【7A文】地球物理反演.ppt

《【7A文】地球物理反演.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、地球物理反演张贵宾中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院Tel:13651014587,010-82321929Email:gbzhang@cugb.edu.cn绪论物理》》》地球问题地球科学应用物理学地球物理？重力勘探磁力勘探电法勘探地震勘探放射性测量地热测量地球物理定义和分类地面航空海洋地下卫星地球物理数学和物理电子技术计算机技术地球物理依赖于……地球物理研究方法观测：以现代电子技术为基础的观测与信息的取得处理：以现代数字处理技术和计算技术为基础的数据处理异常异常地球物理解释：以数学和物理为基础的反演解释处理（基础是正演）异常模

2、型地质解释：以地质理论为指导的综合分析与地质解释地球物理反演地球物理反演理论：研究把地球物理学中的观测数据映射到相应的地球物理模型的理论和方法本课程特点：只研究各种地球物理观测数据反演方法的共同理论、共同问题、共同的解决措施。地面磁异常d地下磁性矿体m正演反演正反演图示—磁法为例正反演图示—电法为例地面视电阻率异常d地下储层剩余油分布m三维正演模拟三维反演成像地球物理正反演研究对象1、模型m：物性参数和几何参数2、异常数据d：一系列有限的有误差的离散的观测值3、m和d数学物理关系：非线性问题d=f(m)，线性问题d=Gm（课程重点）数据

3、是模型的函数（泛函），它是连接模型和数据的“纽带”地球物理正反演研究对象1、模型m球体：物性参数——密度差σ几何参数——半径R和中心埋深h2、异常数据d=Δg：一系列有限的有误差的离散的观测值3、m和d关系：d=f(m)非线性问题——纽带地球物理反演分类1、模型m：两种模型离散模型连续模型2、异常数据d=Δg：一系列有限的有误差的离散的观测值3、m和d关系：d=f(m)两种关系：线性关系非线性关系2×2=4线性离散反演非线性离散反演线性连续反演非线性连续反演地球物理正反演与基础数学概念的对比地球物理d=f(m)和d=Gm正问题：由m求d

4、，类似于计算函数。反问题：由d求m，类似于解方程，所以地球物理反问题是解方程的继续。基础数学y=f(x)和y=ax函数：y=f(x)，线性函数y=ax（计算函数是乘法）方程：b=f(x)，线性方程b=ax（解方程是除法）反演域：空间域和频率域模型：规则体、界面和场源剖分模型和数据的关系：线性反演和非线性反演反演方式：通过正演做反演和直接反演迭代方式：人机交互式反演和软件自动迭代反演反演相关概念第一章线性反演理论概述存在性—留给数学家研究模型构制—重点非唯一性(多解性)—重点结果的评价稳定性地球物理反演五大问题数学物理关系:线性和非线性数

5、学物理关系：d=f(m)，线性问题d=Gm产生何种“关系”至少取决于（1）方法重磁勘探：泊松方程或拉普拉斯方程直流电法：拉普拉斯方程交流电法：麦克斯韦方程地震勘探：波动方程地热：热传导方程（2）模型建立规则体、地下剖分、界面、…响应函数的正演问题d=f(m)（1）解析方法球体在剖面上的重力异常（2）数值方法有限差分、有限单元法、积分方程法等等（3）物理模拟方法水槽实验等非线性问题的线性化（1）参数置换法地震震源计算用统计法求取弹性介质的吸收系数（2）泰勒级数展开法连续模型的离散化线性反演（1）M=r时，——克莱姆法则（2）M>N=r时，

6、超定问题——最小二乘法模型（3）N>M=r时，欠定问题——解的欧几里德长度为最小模型（4）Min(M,N)>r时，混定问题——阻尼最小二乘法模型（马奎特方法）(r为矩阵G的秩)地球物理反演——模型构制非线性反演d=f(m)（1）梯度法：传统的最速下降法（2）尝试法：从初始模型　　出发，通过正演做反演，可以人机交互联作（3）人工神经网络（ANN）法（4）蒙特卡洛法（5）模拟退火法（6）遗传算法（7）多尺度反演法地球物理反演——模型构制多解性问题：地球物理勘探反演解释中共同存在的问题原因至少有二，1、观测的异常数据通常是有限的和离散的；2、

7、地球物理问题本身固有的。以磁异常的反演为例，决定磁异常特征的两个主要因素是场源的几何因子（形态、位置）和物性因子（磁化强度的大小、方向）。当这些因素不同的组合时可以获得相同的磁异常分布特征。以下为三个反演多解性的典型例子。地球物理反演——多解性问题反演多解性之1——球体磁矩相同，中心埋深相同的大球与小球产生相同的磁异常地球物理反演——多解性问题球体的磁场特征分析（当垂直磁化时，is=I=90°,则有）:反演多解性之1——球体磁矩相同，中心埋深相同的大球与小球产生相同的磁异常，为什么？地球物理反演——多解性问题反演多解性之2——板体γ角相

8、同，板状体产状不同，可以产生形态相似的磁异常地球物理反演——多解性问题倾斜磁化板状体磁场决定异常形态的是sinγ和cosγ,若固定γ不变,则异常形态相似。反演多解性之2——板体γ角相同，板状体产状不同，可以