关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告
局部地区布格重力异常的计算
GRIDDI NG OF DISCRETE POTENTI AL FIE LD DATAFANG Y ang(School of G eodesy and G eomatics ,Wuhan University ,129Luoyu Road ,Wuhan 430079,China )ABS TRACT The methods of continuous curvature splines in tension ,minimum curvature andShepard ’s method were compared and analyzed using isostatic anomaly data.The results show that continuous curvature splines in tension method has better global properties ,higher preci 2sion and good result of interpolation or extrapolation in poorly constrained regions.KEYWORDS gridding ;continuous curvature splines in tension ;minimum curvature ;shepard项目来源:极地测绘科学国家测绘局重点实验室基金资助项目(200802);地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放基金资助项目(080201)。
文章编号:100723817(2009)0620048202中图分类号:P223 文献标志码:B局部地区布格重力异常的计算王 伟1,2(1武汉大学测绘学院;2极地测绘科学国家测绘局重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要 概括了空间重力异常和布格重力异常的计算方法,计算了中安第斯山局部地区的空间重力异常、地形改正和布格重力异常,发现了其在海拔较高地区多为负值。
布格重力异常图
布格重力异常图(据袁学诚《中国地球物理图集》(地质出版社，本图使用了我国80年代以来区域重力调查的最新成果。
东部地区布格重力均方误差小于±2×10－5m/s2，一般为±0.6×10－5m/s2～±1.5×10－5m/s2；西部地区的青藏、内蒙古西部、川滇甘西部及南疆，布格重力均方误差小于±3×10－5m/s2，一般为±1×10－5m/s2～±2×10－5m/s2。
全部资料整理和改算，统一采用波茨坦重力系统；统一采用赫尔默特（1901～1909年）正常重力公式；统一采用重力高度改正系数和中间层密度值（2.67g/cm3）以及统一采用166.7km 的地形改正半径。
我国的布格重力异常是以青藏高原为低值中心（约－550×10－5m/s2），向北向东逐渐升高，形成东高西低、北高南低的总趋势，并被纵、横贯于全国的两大梯级带分割成台阶状的三级区域场，在此背景上叠加有多个形态各异的局部异常和规模较小的梯级带，构成我国复杂而独特的布格重力异常场。
1．重力梯级带（1）大兴安岭－太行山－武陵山大型重力梯级带。
（2）青藏高原周边大型重力梯级带。
2．区域重力场我国大陆区域重力场呈现三级台阶状，由东向西逐次降低，它们被两大梯级带分隔和连接。
1）东部区域重力高，即第一台阶。
2）中部弧形区域重力场，即第二台阶。
3）青藏区域重力低，即第三台阶。
3．局部重力异常1）走向基本为东西向的布格重力异常带。
有天山－阴山－燕山重力低异常带、秦岭－大巴山－大别山重力低异常带，苗岭－南岭－武夷山重力低异常带、唐古拉山重力低异常带及冈底斯重力低异常等。
2）等轴状或团块状布格重力异常。
准噶尔、塔里木、四川等盆地中多出现这类重力高或重力低异常。
3）走向为北东的布格重力异常带。
多呈线状或串珠状出现在东部地区，如长白山重力低、郯－庐－辽－吉重力高异常带等。
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告姓名：***班级：061084-27学号：**********指导老师：***日期：2011.4.14目录前言 (2)目的 (2)任务要求 (2)工作过程 (2)成果 (2)工作内容及步骤 (3)§1-布格重力异常计算 (3)§2-布格重力异常处理 (3)1.绘制平面等值线图 (3)2.异常处理（分离区域异常和局部异常） (6)§3-布格重力异常反演——特征点法反演 (11)§4-布格重力异常的解释 (13)评述与结论 (13)评述 (13)结论 (14)关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告 前言目的：熟悉并掌握布格重力异常计算及资料处理与反演和解释 任务要求：根据在一个地区重力测量的结果，计算出布格重力异常，并根据异常进行资料处理和解释，并完成一份工作报告。
工作过程：(1)利用实测的相对重力值、相对高程值和X,Y 坐标值，计算各种校正（地形校正除外），纬度校正用 计算，自由空间（或高度）校正用计算，中间层校正用 计算，已知地表物质密度为2.50g/cm 3，起算点纬度为45°；(2)获得各点处的布格重力异常值后，绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal ；(3)根据异常（平面或剖面）特征，选用适当的方法进行处理（如压制干扰、消除区域场等）进行处理，并对处理效果进行描述； (4)将处理后的异常进行反演；(5)写出全部过程和所采用的处理与反演方法之应用理由。
成果：根据布格重力异常数据计算及资料处理与反演初步结果判断，该异常应由地区下一球体引起，球体埋深98.8m ，剩余质量t 6103.07⨯，球体中心在地面的投影点坐标为（248.8,248.8）m 。
):,()2sin(814.0mkX mGal X g ∆⋅-=ϕδϕ):,(3086.0m h mGal h g f ∆⋅=δ):/:,(0419.03m h cm g mGal h g ρρδσ∆⋅-=工作内容及步骤§1-布格重力异常计算用excel先算出各项校正（除地形校正外），需要注意的是在纬度校正中为测点到总基点间纬向距离，由于测点都位于总基点以北，故取正值；为总基点纬度即45°; 单位要划为km。
重力异常正反演问题
整个水平圆柱体在P点产生的重力异常为无 穷多个柱体在该点产生的重力异常之和，即：
g G h0
2 h0 dy G 2 2 2 2 3/ 2 2 ( x y h0 ) x h0
2、水平圆柱体
规 则 形 体 的 正 、 反 演 问 题
讨论：
3、垂直台阶
2πG△σ△h
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：
P(x,0)
πG△σ△h
o
△σ
●
x
△g(0)= πG△σ△h
△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△σ△h
二、不规则三度体的正演问题
（4-3）
如果还有其他的物性层界面存在，则可仿照以上公式（4-3）进行迭加，以 求多重界面的Δ g。将Δ g 进行傅立叶变换，便得空间域的Δ g(x,y,0)，即完成 正演计算。
双密度界面
（五）变密度多界面快速反演方法
1．反演问题的基本原理
现假设已知重力场为△g（r0,z0） ，其频谱记为 F[△g]，又假设已知密度函数ρ (r)的一个值为 ρ
重力异常的正反演
• 1. 重力异常的正演问题、反演问题； • 2. 均匀密度球体、水平圆柱体、台阶的重 力异常正演方法，异常特征，反演方法； • 3. 密度界面的剩余密度的确定方法； • 4. 单一密度界面异常的特征及反演解释方 法（近似解法、矩阵法）； • 5. 解复杂密度体正演问题的基本思想； • 6. 最优化选择法的基本思想；
用解析公式计算出每个小长方
布格重力异常的地质地球物理意义-概述说明以及解释
布格重力异常的地质地球物理意义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本篇长文的主题——布格重力异常的地质地球物理意义。
布格重力异常是指在地球表面上的某个区域内，由于地下构造、地质体或其他因素的影响，引起地球重力场的异常变化。
它可以用来揭示地壳下的岩石结构、地壳变形以及岩石密度分布等信息。
本篇长文将从三个方面对布格重力异常的地质地球物理意义进行详细探讨。
首先，我们将对布格重力异常的概念进行解释，并阐述其产生的原因。
其次，我们将介绍布格重力异常的测量方法和数据分析，以及相关的技术工具和仪器。
最后，我们将重点讨论布格重力异常在地质地球物理领域的意义和应用。
通过对布格重力异常的研究，我们可以深入理解地球的内部结构和过程，探究地球演化的规律。
同时，布格重力异常还可以为矿产资源勘探和地下水资源的开发提供重要的信息和指导。
此外，布格重力异常的研究还对于地震活动的监测和地质灾害的预测具有重要意义。
本篇长文旨在全面系统地阐述布格重力异常的地质地球物理意义，并展望其在未来的应用前景。
通过本文的阅读，读者将对布格重力异常有更加深入的理解，并能够了解布格重力异常在地质地球物理领域的重要作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本篇长文将从引言、正文和结论三个部分来论述布格重力异常的地质地球物理意义。
