，提高实施三维反演算法的效率受到了高度的关注。

基于快速相似模型的规则有望提高效率，比如你拟线性或拟解析相似模型（Torress-Verdin和Habashy在1994年，Zhdanov和方在1996上半年，Tseng等在2003年）。

因为这些相似性模型响应是正比于修改的电导率张量拟线性函数，是可能1 序言第 - 2 - 页 （共 16 页）的简化反演方法（有如：Zhdanov 和方在1996下半年，Zhdanov 等在2000下半年）。

大地电磁测深数据和重力数据三维联合反演汇报人：日期:•引言•大地电磁测深和重力数据采集与处理目录•三维联合反演的理论和方法•实验和结果分析•结论和展望•参考文献01引言大地电磁测深和重力数据在地球科学领域的应用大地电磁测深和重力数据是地球科学领域重要的数据来源，对于研究地球内部结构、地壳厚度、地幔流动、地核状态等具有重要意义。

三维联合反演的必要性传统的二维反演方法在处理复杂地球内部结构和多参数反演时存在一定的局限性，因此需要采用三维联合反演方法以提高反演精度和可靠性。

国内外研究现状目前，国内外学者在大地电磁测深和重力数据联合反演方面已经取得了一定的研究成果，但仍存在一些问题和挑战，如多参数反演的复杂性、数据分辨率和信噪比等问题。

研究背景和意义•国内外研究现状：目前，国内外学者在大地电磁测深和重力数据联合反演方面已经取得了一定的研究成果，如基于波动方程和射线理论的反演方法、全波形反演方法等。

同时，随着计算机技术和数值计算方法的发展，越来越多的学者开始关注三维联合反演方法的研究和应用。

发展趋势：未来，大地电磁测深和重力数据联合反演将朝着以下几个方向发展 1. 高分辨率和高质量的数据采集技术；2. 更加精确和可靠的反演算法和技术；3. 多参数、多尺度和多角度的综合反演方法；4. 人工智能和机器学习等新技术的应用。

1 2 3研究内容：本研究旨在利用大地电磁测深和重力数据，开展三维联合反演方法的研究和应用。

具体研究内容包括1. 大地电磁测深和重力数据的预处理和分析；2. 三维联合反演算法的建立和优化；0102034. 实例应用和效果评估。

创新点：本研究具有以下创新点3. 反演结果的分析和解释；011. 提出了一种基于波动方程和射线理论的联合反演方法，提高了反演精度和可靠性；022. 开发了一套完整的三维联合反演软件系统，实现了自动化和批量化处理；033. 对多种地球内部结构和参数进行了反演实验和分析，验证了方法的可行性和有效性；044. 将研究成果应用于实际地球探测任务中，取得了良好的应用效果。

