CN102466817A - 归一化导数模法重力异常边界拾取方法 - Google Patents

Abstract

一种在石油及固体矿产勘探中利用重磁资料解释断裂等地质构造边界的归一化导数模法重力异常边界拾取方法。利用低通滤波去除重力资料布格重力异常中由浅层及近地表不均匀体产生的微弱信息，分别求取X轴方向导数和Y轴方向导数，得到水平梯度模，确定相干信号，得到曲率属性和归一化导数模，和等值线图，根据异常的极大值连线确定拾取重力异常边界。本发明得到的异常信息不仅使得大规模的异常宽度收窄、变细，也能有效突出规模较小的微弱异常。

Description

归一化导数模法重力异常边界拾取方法

技术领域

本发明是一种在石油及固体矿产勘探中利用重磁资料解释断裂等地质构造边界的归一化导数模法重力异常边界拾取方法。

背景技术

利用重力资料识别断裂主要是依据布格重力异常的线性梯级带、异常的扭曲、异常的分区特征等。近年来，普遍利用重力异常水平总梯度的极大值位置识别断裂的位置。除了上述常规方法外，另有一些识别断裂的方法，王宜昌提出利用水平二次导数解释逆断层“石油地球物理勘探”(1989.2)；张风琴等提出利用改进的重力归一化总梯度及相位法识别断裂构造，还有重力异常线性构造信号法等，吉林大学学报地球科学版(2005，35(1)；张风旭(2006)提出基于DCT的Euler法确定断层断点位置的反演方法。

这些方法或对弱信号不灵敏，会漏掉一些规模较小的断裂；或虽然增强了微弱信号，但同时放大了噪音，对噪音的压制不到位，无法识别规模较小的断裂。

发明内容

本发明目的在于提供一种去除噪音的及突出线性弱信号、能提取小规模断裂的微弱信号的归一化导数模法重力异常边界拾取方法。

本发明通过以下技术方案实现：

1)采集目标区重力资料，利用低通滤波、中值滤波或小尺度向上延拓技术去除布格重力异常(g)中由浅层及近地表不均匀体产生的微弱信息；

2)对经过去噪和信息增强之后的布格重力异常(g)分别求取X轴方向导数

和Y轴方向导数

然后求取这两个方向的水平梯度模Z(x，y)，X轴为南北方向，Y轴为东西方向；

步骤2)所述的水平梯度模(Z(x，y))是：

$Z(x,y)=\sqrt{{\left(\frac{\∂g}{\∂x}\right)}^2+{\left(\frac{\∂g}{\∂y}\right)}^2}$ ..............①

