基于曲率属性的位场弱异常信号识别、提取与反演研究

Aiming at the need identification, extraction and inversion the underground source body by potential field data during deep ore exploration, this project will develop a new potential field weak anomalies signal identification, extraction and inversion technique based on the curvature attribute. The proposed innovation evolved normalized total horizontal derivative vertical derivative method instead of traditional total horizontal derivative. The research includes the following aspects: 1) The relevant theories of the new potential field weak anomalies signal identification, extraction and inversion technique; 2) The extraction algorithms of the curvature attribute based on Huber norm and multi-scale technique; 3) To avoid or reduce the multi-solution problem of potential data inversion; 4) The spatial variation rule of the geological bodies inversion results; 5) The data processing and analysis comparison of the theoretical model and actual data of the SinoProbe program. The proposed technology will bring about the opportunity to develop high-precision and high-resolution potential field weak signal identification, extraction and inversion technique for potential field data interpretation, which could potentially provide theoretic and technology guides for the concealed and deep metal ore exploration.

针对深部探矿中利用重磁位场识别、提取和反演地下场源体的需求，提出将垂向分辨能力强的归一化总水平导数垂向导数引入到基于曲率属性的位场反演方法中，开展基于Huber范数和多尺度的曲率属性提取算法、曲率属性在位场资料地质构造解释中的适用性试验、反演场源体立体空间分布特征和变化规律等研究，建立和完善基于曲率属性的位场弱异常识别、提取和反演理论基础。并通过单一和多个复杂组合理论模型进行模型试验，结合我国国家专项“深部探测基础与试验研究”中的银坑示范区重磁资料进行实际资料验证，获得具有高精度和高分辨率等特点的场源体边缘识别和深度反演新技术，适用于隐伏、深部、难识别矿体的重磁资料立体探测与解释。本项目成果将进一步完善和发展我国具有高精度和高分辨率位场弱信号识别、提取和反演新技术，为我国深部探矿中寻找隐伏和深部金属矿产资源提供理论指导和技术方法。

当前，深部矿产探测中，金属矿床的形成和分布往往与断裂、花岗岩体或基性—超基性侵入岩体有着直接或间接的关系，故利用重磁等方法探测断裂或岩体的立体空间分布特征对深部探矿起着至关重要的作用。为此，本项目围绕深部探测中位场弱异常信号识别、提取和反演展开研究，主要研究内容及成果如下：. （1）研究了基于曲率属性的位场弱异常信号识别、提取和反演技术的相关理论，设计了该技术体系的总体研究思路。. （2）系统研究了提取曲率属性的算法。重点研究了差分法、改进差分法和基于Huber范数曲率属性提取算法，得出了Huber算法具有更好的抗噪声优点。. （3）研究了基于曲率属性的场源体边缘识别，对比了不同曲率属性在位场场源边缘识别方面的应用效果。. （4）系统研究了该方法中位场数据滤波预处理方法。选择了多种滤波方法对比研究，结果认为向上延拓技术不但具有明确的物理意义，简单易用，且可以有效地消除高频干扰。. （5）进行了基于曲率属性位场反演的场源体空间变化规律试验研究，对于棱柱体、台阶等理论模型进行了不同埋深或不同倾角条件下，反演结果的空间变化规律。. （6）对软件的弱信号提取功能进行了系统研究。对比研究了重磁THDR和NVDR-THDR的反演效果；研究了不同网格间距条件下的反演效果；研究并证明了软件对深部弱信号的提取具有较好的应用效果。. （7）对2个工区的实际重磁资料进行了反演研究。结果表明反演结果跟实际基本吻合，且利用NVDR-THDR的反演结果包含信息更丰富，信号连续性更好。. 综上所述，本项目研究成果为我国深部探测中寻找隐伏和深部矿产资源提供了技术指导和技术方法，具有重要的理论和科学意义。