具体结构如下：引言引言部分将首先概述布格重力异常的背景和基本概念，包括对布格重力异常产生原因的简要介绍。
随后，文章将介绍本篇长文的结构和目的，以引导读者了解本篇文章的内容框架。
正文正文部分将分为三个子节：布格重力异常的概念及产生原因、布格重力异常的测量方法和数据分析以及布格重力异常的地质地球物理意义。
首先，在2.1节中，将详细介绍布格重力异常的概念和其产生原因，包括重力异常的基本定义和重力场的变化机制。
接下来，在2.2节中，将介绍布格重力异常的测量方法，包括重力测量仪器和数据处理技术，并说明如何从测量数据中分析和解释布格重力异常。
重力异常的数据处理
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36
(二)结晶基岩内部的密度变化
图9-5 重力异常与岩层密度变化
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(三)结晶基底顶面的起伏
基底与上覆沉积岩系通常都存在一定的密度 差，在基底内部岩性较均匀的情况下，基岩 顶面的起伏能形成较大范围内的重力高低变 化，据此可以成功地圈定那些范围较大的、 较大幅度的隆起或凹陷构造单元。
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（二)单斜异常与球体异常的叠加
单一球体在地面形成的是不等间距的同 心圆状异常平面图，一旦叠加在一个水平梯 度为常数的单斜异常上，情况就大不一样了。
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43
当球体（>0）异常的水平梯度值小于单斜 异常的水平梯度时，叠加的异常不可能形成 有圈闭的异常，平面等值线仅是向异常的降 低 的方向扭曲，
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28
上面介绍的平滑法是利用有限点的异常值计 算出某一点的平滑值。若想平滑一条剖面或 一个平面上各点的值，可以依次在所有点上 进行滑动计算而求得。
平滑本意是为了消除研究点的偶然误差， 但本着数据处理的目的，平滑法是大点距平 滑的结果可以用来研究区域场形态，起到压 制浅部干扰的作用（接第四节）
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13
同理可得5点、7点、9点等平滑公式。
实际工作中究竟采用几点平均最合适，这需 要根据乎滑的目的而定。一般说参加平滑的 点越多，得出的曲线越平缓。
图9-11就是线性平滑效果的例子。图9-11 中，参加平滑的点数越多，高频信息逐渐减 弱。即短周期开始消失。
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2. 二次曲线平滑法
第九章 重力异常的分离
本章主要介绍分离场的图解法、平均场法、 高次导数法、趋势分析法及频率域滤波法。 第一节 引起重力异常的主要地质因素 一、地球深部因素 （一）地球的结构见图9-2因素 （二）地壳深部的因素
尼日利亚南部大陆边缘重力场特征及解释
尼日利亚南部大陆边缘重力场特征及解释尹君【摘要】Variable characteristics of the free air gravity anomaly and Bouguer gravity anomaly were analyzed by using the ship gravity data obtained from international cooperative survey between China and Nigeria . Through analyzing two gravity profiles that start from continental shelf ,slope and extend to the deep sea basin ,we can get the density structure of the crust .The results of research imply that the crustal thickness has been cascade thinning from continental shelf ,slope to deep sea plain .The thinned range on the east side is greater than that on the west side ,it decreases from 24 km to 10 km on the east side and 21 km to 14 km on the west side .%利用中国-尼日利亚国际合作航次获得的船载重力数据,分析了尼日利亚南部大陆边缘的自由空间重力异常和布格重力异常特征,并通过两条从陆架—陆坡—陆隆一直延伸到深海盆地的重力剖面拟合出地壳密度结构.研究结果表明,地壳厚度总体上从陆架、陆坡至深海平原呈现阶梯状减薄的趋势,东侧的减薄幅度大于西侧,东侧从24 km减小到10 km,西侧从21 km减小到14 km.【期刊名称】《海洋学研究》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】7页(P87-93)【关键词】尼日利亚;重力异常;地壳结构;莫霍面;重力反演【作者】尹君【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所 ,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】P7380 引言尼日利亚南部大陆边缘地壳结构一直是许多地球物理研究者所探讨的热点问题。
布格重力异常和自由空气重力异常
布格重力异常和自由空气重力异常下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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重力异常的地质解释及重力资料的应用
§1地质解释概述
5、选取合适的处理解释方案 鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方
法又都有自身的局限性，因此应针对解释的具体地质 任务和条件选用相应的方法．并通过试验确定有关的 参数(如延拓高度、滤波窗口大小等)，从中选取效果 最佳的解释方案。
§1地质解释概述
6、综合资料解释 1）应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物 探资料，尽可能地增加已知条件或约束条件，限制反 问题的多解性； 2）只有综合其他物探方法的解释成果，才能从不同 侧面对引起异常的场源性质、产状等做出较为合理而 正确的判断，为重力异常的解释提供印证、补充或修 改。
§3地球深部构造及地壳结构研究
一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用
有人认为，产生该地区正异常的原因是喜马拉雅山的地壳薄 于相应的均衡地壳的厚度，故存在正的均衡异常。由于向北推移 的印度板块与欧亚板块互相挤压．产生了巨大的构造运动压力。 此力不仅克服了因均衡不足而产生的向下的均衡调整力，还迫使 喜马拉雅山脉继续上升。
§1地质解释概述
3、对异常的解释一般是从“读图”或异常识别开始。 即使是研究局部构造或矿体的赋存情况：（从面到点） 1）都必须从区域地质环境人手，先把握全局．然后深 入到局部。不同地质构造单元内的地质条件可以有很 大差别，同一构造单元内不同部位的情况也有不 同．因而不同单元内重力异常分布的基本特征是不同 的，甚至有很大差别。 2）所以首先应对异常进行分区或分类分析研究各区 (类)异常特征与区域地质环境可能的内在联系，在此基 础上才有可能对各区内的局部异常形成的地质因素做 出合理的解释，这就是从面到点的认识过程。
§2异常的识别
2、等轴状重力低 1）基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆 形，异常值中心低，四周高，有极小值点。 2）相对应的规则几何形休：剩余密度为负的均匀球 体、铅直圆柱体、承平截面接近正多边形的铅直棱柱 体等。 3）可能反映的地质因素：盐丘构造或盐盆地中盐层 加厚的地段；酸性岩浆(密度较低)侵入体，侵入在密 度较高的地层中；高密度者层形成的短轴向斜；古老 岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局 部加厚地段。
《重力学与地磁学》磁异常数据处理与解释部分
x
x
g g(x, y y) - g(x, y)
y
y
实例：塔里木盆地东部及邻区布格重力与重力水平梯度
塔东重力5水4 平梯度
2.3.3 重、磁场的解析延拓
1. 重、磁异常解析延拓概念：
观测面 o
向上延拓：
g(x, y,0) 数学变换 g（x, y,h)
z
向下延拓：
g(x, y,0) 数学变换 g（x, y, h)
重、磁异常是叠加异常，来源于地下不同的 物质源，解释中希望将不同场源的异常分开
2. 重、磁异常数据处理的目的
将各种场源引起的异常分开，用于定量反 演计算与定性解释
3. 数据处理的思路
根据重磁异常特点
异常体埋深、规模大，异常宽缓，异常 值幅度大，在频率域中表现为低频成分多
