重力勘探5-正反演课件.ppt

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1、第四节地质体参数的计算正演与反演正问题也称正演，是指给定地质异常体的形状、产状和剩余密度分布，通过计算得出重力异常的大小、特征和变化规律等。反问题也称反演，是指根据重力异常的数值大小、变化规律等场的特征，结合已知的地质资料和地质体的物性参数，求解地质体的形状和空间位置等。正问题从给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应地球物理场的过程，目的是认识和掌握地球物理场的特征与场源之间的对应关系；反问题就是根据已知的地球物理场，求解可能的地球物理解释，即地下地质结构的过程。观测数据d地质模型m反问题：m=G-

2、1d正问题：d=Gm为了简化，假设地质形体孤立存在，密度均匀，地面水平，所取剖面为中心剖面规则形体：球体、水平圆柱体、垂直台阶、脉状体……一、简单规则形体重力异常正演半径R，剩余质量M，中心埋深D，剩余密度在y=0的剖面上，为(一)球体ΔEΔgDσσ0讨论：P(x,0,0)近似于等轴状地质体，如盐丘、矿巢、溶洞等球体参数：半径30m，中心埋深20m，剩余密度2.0g/cm3，重力异常单位mGal其它转换异常特征：水平梯度垂向一阶导数垂向二阶导数无限长均匀水平圆柱体半径R，中心埋深D，剩余线密度=·S（S

3、为圆柱截面积）（二）水平圆柱体ZYXO+-DR无限长均匀水平圆柱体最大值为半极大值为3.1.2无限长均匀水平圆柱体深度D与异常形态之间的关系同理，有即转换异常特征：（三）铅垂台阶（垂直断层）半无限水平板模型用于模拟清楚的接触带、高角度的断层等地质现象。假设在直角坐标系中半无限水平层的分布范围是x>0,-∞

4、化，断层正上方梯度最大；平面异常等值线呈条带状分布，与断层线平行。在前述三个特征点上，异常值与埋深无关；异常形态与埋深有关，埋藏越浅，水平梯度越大。等值线为一系列平行台阶走向的直线，在断面附近等值线最密，称为“重力梯级带”，且异常向台阶延伸方向单调增大。o△h△σP(x,0)●x2πG△σ△hπG△σ△h当台阶倾斜时：由图可见：无论台阶产状如何，异常的形态相似，仅原点处的异常值不同。当台阶直立时：△g(0)=πG△σ△h当台阶面向台阶外侧倾斜时：△g(0)>πG△σ△h当台阶面向台阶内侧倾斜时：△g(0)<πG

5、△σ△h（四）断裂构造基本特征当α=90°（垂直断层）时，重力异常极大值与极小值绝对值相等，曲线以原点O为中心对称当α<90°（正断层）时，下降盘一侧异常极小值明显当α>90°（逆断层）时，上升盘一侧异常极大值明显断层面附近重力异常变化明显，重力水平梯度较大。（五）二度板状体矿脉、岩脉、岩墙等沿走向方向延伸较长的地质体H为向下无限延伸2.倾斜板状体复杂形体的简化1.三度体的简化当三度体的最大延展尺度与最小延展尺度之差L<(1/5)D（D为中心埋深）时，可近似为球体。2.走向较长形体的简化当地质体横截面基本不变

6、，其走向尺度L与中心埋深D的关系满足L>5D可近似二度体。二、复杂形体重力异常正演3.截面较小形体的简化当地质体的在某方向上有一定延伸，截面最大延展尺度L与其至计算点最小距离D满足L<(1/5)D可近似为物质线。4.厚度较小形体的简化当地质体的在某平面上有一定延伸，其厚度与其平面上的延展尺度D满足<

7、直于y轴的平面和一组垂直于X轴的平面分别切割地质体，则任意两个平面的交线包合在地质体之内的部分形成一个线元。用解析式计算每一个线元在计算点产生的重力异常作用值。1、线元法对所有钱元的作用值依次进行X方向和Y方向的数值积分，便得到整个地质体在计算点所产生的重力异常值。2．面元法用一组垂直于z轴的平面或者垂直于X轴、y轴的平面切割地质体，地质体与平面相交形成一系列的裁面。近似地用一个多边形代替每一个截面，用解析表达式计算出计算点的重力作用值。将所有面的作用值用数值积分求得整个地质体产生的重力异常值。3．长方体元法用

8、一组垂直于X轴的平面、一组垂直于y轴的平面和一组垂直于Z轴的平面切割地质体，于是地质体被划分成许多小长方体。用解析公式计算出每个小长方体在计算点所产生的重力异常值。最后，将所有长方体的重力异常值累加，以求得整个地质体在计算点的异常值。