楊海磊　王森

[摘要]近二十余年來(lái)，磁測(cè)技十發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了高精度的光泵磁力儀和超導(dǎo)磁力儀，為開(kāi)展磁場(chǎng)梯度測(cè)量打下了物質(zhì)基礎(chǔ)。在某些地質(zhì)條件下，磁場(chǎng)梯度測(cè)量有可能解決一般磁測(cè)難于解決的復(fù)雜問(wèn)題，可以查明場(chǎng)源的更多特點(diǎn)和細(xì)節(jié)。

[關(guān)鍵詞]超導(dǎo)磁力儀 磁場(chǎng)梯度 重磁異常等

[中圖分類(lèi)號(hào)] P5 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-167-1

1概述

磁場(chǎng)梯度測(cè)量：測(cè)量磁場(chǎng)在空間的變化率（單位為納特/米或納特/千米）稱(chēng)為磁場(chǎng)梯度測(cè)量，在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的有垂直梯度測(cè)量與水平梯度測(cè)量?jī)煞N。垂直梯度測(cè)量的接收部分為兩個(gè)垂直安置的探頭。如果在飛機(jī)上測(cè)量，探頭的垂直距離可以設(shè)計(jì)得較大，約30～60米，測(cè)量?jī)x器一般選用極高靈敏度的光泵磁力儀，兩個(gè)探頭同時(shí)讀數(shù)。如果在地表測(cè)量，探頭的垂直距離約為2米，測(cè)量?jī)x器以核子旋進(jìn)磁力儀為主。在地表測(cè)量中，為了克服兩個(gè)探頭激發(fā)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互干擾，常采用上、下兩個(gè)探頭分兩次激發(fā)讀數(shù)，間隔為2秒。用兩個(gè)探頭讀數(shù)值除以探頭間距離即為該點(diǎn)上的垂直梯度。局部磁異常的垂直梯度變化比區(qū)域異常的明顯，故垂直梯度測(cè)量適合于在具有強(qiáng)區(qū)域干擾地區(qū)實(shí)施，以便獲得有用的局部異常的信息。水平梯度測(cè)量常見(jiàn)于海上，接收部分同樣是兩個(gè)探頭，但為水平放置。同時(shí)記錄兩個(gè)探頭的讀數(shù)，其瞬時(shí)差就是水平梯度。

2重磁聯(lián)合反演的應(yīng)用

磁力勘探是發(fā)展最早，應(yīng)用廣泛的一種地球物理勘探方法，也是最為經(jīng)濟(jì)，快捷的方法之一。早在兩千多年以前，我們的祖先就知道并利用了天然磁石的吸鐵性和指極性。中國(guó)古代的四大發(fā)明之一的指南針傳入歐洲后，人們開(kāi)始關(guān)注地磁現(xiàn)象，并開(kāi)始應(yīng)用磁力探測(cè)儀器來(lái)尋找鐵礦。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，磁力勘探儀器已從機(jī)械式發(fā)展到電子式，磁力勘探的范圍也逐漸擴(kuò)展到空中、海洋。在上世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的高靈敏度磁力傳感器，使得人們能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)量地磁總場(chǎng)的幅值。在地球物理工作中根據(jù)利用的不同類(lèi)型的物性差異課將具體方法分為重磁電震等，重磁是位場(chǎng)屬于同源場(chǎng)，往往利用單一方法進(jìn)行探測(cè)工作時(shí)會(huì)因?yàn)閱?wèn)題的復(fù)雜性而無(wú)法得到較好的解，因此采用重磁這兩種同源場(chǎng)，同時(shí)聯(lián)合處理反演會(huì)得到較好的結(jié)果，而且他們都是位場(chǎng)，聯(lián)合反演的結(jié)果也更趨向于真實(shí)。

聯(lián)合反演是地球物理數(shù)據(jù)分析的理想工具，它包括同步反演、順序反演、剝離法反演和伸展法反演。前人針對(duì)MT與地震聯(lián)合反演開(kāi)展了相關(guān)研究，利用了最速下降法、遺傳算法、廣義逆法等手段。一般認(rèn)為，順序反演優(yōu)于單獨(dú)反演，而同步反演效果最優(yōu)，且非線性反演法比廣義線性法更優(yōu)越。