一般异常体规模、埋深小，异常宽度窄， 幅值变化大，在频率域中表现为高频成分多
起 长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10
闽 浙
隆
美人峰1井
虎皮礁隆起
起 长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4
自兴地东开始，近 EW向延伸；
从辛格尔向东延伸， 延伸方向近EW向；
辛格尔北NWW向 延伸异常与中间EW向 异常在东端相交
2. 两个不同特征的磁场界限，往往是断裂存在的表现
不同构造单元的地质情况不同， 磁场也显示出明显不同的特征。 不同构造单元的边界存在断层
松辽盆地布格重力异常小波多尺度分解与解释
松辽盆地布格重力异常小波多尺度分解与解释李长波;王良书;孙斌【摘要】松辽盆地是中国东北盆地群的代表性盆地之一。
松辽盆地及其邻区的布格重力异常分布特征以北东-北北东向为主，其次为东西向，重力场分区分块特征明显，显示了明显的拼贴构造背景，依据布格重力异常特征对研究区构造单元进行分区，共分成松辽盆地异常区、大兴安岭重力梯级带等5个特征区。
利用小波多尺度分解方法对松辽盆地重力场进行分离，选择最佳的分离阶数(4阶)，随后利用对数功率谱确定每阶异常的视深度，提取区域异常，分层研究地壳顶部(D1G)、基底(D2G，D3G)及深部密度界面(A4G)的起伏特征，共圈定基底凹陷14个，并绘制了研究区的Moho面埋深图。
地球物理特征揭示了松辽盆地的深部构造，为研究盆地油气勘探及构造演化提供了重要依据。
%The Songliao Basin is one of the typical basins among the NE China Basin Groups. The main structural trending of gravity anomaly field is NNE to NE, and the study area shows a significant feature of deep collage-type pattern. Accordingly, the region is divided into five subregions with different features of gravity anomalies. The gravity field of NE China Songliao Basin is separated, using the WMD method with the 4th separation order, the apparent depth of the anomalies in each order is determined using the Logarithmic PSA. The shallow high-frequency anomalies are then removed to obtain the regional gravity anomalies. Through the hierarchical analyses, we learned the characters of the irregularity of the shallow crust, basement, and the crustal deep interfaces, and identified 14 depressions of the basement while drawing a depth map of Moho discontinuity. The geophysicalcharacteristics of Songliao Basin reveal its deep structures, which providean important basis for oil-gas exploration and studying tectonic evolution.【期刊名称】《高校地质学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】9页(P268-276)【关键词】区域重力异常分离;松辽盆地;盆地基底;Moho面;小波多尺度分解;对数功率谱【作者】李长波;王良书;孙斌【作者单位】南京大学地球科学与工程学院，南京210046;南京大学地球科学与工程学院，南京210046;南京大学地球科学与工程学院，南京210046【正文语种】中文【中图分类】P631.1中国东北地区发育着以松辽盆地、海拉尔盆地和三江盆地为代表的中新生代盆地群，东北地区地处古亚洲洋域和滨太平洋域的叠加区域，较新的以北东向为特征的滨太平洋构造域对较老的以东西向为特征的古亚洲洋构造域有着明显的改造作用，二者共同控制了该区中新生代盆地群的形成和演化。
布格重力异常图
布格重力异常图(据袁学诚《中国地球物理图集》(地质出版社，本图使用了我国80年代以来区域重力调查的最新成果。
东部地区布格重力均方误差小于±2×10－5m/s2，一般为±0.6×10－5m/s2～±1.5×10－5m/s2；西部地区的青藏、内蒙古西部、川滇甘西部及南疆，布格重力均方误差小于±3×10－5m/s2，一般为±1×10－5m/s2～±2×10－5m/s2。
全部资料整理和改算，统一采用波茨坦重力系统；统一采用赫尔默特（1901～1909年）正常重力公式；统一采用重力高度改正系数和中间层密度值（2.67g/cm3）以及统一采用166.7km 的地形改正半径。
我国的布格重力异常是以青藏高原为低值中心（约－550×10－5m/s2），向北向东逐渐升高，形成东高西低、北高南低的总趋势，并被纵、横贯于全国的两大梯级带分割成台阶状的三级区域场，在此背景上叠加有多个形态各异的局部异常和规模较小的梯级带，构成我国复杂而独特的布格重力异常场。
1．重力梯级带（1）大兴安岭－太行山－武陵山大型重力梯级带。
（2）青藏高原周边大型重力梯级带。
2．区域重力场我国大陆区域重力场呈现三级台阶状，由东向西逐次降低，它们被两大梯级带分隔和连接。
1）东部区域重力高，即第一台阶。
2）中部弧形区域重力场，即第二台阶。
3）青藏区域重力低，即第三台阶。
3．局部重力异常1）走向基本为东西向的布格重力异常带。
有天山－阴山－燕山重力低异常带、秦岭－大巴山－大别山重力低异常带，苗岭－南岭－武夷山重力低异常带、唐古拉山重力低异常带及冈底斯重力低异常等。
2）等轴状或团块状布格重力异常。
准噶尔、塔里木、四川等盆地中多出现这类重力高或重力低异常。
3）走向为北东的布格重力异常带。
多呈线状或串珠状出现在东部地区，如长白山重力低、郯－庐－辽－吉重力高异常带等。
实测重力异常与布格重力异常在高精度水准测量改正中的精度比较
实测重力异常与布格重力异常在高精度水准测量改正中的精度比较刘东;邵德盛;汪志民;穆宝胜【摘要】Gravity measurements are performed by adopting the technical requirementsof first-class level measurement.For leveling data analysis and calculation during the course of processing,we deal with the same level staff correction,not parallel of the normal level correct,the feet long correct of leveling staff,and so on.In the process of the gravity anomaly correction,this paper uses the observed gravity anomaly correction and Bouguer anomaly correction for gravity anomaly correction in two different ways.Finally,we compare the results of the leveling point elevation correction and analyze the precision of the two methods.%按照一等水准测量要求在水准测点上进行重力测量.在水准测量数据处理中进行相同的水准标尺改正、正常水准面不平行改正、水准标尺尺长改正等,但在重力异常改正中采用实测重力异常和布格异常两种方法进行重力异常改正.比较两种方法对水准点高程改正的影响,并进行精度分析.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】3页(P539-541)【关键词】正常重力平均值;空间重力异常;布格异常;正常高;高差中误差【作者】刘东;邵德盛;汪志民;穆宝胜【作者单位】云南省地震局,昆明市知春街249号,650200;云南省地震局,昆明市知春街249号,650200;云南省地震局,昆明市知春街249号,650200;郑州测绘学校,郑州市大学南路1号,450000【正文语种】中文【中图分类】P312《国家一、二等水准测量规范》规定，一等水准测量路线上的每个水准点均应测定重力；高程大于4 000 m或水准点间平均高差为150～250 m的二等水准路线上，每个水准点也应测定重力；高差大于250 m的一、二等水准测段中，地面倾斜变化处应加测重力，以便在水准计算时进行高差改正[1]。
