基于稀疏先验信息约束的重磁三维反演研究

针对重磁三维反演中多解性严重和分辨率差等问题，本研究以构建先验地质信息约束模型为突破口，开展将稀疏分布的地质填图、钻孔、岩石露头采样、测井、地震波速等信息自动转换为密度、磁化率先验模型的算法研究，并开发先验模型构建程序，自动、快速、可扩充的将已知信息转换为先验约束模型，构造基于约束模型的目标函数，开发三维反演软件，实现带先验信息约束的重磁三维反演，以期降低反演多解性，提高反演垂向分辨率。通过模型实验和安徽庐枞、铜陵等矿集区的实际应用研究，完善基于稀疏先验信息约束的重磁三维反演的流程、算法、软件，为资源、能源三维调查、认知地球深部提供技术支撑。

重磁三维物性反演中多解性严重、垂向分辨率差等问题是制约其应用效果的关键所在，本研究以构建地质先验信息约束模型为突破口，将稀疏分布的地质填图、钻孔等信息自动转换为密度、磁化率参考模型，以期降低反演多解性、提高分辨率，促进三维反演走向实用。通过三年的工作，提出和完善了基于稀疏先验信息约束的重磁三维反演流程：“先验信息收集—>构建物性数据库—>先验模型构建—>约束反演目标函数构建—>反演求解—>结果评价—>地质解释”。采用Surfer二次开发语言，实现了将区域地质图和钻孔资料转换为密度和磁化率参考模型的转换。通过接口转换，把参考模型将约束信息导入到三维反演软件中，实现了约束反演。为检验该方案的有效性，选取典型的块状硫化物矿床为蓝本，构建了密度模型并正演了其重力响应，开展了地表地质和钻孔约束的重力三维反演模型试验，结果表明，只需增加稀疏的约束，反演分辨率即能大幅提高，能有效减少反演的多解性。以新疆伊吾县宝山铁矿为实例，开展了重磁约束反演，确定了隐伏矿的位置，部署了验证钻孔，新增铁矿资源量800万吨。说明重磁三维反演在夕卡岩型铁矿找矿中有着良好的应用效果。在此基础上，在国内首次开展了基于约束反演的三维岩性识别与填图试验：带先验信息约束的重磁三维反演入手，结合密度、磁性与岩性之间的关系，提出了具体的技术流程，以安徽省庐枞矿集区为例开展了三维岩性填图试验，成功刻画了矿集区主要岩性的三维分布特征，说明该方法在矿集区透明化和深部找矿中具有良好的应用前景。在安徽沙溪斑岩铜矿开展了基于地质信息约束的重磁三维反演，刻画了矿区四类岩体的三维空间特征，说明重磁三维反演在斑岩铜矿的探测中能提供丰富信息，为找矿预测服务。此外，还开展了重磁场构造信息自动提取研究，将地震资料处理中的骨架算法引入到重磁资料构造信息的自动识别与提取中，改进了算法，开发了计算机程序，经过理论模型对比，认为该方法能较好的提取出断裂、岩体边界等构造信息，说明该方法是有效的位场构造信息提取方法之一。并将该方法应用到实际资料的处理中，划分了新疆琼河坝地区的断裂构造、岩体边界和火山岩盆地边界等主要地质体边界，为区域构造和找矿预测提供了丰富信息。项目执行过程中发表文章15 篇，其中SCI 5篇，中文核心7篇，会议论文3篇，获得软件著作权1项，申请发明专利1项，培养硕士两名。