重磁異常是同源場(chǎng)，可通過(guò)重磁聯(lián)合反演來(lái)減少重、磁單一方法反演的多解性，提高反演結(jié)果的可靠性。地球物理聯(lián)合反演就是聯(lián)合應(yīng)用多種地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)地質(zhì)體的巖石物性和幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系求得同一個(gè)地下地質(zhì)、地球物理模型。重磁聯(lián)合反演方法的研究開(kāi)始于20世紀(jì)后期。用一個(gè)等效層的方法來(lái)計(jì)算磁化率與密度的比值的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)重磁聯(lián)合反演。為了減小重、磁異常反演的多解性問(wèn)題，在重、磁異常由同一場(chǎng)源引起的情況下，研究了使用廣義反演方法來(lái)實(shí)現(xiàn)2.5維重、磁聯(lián)合反演，反演參數(shù)為異常體多邊形的角點(diǎn)坐標(biāo)及每一礦體的密度差及磁化率，結(jié)果說(shuō)明這種類(lèi)型使用廣義反演算法是合理的，并且說(shuō)明了方法的實(shí)用性。用最小二乘反演方法來(lái)解決2.5維模型的頂點(diǎn)和物理參數(shù)，為了獲得算法的穩(wěn)定，他們通過(guò)固定某些參數(shù)來(lái)反演其他參數(shù)。在具有先驗(yàn)信息的基礎(chǔ)上，如密度、磁化率、剩余磁化強(qiáng)度等，對(duì)重、磁場(chǎng)的聯(lián)合反演問(wèn)題進(jìn)行了研究，而張貴賓等人以BG理論為基礎(chǔ)，研究了一種綜合重、磁異常聯(lián)合反演既是磁界面也是密度界面的方法，并建立了重、磁廣義線性綜合反演系統(tǒng)，擴(kuò)展了3維的方法，將隨深度變化的密度和磁化率作為未知的參數(shù)。在一個(gè)統(tǒng)計(jì)的框架下，將蒙特卡羅方法用于重磁的聯(lián)合反演，產(chǎn)生一個(gè)可能的密度函數(shù)來(lái)描述一組可接受的模型。2006年，又提出了新的界面重磁聯(lián)合反演方法，利用阻尼最小二乘法在常密度差與常磁性差的條件下實(shí)現(xiàn)的。

綜合應(yīng)用重磁方法的基本原理解反演問(wèn)題，獲得了具有較高分辨率的磁化強(qiáng)度和密度隨深度的分布模型！在解反演問(wèn)題時(shí)，必須具有垂直向位場(chǎng)數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，這對(duì)于提高垂向深度分辨率具有決定性作用，這種垂向深度分布的結(jié)果僅取決于位場(chǎng)數(shù)據(jù)的分布。重磁資料的順序反演可進(jìn)一步修改地震資料品質(zhì)差或解釋不清之處，減少不確定因素，使模型解釋更趨合理，起到相互修正反饋、提高解釋精度和減小多解性的效果。應(yīng)用重磁人機(jī)聯(lián)作2.5維體正反演計(jì)算系統(tǒng)，其中，重磁力正演采用2.5維體多邊形截面的數(shù)值計(jì)算公式，計(jì)算中根據(jù)物性變化規(guī)律及地震和電性層特征，修改密度、磁化強(qiáng)度以及界面深度等參數(shù)，對(duì)地震和MT 資料解釋確定的地層，在重磁反演中作為界面深度的控制，通過(guò)改變密度和磁化強(qiáng)度的數(shù)值，對(duì)地震或MT資料解釋不確定的界面。

通過(guò)正反演計(jì)算加以修正，以達(dá)到模型正演異常與實(shí)測(cè)異常的最佳擬合。磁力資料反演的權(quán)重系數(shù)。聯(lián)合反演用到重力和磁力兩種不同的資料，每一種資料對(duì)于反演待求的地質(zhì)體作用可能是不一樣的，因此可以對(duì)不同類(lèi)型的資料進(jìn)行加權(quán)處理

應(yīng)該指出的是，目前的重磁反演方法還缺乏對(duì)孤立火成巖體與連續(xù)的結(jié)晶基底面兩類(lèi)不同的模型同時(shí)反演的方法技術(shù)。重磁反演方法按模型來(lái)分類(lèi)，可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是孤立模型，通常用最優(yōu)化方法，該方法把模型函數(shù)線性化，再用迭代方法求解；另一類(lèi)是界面模型，通常在頻率域用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，如帕克法，或用近似線性公式在空間域求解，如矩陣法等。這兩類(lèi)方法都無(wú)法兼顧較復(fù)雜的地質(zhì)模型（如孤立形體與連續(xù)界面同時(shí)存在）的反演。

3結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)巖石物性的統(tǒng)計(jì)和分析工作是重要的. 重磁電震聯(lián)合反演在該研究區(qū)的應(yīng)用可發(fā)揮不同物探方法的優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)充，減少反問(wèn)題解的非唯一性.研究結(jié)果初步建立了研究區(qū)的地質(zhì)、地球物理模型，綜合地質(zhì)地球物理解釋?zhuān)娼沂玖搜芯繀^(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了聯(lián)合反演的必要性和應(yīng)用效果。

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