16重力勘探-重力异常正反演
] 3Gm
mh
(x h ) h
2
3 2 2
] G m 2h 2 x 2 (x h )
2 5 2 2
g zz
g x
g z
[Gm g z g z g zz z h
2h 2 x 2 ( x2 h ) h
5 2 2
] 3Gmh 2h 2 3 x 2 (x h )
x1
h1 h2 h 2 )
h x 1
4
1 1 4 2tg 2 h x1 1 1 4 2tg 2 h x1 1 1 4 tg 4 h x1 1 1 1 4 tg tg ( 1) 4 h h x1
n
2G n 1
（3）反演圆柱体半径
R
R
2
• 如果剩余密度已知，圆柱体半径：
（4）导数异常
g z max h2 x2 2G 2 (x h 2 ) 2
x 0
h 2 2G 2G 4 2 h h
△gz
h2 x2 g z 0 2G 2 h x0 2 2 (x h )
g ( x x) g ( x x)) 测量水平梯度原理 g x 2x
△g • 反演： • （1）等值线的球心（x0,y0,0）→异常体中心 在地表的投影 A（x,0,0） • （2 ）反演深度
1 g 1 g max n n
△g
F r
h
g 1 G
n n
m h
h h2 h1
h h h h1 h2
2
O P(x,0,0) 1 2 Nhomakorabeal 2 l1 2 1
冲绳海槽地区断裂构造解释及莫霍面反演
２ １ 年４ ０ １ 月
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｅ Ｐ Ｙ Ｉ Ｓ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｇ Ｏ Ｈ ＳＣ
第９ 第２ 卷 期
冲绳海槽地区断裂构造解释及莫霍面反演
宋 学锋
长江大 学工程技 术学 院
摘要： 本文通 过冲绳 海槽 地 区 已有 的 １ ５ ：０万布格 重力异 常数据 ， 对冲绳 海槽 断裂 构造进行 了推断解释 ， 此分析 据 了冲 绳海槽 地 区 的构 造特征 ； 以东 海南地 学 重 、 、 磁 震联 合解 释剖 面提供 的莫霍 面深度作 为控 制 ， 用频 率域 的 采 Ｐ ｒ ｅ 三维迭代 界面反 演方法 ， ａｋ ｒ 得到 了全 区的莫霍 面深度 ， 为研 究冲绳 海槽 的地质构 造提供 了基础资 料。 关键 词 ： 冲绳 海槽 ； 布格 重力异 常； 断裂构 造 ； 莫霍面 反演
布格重力异常逐渐升高 ， 布格异常 由西向东从 ３ ｍ ａ增加到 ｌＯ Ｇ ｌ ０ Ｇｌ Ｏｍ ａ 。重力布格异常等值线 以较
宽缓的条带状为特征。布格异常的逐渐升高表 明在 钓鱼 岛隆褶带 ， 地壳 厚度减薄 ， 从西部陆架 盆地的
２ｋ ９ ｍ逐 渐减 为 ２ｋ ６ｍ左 右 。
收稿 日 ： １．２０ ； 期 ２ １ ．７ 修订 Ｅ期 ：０ １ ３１ ０ ０ ｔ ２ １－ ．５ ０ 作者简介 ： 宋学锋 ， ，０ ９ 中国石油大学 （ 东 ） 男 ２０ 年 华 地球探测 与信息技术专 业硕士毕业 ， 现在长江大学 工程技术学 院从事专职教 师。联系方 式 ： ． ａ ： ｎ ｘ ０ ２ ０ ｏ ｅ ｍ， Ｅ ｍ ｉ ｓ ｇ ｆ ８ １＠ｔ ｏ 通讯地址 ： ４ ４ ２ ） ｌｏ ｌ ｍ． （ ３ ０ ０ 湖北省荆州市南环路 １ ９ ９ 号长江大学工程技术学 院石油 资源系办公室 。
布格重力异常建模反演在二连盆地油气勘探中的应用
布格重力异常建模反演在二连盆地油气勘探中的应用杨高印;王君恒;闫后振【摘要】二连盆地由众多小凹陷组成, 伊和凹陷是其中之一.重力资料在盆地\"探边摸底\"、\"定凹选带\"等方面发挥着重要作用.本文基于布格重力异常资料, 利用2.5D建模反演技术对其中横跨主洼槽的两条测线进行可视化建模及正演拟合.其中, 初始模型的几何参数取自二维地震解释结果;物性参数中的纵向密度取自测井声波波速与密度的相关公式.正演拟合为建模反演技术的关键环节, 密度横向变化, 是在拟合过程中通过人机交互试错调整实现.通过正演拟合, 揭示了主洼槽沉积层横向和纵向均存在较大的密度不均匀性, 主洼槽有利于油气生成.与地震解释结果对比, 二者在赛汉组-第四纪、腾格尔组深度相差不大, 但凹陷底部拟合结果与地震解释结果有明显差异.通过钻井结果验证, 正演拟合各沉积层深度与钻井揭示的各层深度结果一致, 二维地震解释结果偏浅, 其可能原因是时深转换选取的速度值偏小造成.%The Erlian basin is composed of many small sags, of which the Yihe sag is one.Gravity information plays an important role in surveys in basins such as\"exploring edges and bottoms\"and\"determining depressions and choosing belts\".Based on Bouguer gravity anomaly data, the two lines crossing the main subsags are visually modeled and forward fitted by using the2.5Dmodeling inversion techniques.In these procedures, the geometric parameters of the initial model are taken from the two-dimensional seismic interpretation results and the longitudinal density in physical parameters is derived from the correlation formula of the acoustic velocity and density of well logging data.Forward modeling is a key part of modeling inversion, and the lateral change of density is achieved throughtrial-and-error adjustment of human-computer interaction in the modeling process.The results of forward modeling show that there is a large density heterogeneity in lateral and longitudinal directions of the main subsags which are favorable for oil and gas pared with the results of seismic interpretation, the depth difference of them in the Saihan Formation-Quaternary and Tengger Formation is not obvious, but the results of the bottom fitting are different from those of the seismic interpretation.Drilling verification indicates that the depth of each sedimentary layer by forward modeling is consistent with that revealed by the drilling.However, the results of the two-dimensional seismic interpretation are relatively shallower, probably because the speed of early time-depth conversion is too small.【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2019(062)001【总页数】15页(P316-330)【关键词】二连盆地;伊和凹陷主洼槽;布格重力异常;建模反演;正演拟合【作者】杨高印;王君恒;闫后振【作者单位】陕西省地球物理学会,西安 710075;中国地质大学(北京),地球物理与信息技术学院,北京 100083;青岛地矿岩土工程有限公司,青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言重力勘探是根据岩矿石之间存在的密度差异，进行地质构造研究及寻找矿产资源的一种传统的地球物理勘探方法.20世纪90年代以前，在沉积盆地的早期油气勘探、评价阶段，重力资料在盆地“探边摸底”、“定凹选带”等方面发挥着重要作用.如邓振球(1985)发现塔里木盆地已知几个含油气凹陷的分布与区域布格重力异常之间有着良好的对应关系，进而利用重力资料在该盆地内寻找新的含油气凹陷.杨俊杰和张伯荣(1989)利用简单的布格重力异常图，轮廓性地恢复陕甘宁盆地东部早古生代的沉积环境，进而确定含油气凹陷.重力建模反演技术是通过建立和修改场源初始模型拟合实测重力异常，求取场源物性参数和几何参数，通过正演技术达到反演的目的.