其中，Z(x，y)为水平梯度模；

为布格重力异常g的X轴方向导数；

为布格重力异常g的Y轴方向导数；

3)采用垂直二次导数法增强信号；

步骤3)所述的垂直二次导数法增强信号是对水平梯度模(Z(x，y))求取Z轴方向的二阶导数(Z(x，y)_zz)：

$Z{(x,y)}_{\mathrm{zz}}=\frac{{\∂}^{2}Z(x,y)}{\∂z^2}$ .................②

其中，

为水平梯度模Z(x，y)的Z方向二阶导数。

4)按照以下公式确定相干信号(f_g)；

f_s＝IIf(Z(x，y)_zz＞0，Z(x，y)_zz，fch)……………………③

其中，f_g为相干信号；IIf()为核函数，用于计算f_g；fch为阀值因子。

步骤4)所述的阀值因子取值范围为：-1≤fch≤1，缺省情况下fch＝0。

5)按照以下公式得到曲率属性(fp)和归一化导数模(f)：

曲率属性(fp)f_p＝f_g/Z(x，y)………………………………④

归一化导数模(f)f＝f_p/f_pmax……………………………⑤

其中，f_pmax为曲率属性(fp)的极大值。

6)绘制归一化导数模(f)等值线图或立体阴影图，根据f异常的极大值连线，确定拾取重力异常边界。

本发明得到的异常信息不仅使得大规模的异常宽度收窄、变细，也能有效突出规模较小的微弱异常，图示后异常等级一目了然，地质解释精度得到大幅提高。

附图说明

图1模型理论重力异常；

图2水平总梯度异常；

图3归一化导数模异常；

图4某研究区重力水平总梯度异常；

图5某研究区重力归一化导数模异常。

具体实施方式

以下结合幅图详细说明本发明。

本发明通过对布格重力异常(g)计算，突出和增强重力梯度的变化，从而实现重力异常边界信息的识别、提取。

主要技术步骤是：

1)采集目标区重力资料，利用低通滤波、中值滤波或小尺度向上延拓技术去除布格重力异常(g)中由浅层及近地表不均匀体产生的微弱信息；

2)对经过去噪和信息增强之后的布格重力异常(g)分别求取X轴方向导数

和Y轴方向导数进而求取水平梯度模Z(x，y)；

3)利用垂直二次导数法对水平梯度模Z(x，y)求取Z轴方向的二阶导数Z(x，y)_zz，增强信号；

4)利用Z(x，y)_zz异常特征确定阀值因子。求取相干信号(f_g)；

5)计算曲率属性(fp)并检索曲率属性(fp)的极大值f_pmax，

6)计算归一化导数模(f)，并绘制归一化导数模(f)等值线图或立体阴影图，根据f异常的极大值连线，确定拾取重力异常边界。

为了对该技术进行理论验证及与常规方法——水平总梯度法对比，利用三维正演，本方法给定一个正方体模型，得到正方体的理论重力异常(图1)，图中等值线注记值越大，说明重力值越高。图示该重力异常中心高，向四周降低。利用常规重力异常处理，计算理论重力异常的水平总梯度异常(图2)，水平总梯度异常等值线较集中地分布于理论模型边界(正方形)附近，异常宽缓，并向两侧降低；利用归一化导数模技术，计算理论重力异常的归一化导数模异常(图3)，归一化导数模异常特征与水平总梯度异常一致，异常等值线更为集中，归一化导数模异常极大值范围变窄。对异常边界(或断裂)的刻画更加细致。

从以下实例可以看出归一化导数模法拾取异常边界信息的效果。

图4和图5是由同一研究区的布格重力异常计算的反映重力异常边界的异常等值线图，这些异常边界在地质上可解释为断裂。传统的重力水平总梯度异常图(图4)主要反映研究区内较大规模的线性信息，即反映大型断裂的存在，无法反映小型断裂或弱信息。利用本发明重力归一化导数模异常边界拾取图(图5)既能很好的反映研究区内的主要断裂，也能对研究区内的小型断裂或弱信息有很好的反映。根据图4解释的断裂比较少，C、B附近等值线几近空白，没有异常显示，整体上的感觉比较凌乱。而据图5既可解释大型的主要断裂，也可解释次级的小断裂。同时能反映主要断裂与次级断裂的控制关系，且次级断裂在局部区域存在一定的规律性。比如A地以西的小型断裂走向以NWW向为主，A地以东的断裂走向以NE向为主。

Claims (4)

1.一种归一化导数模法重力异常边界拾取方法，特点是通过以下技术方案实现：

1)采集目标区重力资料，利用低通滤波，或中值滤波，或小尺度向上延拓技术去除布格重力异常中由浅层及近地表不均匀体产生的微弱信息；

2)对经过去噪和信息增强之后的布格重力异常分别求取X轴方向导数

和Y轴方向导数

然后求取这两个方向的水平梯度模Z(x，y)，

X轴为南北方向，Y轴为东西方向；

3)采用垂直二次导数法增强信号；

4)按照以下公式确定相干信号(f_g)；

f_g＝IIf(Z(x，y)_zz＞0，Z(x，y)_zz，fch)……………………③

其中，f_g为相干信号，IIf()为核函数，fcg为阀值因子；

5)按照以下公式得到曲率属性和归一化导数模：

曲率属性f_p：f_p＝f_g/Z(x，y)…………………………④

归一化导数模f：f＝f_p/f_p max………………………⑤

其中，f_pmax为曲率属性的极大值。

6)绘制归一化导数模f等值线图或立体阴影图，根据归一化导数模f异常的极大值连线，确定拾取重力异常边界。

2.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤2)所述的水平梯度模(Z(x，y))是：

$Z(x,y)=\sqrt{{\left(\frac{\∂g}{\∂x}\right)}^2+{\left(\frac{\∂g}{\∂y}\right)}^2}$ ..................①

其中，Z(x，y)为水平梯度模；

为布格重力异常g的X轴方向导数；

为布格重力异常g的Y轴方向导数。

3.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤3)所述的垂直二次导数法增强信号是对水平梯度模(Z(x，y))求取Z轴方向的二阶导数(Z(x，y)_zz)：

$Z{(x,y)}_{\mathrm{zz}}=\frac{{\∂}^{2}Z(x,y)}{\∂z^2}$ ...............②

其中，为水平梯度模Z(x，y)的Z方向二阶导数。

4.根据权利要求1所述的方法，特点是步骤4)所述的阀值因子取值范围为：-1≤fch≤1，缺省情况下fch＝0。

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