全张量重力梯度数据信号增强及解释方法研究

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1、分类号：P631单位代码：10183研究生学号：2014621009密级：公开全张量重吉林大学力梯度博士学位论文数据信号增强及解释方张代磊法研究张代磊2018年6月吉林大学全张量重力梯度数据信号增强及解释方法研究Thestudyonsignalenhancementandinterpretationmethodsoffulltensorgravitygradientdata作者姓名：张代磊专业名称：固体地球物理学研究方向：计算地球物理指导教师：黄大年教授学位类别：理学博士培养单位：地球探测科学与技术学院论文答辩日期：2018年5月27日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名

2、职称工作单位主席孟令顺教授吉林大学委员孙大明教授级高工中国石化集团东北石油局黄旭日教授西南石油大学刘财教授吉林大学杜晓娟教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研

3、究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：固体地球物理学论文题目：全张量重力梯度数据信号增强及解

4、释方法研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市西民主大街938号（130026）作者联系电话：136343024全张量重力梯度数据信号增强及解释方法研究摘要重力勘探所观测、研究的是天然地球重力场，由于从地表附近直至地球深部都存在不均匀的物性密度分布，重力勘探具有相对较为经济和勘探深度大的优点。重力梯度测量方法观测地球重力位的二阶导数，相对重力测量能够提供更精细的局部信息，近年来随着现代科技水平、材料科学和测试技术的发展获得了广泛应用，目前已有多个重力梯度测量系统投入商业应用，在区域地质调查、陆地和近海石油天然气勘探中发挥了重要作用。处理和解释方法是

5、整个全张量重力梯度探测任务的关键。实测数据包含多种干扰场，且异常数据是测量区域地下密度不均匀分布的叠加异常，因此数据处理的目的是去除各项干扰，然后从叠加异常中提取或增强地质目标产生的异常响应。数据解释技术实现了从数据到模型的反向计算，基于异常数据发展解释方法估计或反演场源的几何参数及物性参数。本文从地质模型正演出发，对不同模型计算的全张量重力梯度数据进行分析，结合噪声的分布特征，提出去噪、增强目标体信号的新方法，并对处理后数据进行目标异常分析，在数据本身反映出的地质目标特征基础上，采用快速成像和三维反演计算目标体的几何参数和物性分布，针对现有方法的缺点，从算法和约束条件上作出

6、改进，提升解释结果的可靠性。首先，本文从正演计算和实际测量角度阐述了重力梯度数据的特点及相对重力数据的优势，并对测量噪声进行简要分析，为论文开展研究提供了基础和依据。分析结果表明，全张量重力梯度数据的五个独立分量中，不同分量反映地下密度不同方向的分布特征，由于求导等效为高通滤波器，梯度异常相对重力异常包含更多短波长信息，水平分辨率更高，但更容易受高频噪声影响。另一方面，随着深度的增加，梯度异常比重力异常具有更大的衰减速率，对长波长地质体信息反映不足，因此梯度测量很难应用到深部和区域构造的解释中。数据分析结果显示，重力梯度测量对埋深浅、中小尺度地质目标具有较好的目标发现率。在上

7、述分析的基础上，重力梯度数据的信号增强处理中存在的挑战主要是细节信息和高频噪声混杂不易区分，小尺度地质目标引起的弱信号易湮没在背景和噪声中。针对梯度数据处理中存在的问题，将三种在地球物理数据处理中常用的滤波器用于重力梯度数据滤波处理。根据均方误差和异常形态恢复两种滤波效果评估方法的结果，高斯滤波作为一种空间平滑技术对高斯噪声具有很好的压制效果。基于此，在随后的研究中，将高斯滤波和本文提出的新滤波方法进行对比。小波I在地球物理数据滤波中较为常用，但常规滤波方案存在几点问题，本文对这些问题可能造成的结果进行