已知的地质地球物理信息可以作为物性或者几何边界约束条件来使用，有利于建立更为合理的初始模型，制约拟合过程，提高拟合速度和准确性.常用的拟合模型分二度体、二度半体、三度体.布格重力异常的正演拟合作为建模反演的关键环节，由于计算量大，自20世纪90年代以后，随着计算机的普及才得以快速发展.例如黎益仕等(1994)建立了一套实时编辑、修改重磁模型的正演拟合程序，实现了DOS下的实时正演拟合，极大地提高了拟合工作效率.姚长利等(1998)对重磁异常正反演可视化实时方法技术进行了改进，给出了2.5D多边形截面棱柱体模型，进一步提高了计算速度和质量.不规则截面二度体重力异常的正演计算已经有很多方法(Talwani et al.，1959；Talwani and Ewing，1960；Bhattacharyya and Navolio，1975，1976).较常用的多边形截面法(Talwani et al.，1959)采用边数为N的多边形代替场源体轮廓，按Hubbert(1948)的线积分法计算模型的重力异常.利用2.5度体和三度体模型对任意形状场源进行正演，目前常用点元法、线元法和面元法.这些方法的基本思想是将复杂的地质体分割为众多简单地质体的组合，或将三重积分用数值积分来近似计算，注重剖分方法与实际场源体形状的拟合度以及数值积分替代解析积分的近似度.何昌礼和钟本善(1988)推出了计算复杂形体重力异常的高精度三维多面体法，使用任意三角形构成的多面体逼近地下任意复杂形体.田黔宁等(2001)在人机交互正演拟合技术的基础上，研究了三角形多面体几何特征自动反演技术，并与可视化技术相结合，实现了任意复杂地质体重磁异常三维人机联作反演技术.骆遥和姚长利(2007)统一了对多面体重力场、梯度和磁场正演表达形式进行了统一，在重磁场联合正演的过程中，可以相互利用计算过程中的结果，避免了重复计算，从而提高了正演计算效率.有限元法是重磁正演数值模拟计算中的重要方法之一，能够准确地反映复杂重磁场情况下的场源体分布，对于处理复杂边界问题有显著效果.徐世浙(1994)利用不同的边界条件来求解重力场的场源几何参数和物性参数，其结果具有更高的精度和计算速度.朱自强等(2010)将有限元法应用于二维重力梯度张量正演计算，通过对截面为矩形的两个二度体组合模型进行有限元正演拟合，验证有限元建模方法的精确度，其结果表明，正演拟合曲线与理论模型曲线吻合.台阶模型是重力异常正演拟合的基本模型.在自然界中，如断层、不整合面均可以被近似看作台阶模型，断裂构造可以近似成台阶模型的组合.因此，对断层构造的重力异常进行深度反演和位置解释中，台阶模型及其重力正演公式被广泛使用(张凤琴等，2008；李丽丽等，2012；郇恒飞等，2012).岩石的密度在垂直方向和水平方向常常是变化的(徐世浙等，1984).地层的密度一般随深度增加而增大.根据统计数据(郭武林，1982)，地层密度随深度主要呈现线性、双曲线、多项式和指数函数等形式的变化.Cordell(1973)在研究加利福尼亚San Jacin地堑重力异常时首次应用了密度差随深度呈指数变化的模型.Murtly和Rao(Murtly and Rao, 1979; 默撒和罗,1980)提出了密度随深度线性变化的任意二度体的重力计算方法，其中在深部地层的密度随深度呈线性变化，浅部地层的密度呈指数变化，并将均一密度差的Hubbert(1948)的线积分法引伸到密度差随深度变化的情况，从而导出了密度呈线性和指数变化情况下的二度体重力异常正演的方程式.Rao(1985,1986)给出了密度随深度呈二次多项式函数变化的二度矩形棱柱体所构成的断裂模型的重力正演解析表达式.姜枚等(1986)通过采用密度随深度线性变化的梯形组合模型来模拟地壳的密度结构.陈胜早(1987)在苏浙皖地区进行重力盆地模拟时采用了密度为深度的三次多项式函数，指出多项式函数可以很好地描述不同深度密度变化的实际情况.张建中等(2000)用任意的多项式函数表示地层密度随深度的变化，提出了一种二度体变密度的重力正演建模方法.至今，对于密度的横向变化研究相对较少，密度横向变化在重力盆地模拟拟合时尤其重要.1 建模反演原理建模反演技术是基于地震和声波测井资料建立初始模型，然后通过“人机交互式”修改模型的形态及密度参数来进行可视化正演拟合.其中，正演拟合解决反问题，为建模反演的关键环节.正演模型的二维假设或近似难以满足实际复杂的地质情况，在进行实际资料拟合时，不能真实的反映地下地质特征；针对重力异常直接进行三度体正演，由于其数据量大，计算效率低；而对2.5D场源体采用有限长棱柱体的任意组合，几乎可以逼近任意复杂的场源体，数据计算效率较高，并且对于像二连盆地中的小凹陷，密度横向和纵向均有变化的场源体具有较好的拟合效果.1.12.5D棱柱体模型2.5D体(即二度半体)是指沿走向截面位置、形状和物性参数不变的有限延伸地质体.对如图1所示直角坐标系下的一个多边形2.5D棱柱体，设其密度为ρ，则在空间任一点p(r)引起的重力异常Δg(r)(姚长利和管志宁，1997)为(1)其中，(2)G为引力常数,i为棱柱体角点的标号，N为棱柱体的边数，图1 多边形棱柱体模型示意图Fig.1 Polygonal prism model实际正演计算时发现，在上半无源空间，当2.5D棱柱端面与计算点共面且共线情况下(如计算点位于AiAi+1的延长线上)，表达式中反正切项均出现分子和分母同时为零的情况，以及在重力公式中也有可能出现部分对数项为零的情况.这些测点的场值成为正演表达式无法计算的解析“奇点”.针对这些解析“奇点”，骆遥，姚长利等推导出了2.5D重力异常无解析奇点理论表达式.得出：(3)其中，ui，ui+1，wi，ri，ri+1，Ri，Ri+1表达式与之前相同，而φi不同.(4)cosφi= sign[(xi+1-xi)(zi+1-zi)](5)其中，1.2 变密度模型徐世浙等(1984)利用奥氏公式将重力异常的体积分变换成闭合曲面上的面积分，然后将闭合曲面剖分成许多三角单元，并利用高斯求积公式对每一单元进行数值积分，最后将各单元的积分相加，即得到所求的重力异常.在变密度的情况下，计算重力异常的公式是Δg(x,y,z)=G∭(6)式中场域计算点的坐标为(x，y，z)，ρ(ξ,η,ζ)是物体的密度差，它是场源域坐标的函数.令ρ(ξ,η,ζ)=Aξ+Bη+Cζ+D，其中A，B，C为ξ，η，ζ方向的密度变化率，D为坐标原点的密度差.徐世浙是基于密度在横向和纵向上均呈现线性变化构建变密度正演模型，而本文所使用的2.5D棱柱体模型是利用波速换算的地层密度(见3.2.2节)，赋予每个棱柱体初始的密度值，通过多个棱柱体在纵向的叠加实现密度随深度的变化，以及适当改变单个棱柱体的密度值实现密度在横向的变化.在伊和凹陷，密度模型不仅在纵向上随地层深度的增加呈现线性或二次函数形式的变化，而且在横向上也存在一定规律的变化，即沉积凹陷中心的密度较小，边部较大.2 二连盆地地质与地球物理概况二连中生代含油气裂谷盆地群位于我国北部，行政区划属内蒙古自治区锡林郭勒、乌兰察布和巴彦淖尔三个盟管辖，面积约13.9万km2(见图2).传统上划分为2个隆起与5个坳陷，二级单元划分为58个凹(断)陷和22个凸起(费宝生，2001).这58个经正断层强烈拉伸、裂陷而形成的凹陷组成了小微盆地群.盆地分割性强，单个凹陷的规模较小(崔周旗等，2001；吴少波等，2003；易士威等，2006；李金良等，2007).图2 伊和(沙那)凹陷地质与地理位置图Fig.2 Yihe Sagging geology and geographic location二连盆地在同一裂谷期(早白垩世)，各凹陷不同程度地发育了巴彦花群沉积地层，自下而上为阿尔善组、腾格尔组一段、腾格尔组二段和赛汉塔拉组，构成纵向完整的粗-细-粗旋回.主要的生油层系为阿尔善组、腾格尔组一段.储集层的种类繁多，主要为沉积碎屑岩，砂岩体的成因是多种多样的，最重要的是浅湖相带中的扇三角洲，此外，浊积岩体也是重要类型.盖层岩石类型单一，主要为泥质岩类，下白垩统巴彦花群沉积时期发生了3次湖侵，总时间连续约1600万年，自上而下形成了阿尔善组、腾一段和腾二段3套泥岩盖层，其中腾二段暗色泥岩在凹陷内分布广泛、厚度大，是重要的区域性盖层(郝银全等, 2006).二连盆地沉积物的分布具有离盆地边缘愈远，沉积物的粒度愈细、密度愈小的特点，以及沉积凹陷深水区是泥岩的发育中心区域，发育有生物质泥岩，而泥岩密度较小，这会使得沉积凹陷中心密度较小，边部较大.对于这种密度横向变化的刻画有重要意义，凹陷中心密度越小，引起重力负异常幅值就越大，如果岸边物质补给越少，凹陷古沉积中心深水环境维持时间就越长，对盆地生油就越有利.二连盆地布格重力异常具有明显的东高西低的特点，重力异常最高为-10×10-5m·s-2，西部最低值达-154×10-5m·s-2.这一特征主要反映了莫霍面埋深的变化，表明东部地壳厚度薄，向西逐渐加厚.局部重力异常主要反映凹陷的位置，如赛汉塔拉、阿南、乌里雅斯太、巴音都兰、伊和等多个凹陷均与局部重力异常吻合.3 伊和凹陷地质地球物理概况伊和凹陷又称沙那凹陷(据中石油)，位于我国北部的内蒙古高原中部，行政隶属于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗(见图2)伊和高勒苏木.3.1 地质概况二连盆地自20世纪80年代在马尼特拗陷发现了阿尔善油田之后，开展了大规模石油勘探，在伊和高勒地区，完成了1∶20万重力、磁力、电法普查和测网为1 km×1 km至1 km×2 km的二维地震勘探工作，发现了伊和凹陷，并于1984年11月钻探了B6井，发现了下白垩统暗色泥岩.