三维磁化率反演在识别方正断陷火山岩中的应用
周锡明;刘勇胜;陈超;李爱勇;王佩业
【期刊名称】《大庆石油地质与开发》
【年(卷),期】2014(033)006
【摘要】以带通滤波取得的磁异常为基础数据,采用三维磁化率物性反演,搞清了方正地区的磁化率在三维空间的变化特征,认为三维磁化率物性反演能够识别一定规
模的火山岩,并具有一定的可靠性.利用带通滤波、三维物性反演成果及钻井资料预
测的方正断陷火山岩分布规律表明:方正断陷火山岩主要由5个火山岩体(以气孔状、杏仁状玄武岩为主)组成,其中的大林子火山岩体因受断裂控制具有较好的油气勘探前景.
【总页数】5页(P155-159)
【作者】周锡明;刘勇胜;陈超;李爱勇;王佩业
【作者单位】中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉430074;江苏省有色金属华东地质勘查局,江苏镇江212005;大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,
黑龙江大庆163712;中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉430074;江苏省有色金属华东地质勘查局,江苏镇江212005;江苏省有色金属华东地质勘查局,
江苏镇江212005
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.三维可视化技术在方正断陷复杂构造勘探中的应用 [J], 杨立伟
2.速度优化与建模技术在德惠断陷火山岩成像中的应用 [J], 黄棱;张玉林;王玉宏;常亮;李春雨;杨吉
3.叠前同步反演在徐家围子断陷火山岩气藏预测中的应用 [J], 唐晓花;成德安;吕金龙
4.油气化探方法在方正断陷油气勘探中的应用 [J], 宁维坤;任志高
5.安达断陷火山岩相地震识别方法及应用 [J], 李纪鹏
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重磁三维可视化反演系统的设计与实现
陈建国;肖敦辉;梁玉辉
【期刊名称】《地质学刊》
【年(卷),期】2012(36)3
【摘要】重磁三维可视化反演解释系统一直是国内外重磁勘探领域的研究重点之一.介绍了基于Visual C++与OpenGL环境研发的重磁三维可视化反演系统,详细阐述了系统的设计思想与实现的关键技术,包括可视化技术、面向对象技术、图形拾取技术、碰撞检测技术及反演约束技术等.系统具有人机交互几何反演与最优化物性自动反演两种功能,可满足目标异常、区域模拟和盆地建模.
【总页数】6页(P250-255)
【作者】陈建国;肖敦辉;梁玉辉
【作者单位】中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉430074;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉430074;中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】P631.2;TP391
【相关文献】
1.合肥盆地重磁资料处理及重磁震联合反演 [J], 李云平;刘金连;林治模;胡加山;阎红;夏吉庄
2.重磁联合反演及重磁与MT综合解释巴彦浩特盆地火成岩 [J], 邓荣来;李庆浩;宋桂桥;刘天佑
3.重磁反演约束条件及三维物性反演技术策略 [J], 姚长利;郝天珧;管志宁
4.重磁三维自动反演软件系统的分析与设计 [J], 郑元满;姚长利;张晨
5.任意形状地质体数值积分法重磁场三维可视化反演 [J], 杨宇山;刘天佑;李媛媛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大地电磁三维反演在土屋铜矿床探测中的应用研究--三维反演
和解释
谭捍东;李聪嫔;王彩旗
【期刊名称】《地质与勘探》
【年(卷),期】2003()z1
【摘要】对所有测点的视电阻率和相位数据进行了反演,获得了测区地下电阻率的三维分布图像.测区内的最明显电性特征是地表普遍分布几十米厚的低阻体,在测区中间部位存在两个连通性较好的高阻带.三维分布图像与0勘探线、7勘探线矿体断面和矿体平面分布范围有较好的对应关系.推断测区内浅部含矿的重点部位是低阻背景中的相对高阻带;深部对应矿(化)体的地层位于良导体和高阻基岩间的过渡带主要分布在高阻带Ⅰ和高阻带Ⅱ所在的区域.
【总页数】6页(P25-30)
【关键词】大地电磁法;电磁阵列剖面法;土屋铜矿床;三维快速松弛反演
【作者】谭捍东;李聪嫔;王彩旗
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P631.3
【相关文献】
1.三维大地电磁数据的二维反演解释 [J], 胡祖志;胡祥云;何展翔
2.利用大地电磁三维反演方法获得二维剖面附近三维电阻率结构的可行性 [J], 林昌洪;谭捍东;佟拓
3.大地电磁面积性资料和稀疏测线资料的三维反演解释 [J], 林昌洪;谭捍东;佟拓
4.非线性共轭梯度三维反演在山西河津铁矿音频大地电磁数据勘察中的应用 [J], 邹宗霖; 翁爱华; 周子琨; 连鑫葆; 郭俊豪
5.大地电磁三维反演在土屋铜矿床探测中的应用研究--数据采集和预处理 [J], 谭捍东;李聪嫔;叶高峰;舒晴;王彩旗;谢裕春
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大地电磁三维反演方法综述小伙伴们！今天咱就来唠唠大地电磁三维反演方法这个事儿哈。

