2.MORPAS-物化探处理

界面反演 似磁化率填图
区域化探数据处理的任务与方法

1、地球化学“背景与异常”的划分，即合理地确定异常圈 定的技术方法
– 采用（对数）正态分布法、衬度异常法、多标度分形法等

2、研究多元元素的共生组合规律，以确定区域成矿作用元 素演化特征及规律。目的是增强对异常性质的识别能力。
– 多元统计分析法，如因子分析、对应分析、相关分析、判别分析、 聚类分析、回归分析等。


划分区域场的目的是为了解决区内构造格架问
题，及时发现深部构造，了解成矿背景，为此 窗口的选取要根据试验来确定，一般1：20万 比例尺的窗口选取40Km，1：100万比例尺窗口 选取160Km。
剩余重力异常主要反映浅部和规模相对较小的
地质体情况，它与局部构造、岩体等相对应。
区域场和局部场的概念是相对的。
向上延拓 1、分离异常（局域场与区域场、提取局部异常）；
2、揭示深部地质构造信息，如基底特征、深部构造、 壳幔起伏等；
向下延拓
3、揭示目标地质体深度、形态特征等。
下延的数学不适定问题
上延2KM
布 格 重 力 异 常 图
上延6KM
导数
u, v q iu v u2 v2
– 1、哈克公式 – 2、艾勒金斯公式（Ⅰ） – 3、艾勒金斯公式（Ⅱ） – 4、艾勒金斯公式（Ⅲ） – 5、罗森巴赫公式

布格重力异常垂向二次导数可以反映剩余重力异常难以反映 和区分的地质体界限。垂向二导的零值线用来划分岩体边界 效果最佳。
0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4
变更显示元素

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衬度异常

衬度图相对突出了低背景下的 弱异常，并压制或消除了的高 的背景。
C-A确定异常下限


C-A (成秋明) 异常等值线面积(A)与等值线值 (C )的多重分形, 分形点为异常 下限.
S-A异常分解


S-A (成秋明): 频谱滤波 功率谱等值线面积(A)与功率谱 等值线值(S )的多重分形.
•
导数异常与求导之前的原始异常相比，具有 1）突出异常体边 部影响；2）突出浅部异常体特征与影响；3）提高相邻异常体 异常迭加分辨率等特点，但较原始异常复杂、零乱，受噪音干 扰较大。 注意：求导之前要对原始异常进行适当的圆滑处理。通常采用 适当的滤波或向上延拓，达到即消除噪音干扰，又保留目标异 常特征的目的。
物化探数据处理系统使用介绍

物化探数据处理系统使用介绍



空间域位场转换处理 频率域位场转换处理 异常分离 图像增强 界面反演 统计 局部数据提取 剖面数据提取

单元素处理
– – – – – – 圆滑处理 下限确定 分形处理 异常衬度 地质统计学 图像增强

多变量处理
– – – – 聚类分析 对应分析 判别分析 …
水平1350方向导数
水平导数模量图
垂向二阶导数

不同阶次的重力位垂向导数对不同埋深物质反映不一样，右图所 示为两个大小不一，中心埋深也不相同的球体。浅部小球的异常 在实测中并不明显，但对该异常求二次垂向导数Wzzz后，深部大 球引起的“区域异常”受压制，而浅部小球引起的“局部异常” 得到放大，因此，通常把高次导数异常当作局部异常。
将观测平面或剖面上已知的重磁异常换算出高 于它的平面或剖面上的异常值的过程称为向上 延拓，反之称为向下延拓(下延稳定性差，实 际应用较少)。
向上、向下延拓转换计算的频率响应函数 (u,v)为（其中h为延拓高度，向上为负，向 下为正） ：
u, v e
h u 2 v 2
延拓的主要目的
主要作用： 重磁异常的导数有较高的分辨率，可以用来从复杂的迭加异常中提 取目的异常，了解异常体（断裂带、构造线、隐伏地层等）的走向。 数理特性： • • 导数异常不受区域场的影响。 位场导数表达式的分母比位场表达式的分母具有距离的更高次方，所以 导数异常更加灵敏地反映着异常体的形状特征。
导数
• 对于平面异常，沿不同方向进行的方向导数，可以突出垂直该 方向的构造与地质体特征。因而，人们常用方向导数来研究隐 伏构造的走向。
串行化
MORPAS数据格式