构造上，伊和凹陷位于二连盆地马尼特坳陷西部地区，是一个呈北东走向的中生代凹陷，东西长约60 km，南北宽约20 km，面积约1200 km2，白垩系最大埋深约2800 m.凹陷呈不对称双断，北陡南缓，中心偏于北侧断裂，分东、中、西三个次级洼槽，中洼槽是主洼槽(图3).油气藏分布严格受控于主洼槽，从油气生成到聚集成藏，主洼槽自成体系，并经过长期深水环境，形成大量生物质黑色泥岩，这是形成生油岩的必要条件.图3 伊和凹陷断裂与构造单元分布图Fig.3 Yihe sag fracture and tectonic unit distribution单一地震资料解释认为凹陷分割性强、基底T11埋深浅，最深处不超过2500 m.主洼槽又被“中央隆起构造带”分解为南北两个面积更小的沉积中心，湖相、浅湖相沉积范围局限，综合评价为Ⅲ类凹陷，为欠有利凹陷，因此，中石油终止了该区的勘探工作(杨高印，2014).2008年初，作者对伊和凹陷及其邻区重力资料进行了重新的精细处理与解释，认为伊和凹陷是一个有利的下白垩统生油凹陷.2013年8月YHB1井于井深1198～1302 m发现厚104 m的油气显示段，并获工业油流，实现突破.同时发现底部存在一个可疑的沉积旋回(介于阿尔善组和古生界之间)，这个可疑旋回在后面的分析中多次提到.3.2 地球物理特征在伊和凹陷，有1∶20、1∶1万重力资料，磁力普查资料和测网为1 km×1 km至1 km×2 km的二维地震勘探资料，B6、YHB1、YH-3、YH-5和YH-6井的测井声波速度资料.3.2.1 布格重力异常特征伊和凹陷布格重力异常的形态呈南北高、中间低、北东向的特征(图4).东南部布格重力值最高可达-92×10-5m·s-2，研究区西南部重力值最低达-119×10-5m·s-2. 在研究区中东部，布格重力异常北东向展布，在西部重力异常则南北向展布.布格重力异常的特征反映出凹陷前中生界基底面起伏及各沉积地层的起伏形态和密度变化特征，三个重力低与三个洼槽有好的对应关系，还间接地揭示了古沉积深水环境的稳定性和生物质泥岩的发育程度.布格重力异常有面积和异常幅值的大小，在二连盆地各凹陷重力负异常处理和解释中，也需要考虑这两个因素.异常的面积由凹陷面积大小决定，负异常的幅值由凹陷的深度，特别是主洼槽的深度，以及其中的岩性所决定.在考虑凹陷的生油条件时，主洼槽的生物泥岩厚度和面积是主要因素.在凹陷重力低异常幅值大小形成机理中，有两个方面的内容.一个方面是由于凹陷存在质量亏损，另一个方面是质量亏损的大小和类型.其中，质量亏损的大小涉及凹陷的深度，类型涉及深水生物泥岩的厚度.比如同样面积和深度的凹陷，如果岸边物源补给强度较弱，即有相对长期的深水环境，形成的生物泥岩较厚，重力负异常的幅值就越大；如果岸边物源补给强度较强(如哈邦凹陷)，深水沉积有较多的泥砂成分，形成细砂岩、黑色泥岩的薄互层，平均密度较大，重力负异常幅值就小.所以，在一般条件下，负重力异常越低，面积规模越大，预示深水沉积环境越好，生油岩越发育.在二连盆地中，重力异常和凹陷含油气状况有密切关系(见表1).表1 重力异常与凹陷面积、深度、深水环境和烃源岩的关系Table 1 The relationship between gravity anomalies and depression area, depth, deep water environment and source rock布格重力异常凹陷面积凹陷深度深水环境烃源岩异常面积大大/可能稳定可能好小小/不稳定差负异常幅值大/大稳定好小/小不稳定差图4 伊和凹陷布格重力异常(含二维地震测线位置)图Fig.4 Yihe sag Bouguergravity anomaly (including the position of 2D seismic line)再从凹陷形成过程的角度分析，决定布格重力异常有两个关键因素：凹陷基底深度和砂、泥岩分离程度.基底埋深与重力负异常幅值大小密切相关.砂、泥岩分离程度决定了凹陷(找油角度)优劣程度，凹陷的分离程度越好，找油前景越好.其中，搬运距离和水动力活跃程度是决定砂、泥分离程度的两个决定性因素.搬运距离越长、水动力越弱，砂、泥分离程度就越好，就更易于形成深湖相暗色生物泥岩沉积区. 凹陷形成过程中“砂泥同源”，砂、泥分离程度具有以下一般特征：①凹陷之间比较：凹陷大，搬运的距离长，砂、泥更易于实现彻底的分离；②坳陷内部比较：靠近坳陷中心的凹陷，砂、泥更易于完成彻底的分离(一般地水动力弱)，靠近隆起区或者山区，则不易于实现砂泥的彻底分离；③一个凹陷的内部，主洼槽更利于砂泥的彻底分离(如阿南凹陷的多个洼槽，只有善南洼槽有油气勘探的价值)；④一个主洼槽的内部，缓带比陡带更易实现砂泥的分离(缓带距离长、水动力弱).伊和凹陷主洼槽面积358 km2，YH175地震测线对应的布格异常幅值最大-131.0 mGal，平均-125.6 mGal，YH177地震测线对应的布格异常幅值最大-131.5 mGal，平均-124.1 mGal.主洼槽较深面积较大，深水沉积环境维持周期较长，生物泥岩发育；砂、泥分离较好.3.2.2 密度特征地质体中的密度值与地震波在地质体中的传播速度是密切相关的(徐公达等，1995)，利用速度资料换算的密度参数会方便准确.前人通过露头标本测定、钻井岩芯测定、声波测井及地震速度换算得到二连盆地密度资料(见表2).表2 二连盆地岩石密度统计表Table 2 Statistics on rock density of Erlian basin地层测定密度(g·cm-3)换算密度(g·cm-3)备注KzQ+R2.052.03一般几十米厚K22.20-局限K1bs2.172.15MzK1bK1bt2.252.30K1ba2.472.48J2.552.55Pz2.652.68火成岩花岗岩、花岗闪长岩2.55辉长岩、辉绿岩2.7～3.0伊和凹陷的内部，沉积物粒度大小所引起的密度变化大于相同粒度不同沉积时代的沉积物密度变化，泥岩密度小于砂岩的密度，剧烈的锯齿状密度-井深变化曲线清楚地反映出砂、泥岩之间的密度差异情况(图5).利用最小二乘法对波速和密度进行线性、二次函数拟合和指数拟合(图6).对比三种拟合曲线，发现二次拟合与指数拟合效果不明显，线性效果较好，选择地震波速与地层密度线性关系公式.最小二乘法公式如下：图5 YHB1测井P波波速与密度曲线图Fig.5 P wave velocity and density curve of YHB1(7)将各点的数据代入(7)式，计算出参数a0=2.8178、a1=-0.0018，即密度与波速关系式为：ρ=-0.0018VP+2.8178.利用关系式对YH-11和YHB1井密度与深度数据进行分析(图7)，证实地震剖面解释得出的伊和凹陷存在三个速度界面，也是密度界面，存在密度差异，即T3、T8和Tg界面两边密度有明显变化.这些界面将凹陷沉积层按密度分为4个：图6 YHB1井地震波速与地层密度拟合曲线对比Fig.6 The comparison of seismic wave velocity and stratigraphic density fitting curve of YHB1 (1) T3以上地层(包括新生界、上白垩统的赛汉组)为赛汉组-第四纪，计算平均密度为2.16 g·cm-3；(2) T3-T8之间的层位为腾格尔组，计算平均密度为2.3 g·cm-3；(3) T8-Tg之间的阿尔善组，计算平均密度为2.39 g·cm-3；(4) Tg以下地层为基底，密度最高，计算平均密度为2.6 g·cm-3.T3上下地层之间的密度差为0.14 g·cm-3，T8上下地层之间的密度差为0.09 g·cm-3，Tg上下地层之间的密度差为0.21 g·cm-3.4 建模反演伊和凹陷油气藏分布主要在主洼槽，所以选择横穿主洼槽的两条测线做拟合，并且，这两条测线与二维地震YH175和YH177测线重合，便于建模和多种资料对比.通过人机交互，先计算初始模型异常曲线，然后修改模型几何参数，最后修改物性参数的办法使得计算曲线与实测曲线重合.4.1 初始模型建立初始模型包括几何参数和物性参数.几何参数主要有各地层界线深度及地层厚度，断裂及其对地层的切割状况，不整合面等，物性参数主要有各地层平均密度、剩余密度以及密度的横向和纵向不均匀等.图7 YH-11 (a)和YHB1 (b)井密度曲线Fig.7 The density curve of YH-11 (a) and YHB1 (b)4.1.1 物性参数的选择如3.2.2节所述，伊和凹陷存在的三个密度界面(T3、T8和Tg)，将凹陷分为4个层位，即赛汉组-第四纪(K1bs-Q)、腾格尔组(K1bt)、阿尔善组(K1ba)和基底(古生界Pz )，根据波速与密度的关系式，计算每层平均密度值分别为2.16 g·cm-3、2.30 g·cm-3、2.39 g·cm-3、2.60 g·cm-3.由于腾格尔组厚度较大，另将其分为腾二段(K1bt2)、腾一段上和腾一段中下(K1b-K1b)，计算密度分别为2.30 g·cm-3、2.32 g·cm-3、2.35 g·cm-3.初始模型暂时不考虑密度横向不均匀的影响.4.1.2 几何参数的选择根据地震剖面解释结果可以得到赛汉组-第四纪、腾二段、腾一段上、腾一段中下和阿尔善组的厚度大致为500～650 m、300～400 m、550～700 m、600～750 m和300～400 m，以及这些界面的走向、倾向和倾角.在伊和凹陷共有大小断裂17条，走向主要为北东向和北北西向，均为正断层.