[发明专利]一种重磁自约束三维反演与联合解释方法

说明书

本发明公开了一种重磁自约束三维反演与联合解释方法，包括以下步骤：首先对目标地区的地下空间进行离散化处理剖切为多个网格单元；分别计算每个网格单元对于重力和磁法数据的MIC值，将相应的MIC值和深度加权系数作为自约束函数，分别形成重力和磁法反演的自约束核矩阵；通过LSQR方法分别求解重力和磁法反演问题，得到重力和磁法的反演结果；根据重力和磁法反演结果，计算每个网格单元的密度和磁性；再计算沿深度方向上的密度和磁性之间的MIC值，并根据MIC值的平面分布规律进行分析和地质解释。本发明可以提升反演结果的可靠性和节省反演计算成本，并且快速进行联合解释。

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，具体涉及一种重磁自约束三维反演与联合解释方法。

背景技术

隐伏的深部地质构造对于矿产资源勘查、石油天然气勘查以及大型工程建设等都具有重要的意义。重磁勘探数据具有一定的深部信息，根据重磁勘探数据获取地下三维密度和磁性，从而对地质构造进行解释和划分，对于三维地质建模和透明化、预测油气资源和深部矿体的位置及赋存空间、大型工程建设选址等都极为重要。

重磁反演就是根据观测数据获取地下空间的密度和磁性。其中，物性反演将地下空间离散为若干个网格单元，只求解各单元相应的密度或磁性，它易于模拟复杂的地质体，成为三维反演的重要方向。目前，重磁三维物性反演主要存在两个方面的问题：其一，反演可归结为离散不适定问题，多解性和不稳定性严重；其二，随着观测数据量的增大，与之相应的计算量呈几何级增长，计算成本巨大。此外，在得到地下密度和磁性后，如何进行快速的联合解释，也是急需解决的问题之一。

围绕上述问题，国内外学者做了大量相关研究。在减少解的非唯一性与提高解的稳定性方面，主要基于Tikhonov正则化求解不适定问题，并在反演中尽可能地利用先验信息对解模型施加约束，以及利用位场本身包含的潜在信息对解模型进行自约束反演等，但Tikhonov正则化涉及到的计算量大，且需显示地存储大型稠密核矩阵，计算成本大。在节省计算成本方面，主要有并行计算、核矩阵压缩与重构、快速正演计算等方法。在密度与磁性联合解释方面，通常切割为许多剖面进行解释，这种做法固然有效，但毋庸置疑的是相应的工作量会很大。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种重磁自约束三维反演与联合解释方法。

本发明所采用的技术方案为：一种重磁自约束三维反演与联合解释方法，包括以下步骤：

G1.首先对目标地区的地下空间进行离散化处理剖切为多个网格单元；

G2.分别计算每个网格单元对于重力和磁法数据的MIC值，将相应的MIC值和深度加权系数作为自约束函数，分别形成重力和磁法反演的自约束核矩阵；

G3.通过正则化方法分别求解重力和磁法反演问题，得到重力和磁法的反演结果；

G4.根据重力和磁法反演结果，计算每个网格单元的密度和磁性；

G5.再计算沿深度方向上的密度和磁性之间的MIC值，并根据MIC值的平面分布规律进行分析和地质解释。

进一步的，所述步骤G2中因将目标地区的地下空间分为多个网格单元，故反演模型如下：

Am＝d

式中：A为核矩阵；m为待求解的向量，即密度或磁性；d为观测数据向量。

反演的不适定性表现在：核矩阵是奇异和病态的；观测数据不可避免地存在误差等。使得上式直接解不唯一且不稳定，这就需要特殊的求解方法，即正则化方法。目前，求解不适定问题的正则化方法可分为直接正则化(如：Tikhonov)与迭代正则化(如：LSQR)。

进一步的，所述步骤G2中的自约束函数表达式如下：