基于贝叶斯反演理论的重力3D建模方法研究：以庐枞盆地泥河矿区为例

3D geological models can help us better understand the structural architecture of a region and provides knowledge of the depth extent of subsurface ore-bearing or ore-controlling geologic units (e.g., faults, strata, and intrusions) that help us predict new discoveries at depth. In 3D inversion of gravity modeling there are some problems, as priori information is not used enough to build accurate model. In this project, based on Bayesian inversion we will carry out gravity inversion with discrete simulation method to build 3D modeling under the restriction of geological and geophysical information. Nihe ore field is the case study. Works in detail including: pretreatment of the priori information, separation of gravity anomaly, realization of Bayesian inversion method, 2-dimensional gravity inversion method constrained by prior information, model weights choice in Tikhonov regularization , the fitting from 2.5D geological profile to build 3D model , and accurate density definition of 3-dimensional ore body model. Through the above research, we clearly describe 3D density structure of Nihe deposits, and finish Bayesian inversion method application in joint geological and geophysical information.

准确建立矿区三维精细地质模型，有助于更好地理解矿区的结构特征，对于寻找深、边部隐伏矿体，深入认识成矿、控矿规律意义重大。当前重力3D反演建模存在先验信息利用不足、初始模型建立不准的问题。鉴于此，本课题将以庐枞盆地泥河矿区为例，基于贝叶斯反演理论，开展地质-地球物理信息约束下的3D重力反演建模研究。具体包括：先验信息的预处理，重力异常的分离，联合先验信息和观测数据的贝叶斯反演方法的实现；先验信息约束的重力建模方法，Tikhonov正则化模型权重的选择，由2.5D地质体剖面到3D模型的拼合构建，以及三维模型地层、岩矿体密度的准确界定等。通过上述研究，完成具有一定勘探基础的泥河矿区3D密度结构"透明化"，实现贝叶斯反演理论在联合地质、地球物理信息准确建立初始模型上的应用。

准确建立矿区三维精细地质模型，对于寻找深、边部隐伏矿体，深入认识成矿、控矿规律意义重大。现有重力3D反演建模大多存在先验信息利用不足、模型建立不准的问题，这些势必影响资源勘查攻深找盲对矿区密度结构精度和准确度的更高要求。. 项目采用离散体反演方法开展矿区重力三维建模与密度结构精细解译。具体包括：先验地质（密度和岩性）信息的预处理、重力异常的分离、初始模型的准确建立、离散体反演方法的实现、2.5D/3D重力位场的拟和、矿区密度结构的精细解译等。重点解决了融合先验地质与地球物理信息的贝叶斯反演算法，以及离散体三维重力位场建模方法，并成功应用于安徽省庐枞盆地泥河矿区三维重力建模实践中。. 项目遵照任务书计划进行，完成预期工作任务，取得了如下进展和成果：①确定贝叶斯反演算法，完成程序设计和模型实验；②完善基于离散体模拟方法的重力3D反演建模理论；③收集到庐枞盆地泥河矿区地质、地球物理资料，开展矿区地层、岩体、矿体密度的测试分析和重力位场分离工作，建立矿区密度三维模型；掌握和摸清泥河矿区地层密度结构特征，实现勘探程度较高的矿区2000m深度内的结构“透明化”；④积极参加行业会议，开展学术交流活动；⑤发表论文5篇，其中SCI 2篇，申请软件著作权3项、专利1项。. 项目通过三年的工作，深化了地球物理反演方法的认识，将贝叶斯反演理论应用于重力三维建模是一次有益的尝试，采用最大似然解和隐马尔科夫链算法取得较好实效，为准确建立地下三维密度结构模型和深部找矿提供一种新的思路和方式，贝叶斯反演与地球物理勘探相结合还有很大的深入空间。