[发明专利]一种用于提取地球物理三维断裂信息的方法和计算设备

说明书

本发明公开了一种用于提取地球物理三维断裂信息的方法和计算设备，方法包括：根据二维谱矩和三维密度场数据构建出三维二阶对称谱矩；根据所述三维二阶对称谱矩获得对应的协方差矩阵；对所述协方差矩阵进行特征值分解，获得对角矩阵，根据所述对角矩阵的元素构建统计不变量；由所述统计不变量构建地球物理三维断裂信息。本发明将工程学中表面形貌识别思想引入地球物理领域，推导出密度场对应的三维二阶谱矩、统计不变量等基本变量的三维表达方式，综合利用隐含在三维谱矩中各向异性奇异信息构造出刻画断裂、地质体的三维位置的结果参数，最终实现地壳断裂三维断裂结构的识别。

技术领域

本发明涉及地球物理学技术领域，尤其是涉及一种用于提取地球物理三维断裂信息的方法和计算设备。

背景技术

利用区域重力场的信息来揭示区域地壳三维结构，是现今区域地球物理学研究的主攻方向之一。由于重力场中梯度陡变位置往往与断裂、接触面边界等构造相吻合，且在大地构造研究、能源矿产勘查、水文与城市地质等领域发挥重要作用，因此利用区域重力场获取地壳断裂、地质体边界结构一直是重力场资料处理与解释的重要目标之一。目前，利用区域重力场直接提取断裂、地质体边界分布情况的边界增强方法是普遍使用的技术。不同类型的断裂强度可能相差很大，密度变化也非常悬殊，简单地用线状重力异常的幅度或者重力梯度幅值大小并不能完整准确地识别和圈定断裂和边界。而且，随着勘探仪器与采集方法的不断进步，观测精度及采集信息量明显提高，挖掘重力场中隐含的与断裂、边界等相关的信息需求更高。必须研究新的方法技术对断裂结构等线状异常进行更有效的提取。

目前，基于二阶谱矩的边界识别技术是二维的平面提取方法，只能获得平面上的断裂、地质体边界特征，无法提供断裂、地质体边界三维连续立体展布信息，不能满足深部隐伏矿体、地震活动、地质灾害预防、重大工程建设等研究的迫切需求。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：在传统的二维平面提取方法中，只能获得平面上的断裂、地质体边界特征，无法提供断裂、地质体边界三维连续立体展布信息，不能满足深部隐伏矿体、地震活动、地质灾害预防以及重大工程建设。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

第一方面，本发明提供了一种用于提取地球物理三维断裂信息的方法包括：

根据二维谱矩和三维密度场数据构建出三维二阶对称谱矩；

根据所述三维二阶对称谱矩获得对应的协方差矩阵；

对所述协方差矩阵进行特征值分解，获得对角矩阵，根据所述对角矩阵的元素构建统计不变量；

由所述统计不变量构建地球物理三维断裂信息。

优选地，所述根据二维谱矩和三维密度场数据构建出三维二阶对称谱矩的方法包括：

三维密度场数据由重力场数据获得三维密度场函数，将所述三维密度场函数进行快速傅里叶变换得到三维密度场的傅里叶变换函数；

根据所述三维密度场的傅里叶变换函数计算得到三维密度场的三维功率谱密度；

根据所述三维密度场的三维功率谱密度计算得到三维密度场对应的三维二阶对称谱矩。

优选地，所述三维密度场数据由重力场数据获得三维密度场函数，将所述三维密度场函数进行快速傅里叶变换得到三维密度场的傅里叶变换函数的具体方法包括：

三维密度场数据由重力场数据获得三维密度场函数；

将所述三维密度场函数进行快速傅里叶变换得到三维密度场的傅里叶变换函数F(f_x，f_y，f_z)；