基于导数比值的地球物理高分辨率均衡边界识别方法

Balanced edge detection methods are the research hotspot in the interpretation of gravity and magnetic anomalies, which is the ratio function of first-order horizontal derivative to vertical derivative, and can display the location of the structure and source simultaneously, and improve the resolution to the deep-depth and small-range sources, but they still have the shortages of big error, additional edges and low resolution. In this project, we will develop precise high-resolution balanced edge detection filters based on the ratio of derivatives, and apply to interpret electrical and seismic data after corresponding modification. Main contents include: 1) We build more accurate high-resolution balanced derivative ration functions to accomplish edge detection of the source based on the distribution feature of different-order derivatives. 2) We develop spatial normalized derivative ratio method by the combination of the function of derivative ratio and downward continuation technique, and we can obtain the range of the source depending on the maximum values of the results. 3) Electrical and gravity&magnetic data have similar potential field theory, so we can apply the function of derivative ratio and spatial normalized derivative ratio method to electrical data to divide faults and delineate the range of the source. 4) We develop derivative ratio methods apply to seismic data to enhance and recognition of event following the function of derivative ratio of gravity and magnetic, and improve the resolution to the deep signal. The developed methods of this project have higher-precision and higher-resolution, and have great applicable value to geology and mineral resources exploration, and the research way has valuable reference value.

均衡边界识别方法是重磁数据解释的研究热点，其为一阶水平和垂直导数的比值函数，可同时显示不同深度构造及地质体的位置信息，提高了对较大埋深和较小范围地质体的分辨率，但仍存在结果不精确、存在多余边界及分辨率低的不足。本项目拟研发更准确的基于导数比值的重磁均衡边界识别滤波器，并相应改进后用于电法和地震数据的解释，主要内容包括：1）根据重磁不同阶导数的特征构建更准确的重磁高分辨率均衡导数比值函数完成边界识别；2）导数比值函数与向下延拓技术相结合开发重磁归一化导数比值法，其极值可圈定地质体的分布；3）电法和重磁数据具有相似的位场基础，将导数比值函数和归一化导数比值法用于电法数据的解释实现断裂划分和场源体分布圈定；4）仿照重磁导数比值函数开发适用地震同相轴增强与识别的导数比值法，提高对深部信号的分辨率。本项目方法具有较高的精度和分辨率，对地质矿产资源勘查具有较强的实用价值，且研究思路具有宝贵的借鉴价值。

针对重磁均衡边界方法所存在的低分辨率、结果发散的缺点进行改进，并推导证明不同阶梯度的极值点的交点的空间分布特征，建立不同阶梯度比值与场源位置参数的方程，将所开发方法用于电法与地震数据的联合反演，从而降低结果的多解性。围绕研究内容申报国家发明专利8项，发表学术论文12篇，获得软件著作权10余项。. 基于小波变换的梯度比值高分辨率边界识别技术，该方法能获得有效地提高结果的分辨能力，并能根据不同阶的小波分解结果来获得不同级别的断裂分布，从而明确断裂的属性，对于研究区域构造特征具有重要的作用。. 增强型水平导数方法利用不同阶水平导数之间的组合来进行地质体边界的识别，该方法避免了垂直导数的计算，可有效的提高边界检测滤波器输出结果的稳定性，并且产生了更多的细节信息。. 针对重磁张量梯度异常的解释开发出重磁原始与梯度异常比值的均衡边界识别技术，该方法综合运用张量数据与地质体的分形对应特征，通过多参量的联合成像来获得更加准确的地质体分布信息。. 为了有效地降低倾斜磁化对边界识别结果的干扰，提出磁张量数据的方向解析信号比值法来获得地质体的分布特征。有效地利用重磁张量信息特征实现场源体的准确圈定。. 推导证明上半空间不同阶梯度的极值点的交点可获得更加准确的地质体水平位置信息，从而建立归一化梯度比值技术实现场源体水平范围及构造倾向的识别。开发了地质体空间分布重磁相关成像技术，该方法无需方程的反演运算，对于大面积数据具有良好的应用效果。. 为了提高反演结果的精度，以上述方法获得的高分辨率边界信息作为约束条件，开发出基于梯度比值的自动解释技术，且利用梯度比值与地质目标间的对应关系设定了相应的结果筛选准则，提高了反演结果的准确性。. 将重磁数据与电法、地震联合解释来获得更加准确的结果，从而综合利用不同类型数据的特征来获取地质体的分布。