MORPAS数据文件格式有文件 头（***.hd）与实际数据文 件(***.2D)或(***.3D)两个 文件组成。 网格数据: ***.hd ***.2D
– ***.HD的书写格式 – ***.2D
数据文件从左下角开始存放, 即最下放一行 数据写为该文件的第一行. (与大部分软件的 习惯相同)
矿产资源评价分析系统
(MORPAS) －物化探资料处理
（中国地质大学数学地质遥感地质研究所） Wuhan 430074
(e-mail: jgchen@cug.edu.cn)
陈建国
关于重磁资料


物探资料不仅反映浅部的物性分布特征，而且也同时 反映深部地质体空间展布的信息。对推测隐伏地质异 常如隐伏基底（可能的矿源）、隐伏构造、隐伏岩体 和隐伏矿床等都具有重要作用。 物探信息特点：
匹配滤波：多次分解

密度界面反演

基于Parker的傅立叶频率域正 演公式设计的一种迭代反演方 法。
视密度／视磁化率填图
Βιβλιοθήκη Baidu
视磁化率反演是一种物性填图 方法。它是利用磁等效源原理 ，将地下磁性体转换为地表一 定深度范围等效的磁性体分布 （保持磁异常场不变），根据 地表磁性体磁化率的分布，映 射不同地段地下磁性体分布。
趋势分析

利用多项式对数据进行拟合，从而得到数据的趋势值或原始值与趋 势值之差——剩余值
平均场法

又称网格平均法，是用于区分区域与局部特征的有效方法。它是将 平面数据划分成若干单元，每个单元内的数据取平均并作为单元中 心处的区域场值，最后用这些区域场值内插出全区的区域场值。
匹配滤波

匹配滤波是基于不同深度的磁性体异常（傅立叶频率域）对数功率 谱与其埋深之间近似关系来实现深源场与浅源场分离的方法。这种 方法也常被用来区分区域场和局部场。
填写实际文件后缀名 填写DZ / WT／HT / YG 填写 ASCII / BINARY
MORPAS数据格式

离散数据: ***.hd ***.3D
– ***.HD的书写格式 – ***.3D
数据文件按样品\变量分别为ROW\COL的顺 序排放。
版本号: MORPAS1.0 文件说明: (任意填写) 数据类型: UNGRID 数据文件名后缀: 3D 数据集类型: DZ 文件格式: ASCII 数据点数： 变量数：N 变量1 变量2 … 变量N
版本号: MORPAS1.0 文件说明: (任意填写) 数据类型: GRID 数据文件名后缀: 2D 数据集类型: DZ 文件格式: ASCII 网格原点X坐标: 网格原点Y坐标: X方向网格数: Y方向网格数: X方向网格长度: Y方向网格长度: 网格旋转角: 变量数: N 变量1 变量2 … 变量N
重磁资料解释的主要任务


研究区域场特征并对位场进行分区； 解释断裂构造及其它有关构造; 解释与目标物有关的各类侵人岩体（隐伏，半隐伏）; 解释与目标物有关的地层; 研究预测矿种的已知矿田、矿带的重磁场特征并结合 地质及其它物探资料提取有用信息，找出预测标志建 立区域地质一地球物理模式以对该类矿田、矿带进行 预测．
填写实际文件后缀名 填写DZ / WT／HT / YG 填写 ASCII / BINARY 包括x,y坐标
内定dat数据格式/Surfer GRD 格式
行数（测线数）

Dat格式
DSAA
列数（测点数） y0 x0 dy

GRD格式(ASCII) GRD格式(BINARY)
列数 行数 x0 xmax y0 ymax
见独立模块
地质统计学-变差结构研究

地质统计学-变差结构研究

地质统计学-变差结构研究

地质统计学-变差结构研究

地质统计学-KRIG计算

聚类分析（多元素网格数据）

物化探数据处理系统使用介绍

网 络 或 本 地
MORPAS格 式数据文件
Surfer Grd格 式数据文件 内定dat格式 数据文件 算法文件*.scr
多文档／多视图
MORPAS格 式数据文件
Surfer Grd格 式数据文件
处理／显示
内定dat格式 数据文件 算法文件*.scr
网 络 或 本 地
– 叠加场：地下所有重磁物性异常体的综合反映 – 多解性：不同的地质体可以有相近的地球物理场，也就是说 地质体的大小、形状、深度与产状等参数的不同组合能引起 相同或相近的地球物理异常。