这可是地球物理领域里挺重要的一块内容呢，下面咱就好好看看它到底是咋回事。

一、大地电磁法是啥呀。

咱先得搞清楚大地电磁法是啥哈。

简单来说呢，大地电磁法就是通过研究天然交变电磁场在地球内部的传播规律，来了解地下地质构造和岩石物理性质的一种地球物理方法。

就好像给地球做了个“CT扫描”一样，能让我们看到地下的一些情况。

它利用的是天然电磁场，不需要人工激发，这多方便呀，省了不少事儿呢。

比如说，在寻找矿产资源的时候，它就能帮我们大致判断地下有没有我们想要的矿，还能了解矿的分布啥的。

二、三维反演又是咋回事。

接下来咱说说这个三维反演哈。

反演呢，其实就是根据观测到的数据去推测地下介质的分布和性质。

那三维反演呢，就是在三维空间里进行这个推测的过程。

为啥要三维呢？因为地球内部的地质构造可是很复杂的，二维的可能就不太够啦，三维的能更准确地反映真实情况。

比如说，在研究一些复杂的地质构造，像山脉、断层这些地方，三维反演就能把它们的形态和性质更清楚地展现出来，让我们对地下的情况有更全面的认识。

三、常见的大地电磁三维反演方法。

1. 非线性共轭梯度法。

这个方法就挺厉害的哈。

它的原理呢，就是通过不断地调整模型参数，让计算出来的结果和实际观测的数据越来越接近。

就好比你在调收音机，一点点调整频率，直到声音最清晰一样。

它的优点是计算速度比较快，能在相对短的时间内得到一个还不错的结果。

不过呢，它也有缺点，就是可能会陷入局部最优解，就像你在爬山的时候，可能不小心就走到了一个小山坡顶，以为是山顶了，其实真正的山顶还在别的地方呢。

2. 模拟退火法。

这个方法听起来是不是有点神奇？它的原理是模拟固体退火的过程，在开始的时候，允许模型有比较大的变化，就像金属在高温下原子可以自由移动一样。

然后随着温度慢慢降低，模型的变化就越来越小，最后稳定下来。

这个方法的优点是能够跳出局部最优解，有可能找到全局最优解，就好像能找到真正的山顶啦。

基于已知信息约束的重磁三维反演在深部磁铁矿勘查中的应用——以安徽泥河铁矿为例罗凡;严加永;付光明【摘要】The Nihe iron deposit is a typical porphyrite type iron deposit with large burial depth,small amplitude of gravity and magnetic anomalies generated at the surface in Anhui Province.The authors selected the Nihe iron deposit to carry out gravity and magnetic inversion experiment based on known information constraint,in order to evaluate the application effect of gravity and magnetic data finegrained and three-dimensional inversion in magnetite deep exploration:First of all,through the model test,the authors compared the three-dimensional inversion results with different known information constraints,and then extracted the residual gravity and magnetic anomalies of the Nihe iron deposit through the targeted field separation method.Then,the authors transformed the known surface geological information into physical information,and built a remnant density and magnetic susceptibility reference model to constrain gravity and magnetic three-dimensional inversion.Based on the three-dimensional distribution model of inversion density and magnetic susceptibility body,the authors confirmed the three-dimensional spatial shape of the Nihe iron orebody,and found that the result is basically consistent with geological exploration results.According to the results,the reliability of the inversion results based on the known information constrained gravity and magnetic three-dimensional inversion could be improved.For magnetitewith high magnetic and high density,this method is an effective method to find and characterize deep magnetite orebody.%安徽泥河铁矿是一个典型的玢岩型铁矿,矿体埋深大,在地表产生的重磁异常幅值较小.为评估重磁资料精细处理与三维反演在磁铁矿深部勘查中的应用效果,选择泥河铁矿开展基于已知信息约束的重磁反演试验:首先通过模型试验对比了不同已知信息约束条件下的三维反演效果,然后通过针对性的位场分离方法提取了泥河铁矿的剩余重磁异常,将已知的地表地质信息转化为物性信息,构建了剩余密度和磁化率参考模型,用以约束重磁三维反演.根据反演所得密度体及磁化率体的三维分布模型,结合物性与岩性之间的关系,确定了泥河铁矿体的三维空间形态,该结果与地质勘探结果基本吻合.研究结果表明,基于已知信息约束的重磁三维反演,可以大幅提高反演结果的可靠性,对于高磁高密度的磁铁矿而言,是寻找和刻画深部磁铁矿体的有效方法.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2018(042)001【总页数】11页(P50-60)【关键词】泥河铁矿;重磁;三维反演;地质约束【作者】罗凡;严加永;付光明【作者单位】东华理工大学地球物理与测控技术学院,江西南昌 330013;中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;中国地质科学院地球深部探测中心,北京100037;中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;中国地质科学院地球深部探测中心,北京100037;东华理工大学地球物理与测控技术学院,江西南昌330013;中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室,北京 100037;中国地质科学院地球深部探测中心,北京100037【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言安徽泥河铁矿是在玢岩铁矿模式、大型矿集区成矿理论的指导下，系统分析研究成矿地质条件和成矿规律，选择弱重磁异常同高套合的区域，利用钻探对磁异常进行验证而发现的，是近年来长江中下游地区重大找矿突破之一[1]。