规模较大的两条断裂(F1和F2 )走向北东，分列主洼槽南北两边(图3和8a)，其他的断裂基本上都发育于这两条大断裂之间，并对每个界面形成复杂的穿切.T3分界面为角度不整合面.4.2 正演拟合4.2.1 横向和纵向密度不均匀结果对4.1节所述的YH175线初始模型进行计算，正演曲线和实测曲线在测线中心位置具有显著的差异，即模型布格重力异常幅值小于实测布格重力异常，最大相差3 mGal(见图8a).因此，利用地震解释结果建立的密度横向均匀初始模型与实际地质体存在一定的差异，需要对初始模型做进一步修改.保持初始模型密度保持不变，通过改变模型的几何参数(各层边界)拟合实测布格重力异常值，当模型重力异常曲线与实测曲线吻合时，得到的各地层界面高低起伏不平，与地震资料矛盾，也不符合自然沉积规律，尤其是赛汉塔拉组-第四系底部较为明显(图8b).将模型的深度增大，同时考虑物性参数横向不均匀性，即将模型中心密度适当减小，边部增大，经反复试错拟合，使模型异常曲线与实测曲线重合.拟合的各地层界限变得平整(见图8c)，与地震解释相符，但凹陷深度比地震解释结果要大.经过同样的过程，可做出YH177线同层密度不均匀时正演拟合结果(图10a).将正演拟合结果与伊和凹陷地质特征对比分析得出：(1) 沉积凹陷在其形成过程中，凹陷周缘的物质由于风化作用形成的沙粒及黏土，搬运到凹陷后，形成砂、泥岩.伊和主洼槽面积大，搬运的距离长，砂、泥实现彻底分离，粗的砂岩分布在凹陷的边部，泥岩分布在凹陷的中心；凹陷的沉积中心是泥岩最发育的区域，而砂岩密度较大，泥岩密度较小，这会使得沉积凹陷中心密度较小，边部较大，形成密度横向不均匀.(2) 沉积凹陷中心为深水区，既是泥岩的发育中心区域，也是好烃源岩发育的区域，。
略说对重力异常的分析(全文)
略说对重力异常的分析1理论模型数据试验对比优化滤波法以频段3为浅源信息、频段1和2为深源信息进行滤波，结果见．对比上述各图可见，带通滤波法、熵滤波法、非线性滤波法和优化滤波法均能有效地压制高斯噪声干扰，除了C层有效信号保留得不是很好外（因为其频率与噪声较接近），和B层的有效信号都得到了较好的保留；而向上延拓法在压制高斯噪声干扰的同时，也部分压制了有效信号．在进行分离区域异常时，带通滤波法的滤波波长为4000m，向上延拓高度为1000m；熵滤波法滤波窗口为3000m；非线性滤波法的滤波波长为4000m；优化滤波法以频段2和3为浅源信息、频段1为深源信息进行滤波，所得结果如b所示．通过对比分析可知，带通滤波法、向上延拓法和熵滤波法在有效压制高频噪声干扰及B，C层局部异常的同时，也部分压制了层的区域异常，尤其是向上延拓法的区域异常被压制最多；非线性滤波法较好地保留了区域异常，但B层的局部异常压制不够彻底，部分遗留在区域异常上；优化滤波法不仅有效地压制了高斯噪声干扰及B，C层的局部异常，层的有效信号也得到了较完整的保留．分别利用各种方法去除高斯噪声后的异常减去区域异常，即可得到分离B，C 层的局部异常，所得结果如c所示．通过对比上述各图可知，带通滤波法、向上延拓法和熵滤波法都能有效分离出B，C层的局部异常，但也遗留了层的部分区域异常，尤其是向上延拓法的区域异常遗留较多；非线性滤波法分离结果没有明显的区域异常，但B层的局部异常被部分压制；优化滤波法则有效压制了高斯噪声及层的区域异常，B，C层的有效信息都被较好地保留了下来．通过上述理论模型数据试验对比分析得出，优化滤波法异常分离效果最好，非线性滤波法次之，带通滤波法和熵滤波法再次之，向上延拓法分离效果最差．因此，下面我们将利用优化滤波法对芦山地震震区布格重力异常进行处理，以初步分析认识此次地震发生的构造背景．3芦山地震震区重力异常分离与特征分析本文采纳的布格重力异常数据来自ZG地质调查局，比例为1∶100万，XX格化点、线间距均为5km．研究区内布格重力异常均为负值，异常值由南东北西逐渐减小，异常幅度。
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关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告姓名：***班级：061084-27学号：**********指导老师：***日期：2011.4.14目录前言 (2)目的 (2)任务要求 (2)工作过程 (2)成果 (2)工作内容及步骤 (3)§1-布格重力异常计算 (3)§2-布格重力异常处理 (3)1.绘制平面等值线图 (3)2.异常处理（分离区域异常和局部异常） (6)§3-布格重力异常反演——特征点法反演 (11)§4-布格重力异常的解释 (13)评述与结论 (13)评述 (13)结论 (14)关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告 前言目的：熟悉并掌握布格重力异常计算及资料处理与反演和解释 任务要求：根据在一个地区重力测量的结果，计算出布格重力异常，并根据异常进行资料处理和解释，并完成一份工作报告。
工作过程：(1)利用实测的相对重力值、相对高程值和X,Y 坐标值，计算各种校正（地形校正除外），纬度校正用 计算，自由空间（或高度）校正用计算，中间层校正用 计算，已知地表物质密度为2.50g/cm 3，起算点纬度为45°；(2)获得各点处的布格重力异常值后，绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal ；(3)根据异常（平面或剖面）特征，选用适当的方法进行处理（如压制干扰、消除区域场等）进行处理，并对处理效果进行描述； (4)将处理后的异常进行反演；(5)写出全部过程和所采用的处理与反演方法之应用理由。
成果：根据布格重力异常数据计算及资料处理与反演初步结果判断，该异常应由地区下一球体引起，球体埋深98.8m ，剩余质量t 6103.07⨯，球体中心在地面的投影点坐标为（248.8,248.8）m 。
):,()2sin(814.0mkX mGal X g ∆⋅-=ϕδϕ):,(3086.0m h mGal h g f ∆⋅=δ):/:,(0419.03m h cm g mGal h g ρρδσ∆⋅-=工作内容及步骤§1-布格重力异常计算用excel先算出各项校正（除地形校正外），需要注意的是在纬度校正中为测点到总基点间纬向距离，由于测点都位于总基点以北，故取正值；为总基点纬度即45°; 单位要划为km。
中间层校正中取值为2.50 。
§2-布格重力异常处理1.绘制平面等值线图获得各点处的布格重力异常值后，用surfer绘图软件中的自然邻点网格法绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal，旁边为经过九点平滑法处理后的等值线图如下：图例：等值线图例：等值线X∆ϕX∆ρ3/cmg—5mGal——5mGal—可以看到经过平滑后的等值线光滑了很多，相当于虑去了高频成分。
平滑处理的目的是消除异常数据中由观测引起的偶然误差以及由地表附近密度分布不均匀引起的杂乱无章的重力效应，以得到有意义的地质体引起的异常。
为了更好的了解该区域重力异常特性，再用surfer 做出其一阶导平面等值线图和二阶导平面等值线图：一阶导在（y=250）线上的剖面图 二阶导在（y=250）线上的剖面图100200300400500-0.04-0.020.020.040.06V xz (mGal/m)X(m)100200300400500-0.10.10.20.30.4V zzz (mGal/m 2)X(m)xz V zzzV由上两图跟以下球形正演得出的平面等值线图和剖面图相比较，可以基本判定地下引起重力异常的物体形态似球，且根据二阶导平面等值线图还可以推断下面可能是由一个大球和四个小球叠加而产生的重力异常。
这为后面的反演过程选用什么模型提供了依据。
下面是球体重力异常一阶及二阶导正演剖面图：2.异常处理（分离区域异常和局部异常）根据异常特征，我们知道该地区异常比较稳定，高频成分较少，在前面已摆出经过九点二次平滑法压制干扰后的等值线图，前后基本上变化不大，只是等值线更加光滑滑而已；而我们看到异常的导数等值线图把局部异常突出的比较好，因此我们可以用高阶导数法来提取局部重力异常。
又我们很容易看出该地区区域重力异常呈线性递增，因此我们还可选用趋势分析（最小二乘多项式拟合）的方法进行处理消除区域场等，最后对处理效果进行描述。
鉴于对编程能力的需要，高阶导数法难度较大，短期内无法实现，借助软件的话，我们不知道其演算过程，反演引起的误差也无法估计，因此我暂时选用趋势分析法（最小二乘多项式拟合法）。
趋势分析法是用多项式拟合区域性背景场。
其原理如下：选用一个曲面函数n阶多项式，用于拟合一个区域内的异常；通过若干点上异常值代入多项式可以得到一个方程组，求解方程组可得到多项式的系数，即得到描述区域异常的多项式函数；由于多项式的阶次一般视情况取1~4阶，去拟合相对简单的异常背景，以实现区域异常与局部异常的分离。
eg.下面我先尝试着用matlab针对NE剖面（y=x）编了一个函数来做最小二乘多项式拟合法进行实验，下面是源代码：clear,clf,clcx=[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20];y=[0.125527 0.7676005 1.2901735 1.789785 2.529205 3.127242 4.11251 5.200932 6.7870845 8.761621 9.9646955 9.618232 8.793035 8.1096465 8.027642 8.1744065 8.4864405 8.804667 9.265239 9.661196 10.209];cc=polyfit(x,y,1) %求出多项式前的各项系数，改变数字分别xx=0:1:20; 代表做不同次数拟合，此处是1为线性拟合yy=polyval(cc,xx);plot(xx,yy,'--') xy=y-yy;hold on plot(x,xy,'-')plot(x,y,'x') axis([0,20,-2,11])hold on xlabel('x') ylabel('y')实验结果如下：一次线性拟合二次曲线（抛物线）拟合五次多项式拟合十次多项式拟合二十次多项式拟合用多项式拟合进行异常区分，存在两个方面的问题，一是选用多项式阶次问题，二是选择多少点参加拟合，不同的阶次和不同的拟合点数，其结果差异很大。