处理目的:
– 实现不同性质地质体的场分解，从多角度将场源与地质体相 联系，从各个侧面显示地质构造特征，使多解趋向于单一， 此外还要结合地质、地球化学等其他地学信息的研究，来达 到不同地质体识别的目的。

3、研究区域地球化学场的空间分布规律。
– 通过趋势分析、克立格分析、多标度分形处理，确定区域地球化学 场的结构性，从而确定化探异常的空间分布。
区域化探数据处理的任务与方法

4．地球化学异常评价。主要涉及到异常的强化、异常规模 、异常性质及资源量预测等问题。
– 可以采用成矿相关元素的组合来强化化探异常，如累加累乘法、比 值法等。
空间域位场换算

用空间域差分方法求水平导数和垂直导数。
频率域位场换算

用FFT方法进行延拓、水平导数、垂直导数、高低通滤波
参量转换/磁源重力异常
计算分量 化极
分离场

fmn
1 1 e f f0 x
重磁场的分离往往是解释的一个前提，对迭加异常直 接进行解释比较困难。重磁解释工作中，通常要进行 局部异常与区域场分离、不同规模异常迭加的分离， 以及从整体异常中提取目标地质体异常等工作。 在分离场的计算中，常用的方法有滑动窗口法、趋势 分析法、平均场法、匹配滤波法。 但从本质上讲，他们的效果大同小异。适当调整他们 的参数因子，可以得到几乎完全一样的结果。
处理方法

滤波:
– 圆滑处理、窗口滑动平均、高低通滤波、递归滤波
位场转换：
– 空间域／频率域 – 解析延拓：上延、下延 – 空间导数：一阶方向导数、水平梯度；一、二阶垂向导数 – 磁场化极 – 参量转换：ΔT和ΔZ的三分量转换，伪重力异常换算


分离场：
– 滑动窗口法、趋势分析法、平均场法、匹配滤波法
dx
测区方位角 {数据}

vmin vmax {数据}
读数据文件

显示方式

等值线 假彩色1 假彩色2 灰度

立体
显示方式

假彩色+等值线 显示数据网格


彩色分级

图像拉伸
圆滑

圆滑处理方法是采用二维多项式函数来拟合局部 范围内数据这一原理，利用最小二乘法确定多项 式的系数，从而用多项式的函数值作为数据的圆 滑值。

补偿圆滑是一种傅立叶频率域低通滤波方法，其特点是能产生“圆 滑”的滤波器，可压制或避免振荡效应的出现。其原理是利用一系 列频率的指数函数的递归来构造滤波器进行滤波。
位场转换的方法原理
重磁位场的各种转换可以写为褶积形式
f b x, y f a , x , y dd f a x, y x, y
•
水平导数


求取水平方向导数的目的是为了突出线性构造在重 力场中的反映，确定区内线性构造，结合剩余图划 分出区内构造骨架。通常做四个方向的水平导数， 00、450、900、1350，其结果突出于之垂直走向线性 构造。 此外,还可以编制水平导数模量图，它可了解编图区 内各方向构造线特征。
水平450方向导数
– – – – – 1）五点线圆滑 2）九点线圆滑 3）九点二次圆滑 4）25点二次圆滑 5）49点二次圆滑
滑动平均

窗口滑动平均是压制浅部和局部干扰异常最有效 的方法之一，它是把窗口内数据的平均值作为其 中心处的圆滑值，逐点计算。不同尺度窗口的平 均结果，与一定深度上的异常体有着密切的联系 。
补偿圆滑


傅氏变换的褶积定理
Fb u, v Fa u, v u, v
式中Fa(u,v), Fb(u,v)和(u,v)分别为fa(x,y),fb(x,y)和(x,y)的频谱，u,v分别为x和y方向 上的圆频率，(u,v)称为权函数频谱，亦称为滤波器的频率响应函数。
延拓