三維重力密度反演與可視化方法研究.pdf

1、重力勘探在解決密度存在差異的地質(zhì)問題時(shí)具有一定的優(yōu)勢，然而重力異常是來自不同深度、不同尺度場源體綜合響應(yīng)及共同疊加的結(jié)果，因此常規(guī)的重力資料很難獲得真正意義上的三維空間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征。密度是反映地質(zhì)體特征的一個(gè)重要物性參數(shù)，而重力場源體的密度與重力場密切相關(guān)，為了能夠獲得三維地質(zhì)空間的分布特征及規(guī)律，更精細(xì)地達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的，開展三維密度反演及可視化方法研究具有重要的理論價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。但是三維重力資料的正反演研究遠(yuǎn)

2、比二維復(fù)雜，如正演計(jì)算速度，反演算法的合理性，所建地質(zhì)模型的實(shí)用性等等都是需要研究并需解決的關(guān)鍵性問題。
　　本文正是以此關(guān)鍵問題為出發(fā)點(diǎn)，采用重力異常正演的快速算法開展了三維重力異常正演的研究，采用最小二乘法開展了三維重力密度反演的基礎(chǔ)研究。基于 MATLAB平臺開展了三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)可視化的研究。本文具體的研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)部分:
　　1）在三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)可視化研究中，根據(jù)密度是反映地質(zhì)體特征的一個(gè)重要物性參數(shù)，開

3、發(fā)研制出三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)加載可視化模塊。采用三維網(wǎng)格化函數(shù)、三維數(shù)據(jù)數(shù)值光滑函數(shù)來構(gòu)造三維地質(zhì)體數(shù)據(jù)。并且應(yīng)用MATLAB三維數(shù)據(jù)可視化函數(shù)，三維等值線函數(shù)、三維旋轉(zhuǎn)函數(shù)、圖形圖像處理函數(shù)以及一些底層的句柄控制函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)體密度等值面和密度全空間切片的顯示。
　　2）在三維重力場正演研究中，采用三維網(wǎng)格劃分的技術(shù)將地下三維空間網(wǎng)格化，并建立規(guī)則的長方體模型，用有限的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)代替連續(xù)的求解空間。并推導(dǎo)出了重力異常的正演快速算法

4、，來解決正演計(jì)算速度的問題。應(yīng)用長方體地質(zhì)模型的正演理論，編出了長方體單元模型的三維重力異常正演計(jì)算程序。以立方體地質(zhì)模型為基礎(chǔ)對三維重力場進(jìn)行特征分析，得出了地質(zhì)體頂界面埋深越大，重力異常值越小；地質(zhì)體走向長度越大，異常場的幅值越大；地質(zhì)體下延深度參數(shù)為反演中不靈敏的參數(shù)；地質(zhì)體寬度參數(shù)是地下三維體幾個(gè)參數(shù)最靈敏的反演參數(shù)。
　　3）在三維重力場密度反演研究中，在充分考慮模型參數(shù)的大小和三維密度正演計(jì)算速度的前提下，應(yīng)用最小二乘