（实验结果证实了不同的阶次对结果的影响）1）多项式阶次越高，对原始异常拟合越好，异常区分效果往往不好。
阶次太高，会造成趋势值包含过多的局部异常成分，因而计算出局部异常会偏小。
此处明显线性拟合最好，得到了较好的局部异常值。
2）计算点数量越多，趋势异常越平缓简单，会造成对复杂背景拟合不到位的情况。
此处剖面只用21个数据点，效果还好。
3）虚假异常问题及其消除的措施用趋势分析方法区分异常，会产生局部虚假异常。
此处两端出现负值就是最好的证明，我打算重新做一个线性变化的区域异常，即取两端点的连线。
或用迭代计算法消除虚假异常。
下面是处理结果：y=x向剖面图可以看到分离出来的局部异常曲线并不光滑，是因为没做平滑处理和点数太少的关系，接下来再对其剖面数据进行三点平均法并对分离出的局部异常数据进行三次样条插值：三点平均公式：)]1()0()1([31)0(g g g g ++-=∆ 三次样条插值matlab 源代码：csfit.m 文件：function s=csfit(x,y,dx0,dxn) n=length(x)-1; h=diff(x); d=diff(y)./h; a=h(2:n-1);b=2*(h(1:n-1)+h(2:n)); c=h(2:n); u=6*diff(d); b(1)=b(1)-h(1)/2; u(1)=u(1)-3*(d(1)); b(n-1)=b(n-1)-h(n)/2; u(n-1)=u(n-1)-3*(-d(n)); for k=2:n-1temp=a(k-1)/b(k-1); b(k)=b(k)-temp*c(k-1); u(k)=u(k)-temp*u(k-1); endm(n)=u(n-1)/b(n-1); for k=n-2:-1:1m(k+1)=(u(k)-c(k)*m(k+2))/b(k); endm(1)=3*(d(1)-dx0)/h(1)-m(2)/2; m(n+1)=3*(dxn-d(n))/h(n)-m(n)/2; for k=0:n-1s(k+1,1)=(m(k+2)-m(k+1))/(6*h(k+1)); s(k+1,2)=m(k+1)/2;s(k+1,3)=d(k+1)-h(k+1)*(2*m(k+1)+m(k+2))/6; s(k+1,4)=y(k+1); end主函数：clear,clf,clcx=[0*25*2^(1/2) 1*25*2^(1/2) 2*25*2^(1/2) 3*25*2^(1/2) 4*25*2^(1/2) 5*25*2^(1/2) 6*25*2^(1/2) 7*25*2^(1/2) 8*25*2^(1/2) 9*25*2^(1/2) 10*25*2^(1/2) 11*25*2^(1/2) 12*25*2^(1/2) 13*25*2^(1/2) 14*25*2^(1/2) 15*25*2^(1/2) 16*25*2^(1/2) 17*25*2^(1/2) 18*25*2^(1/2) 19*25*2^(1/2) 20*25*2^(1/2)];y=[0.125527 0.727767 1.2825196667 1.8697211667 2.4820773333 3.256319 4.1468946667 5.200932 6.7870845 8.761621 9.9646955 9.618231 8.793035 8.1096465 8.1038983333 8.2294963333 8.4885046667 8.8521155 9.2437006667 9.7118116667 10.209];plot(x,y,'x')hold oncc=[(10.209-0.125527)/(20*25*2^(1/2)) 0.125527];xx=0:25*2^(1/2):20*25*2^(1/2);yy=polyval(cc,xx);plot(xx,yy,'--')hold onxy=y-yy;dx0=0;dxn=0;s=csfit(x,xy,dx0,dxn)x1=0:0.01:1*25*2^(1/2);y1=polyval(s(1,:),x1-x(1));x2=1*25*2^(1/2):0.01:2*25*2^(1/2);y2=polyval(s(2,:),x2-x(2));x3=2*25*2^(1/2):0.01:3*25*2^(1/2);y3=polyval(s(3,:),x3-x(3));x4=3*25*2^(1/2):0.01:4*25*2^(1/2);y4=polyval(s(4,:),x4-x(4));x5=4*25*2^(1/2):0.01:5*25*2^(1/2);y5=polyval(s(5,:),x5-x(5));x6=5*25*2^(1/2):0.01:6*25*2^(1/2);y6=polyval(s(6,:),x6-x(6));x7=6*25*2^(1/2):0.01:7*25*2^(1/2);y7=polyval(s(7,:),x7-x(7));x8=7*25*2^(1/2):0.01:8*25*2^(1/2);y8=polyval(s(8,:),x8-x(8));x9=8*25*2^(1/2):0.01:9*25*2^(1/2);y9=polyval(s(9,:),x9-x(9));x10=9*25*2^(1/2):0.01:10*25*2^(1/2);y10=polyval(s(10,:),x10-x(10));x11=10*25*2^(1/2):0.01:11*25*2^(1/2);y11=polyval(s(11,:),x11-x(11));x12=11*25*2^(1/2):0.01:12*25*2^(1/2);y12=polyval(s(12,:),x12-x(12));x13=12*25*2^(1/2):0.01:13*25*2^(1/2);y13=polyval(s(13,:),x13-x(13));x14=13*25*2^(1/2):0.01:14*25*2^(1/2);y14=polyval(s(14,:),x14-x(14));x15=14*25*2^(1/2):0.01:15*25*2^(1/2);y15=polyval(s(15,:),x15-x(15));x16=15*25*2^(1/2):0.01:16*25*2^(1/2);y16=polyval(s(16,:),x16-x(16));x17=16*25*2^(1/2):0.01:17*25*2^(1/2);y17=polyval(s(17,:),x17-x(17));x18=17*25*2^(1/2):0.01:18*25*2^(1/2);y18=polyval(s(18,:),x18-x(18));x19=18*25*2^(1/2):0.01:19*25*2^(1/2);y19=polyval(s(19,:),x19-x(19));x20=19*25*2^(1/2):0.01:20*25*2^(1/2);y20=polyval(s(20,:),x20-x(20));plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5,x6,y6,x7,y7,x8,y8,x9,y9,x10,y10,x11,y11,x12,y12,x13,y13,x14,y14,x1 5,y15,x16,y16,x17,y17,x18,y18,x19,y19,x20,y20,x,xy,'.')grid onxlabel('x')ylabel('y')处理结果如下：y=x向剖面图§3-布格重力异常反演根据重力异常的平面和剖面特征，初步选用球体模型做反演：——特征点法反演Δg(Vz):()[]11305.112,232322132232123112122222-±=-±=±≈-±==++=∆nxDnDxxDDxDGMDxGMDxGMDgnn，，)'(6524.0305.12/12/12/1xxxD-==)'(4811.09622.03/13/13/1xxxD-==)'(4056.08111.04/14/14/1xxxD-==当x=351.8m 时， 有mGal g 801.4max =∆当时取max 21g g ∆∆，即mGal g 4.2=∆时，m x .942921=，m x 76.82'21=当时取max 31g g ∆∆，即mGal g 6.1=∆ 时，m x 453.131=，m x 249.9'31= 当时取max 41g g ∆∆，即mGal g 2.1=∆时， m x 471.431=，m x 227.9'31=球体中心点地面投影坐标：()2.8351,2351.8，即（248.8,248.8）mm D .8983/).898.897.999(=++= t D g D G g M 62max 2max 103.07150⨯=∆≈∆=由于求出的几个D 值比较接近，说明场源体确实近于球形，因此埋深D 取其平均值。