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1、 . 分类号：密级：编号：212011479理工大学 硕 士 研 究 生 学 位 论 文磁化强度成像与其在航磁资料解释中的应用专 业： 地质工程研究方向： 应用地球物理研 究 生： 周海滨指导教师： 王有学 教授论文起止日期：2012年4月至2013年4月Magnetic imaging and its application in Aero-magnetic Data interpretationMajor：Geological EngineeringDirection of Study：Application of geophysical Graduate Student： Haibin
2、ZhouSupervisor： Prof.Youxue WangCollege of Earth ScienceGuilinUniversity of TechnologyApril,2012 to April,2013研究生学位论文独创性声明和使用授权书独 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作与取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示意。学位论文作者（签字）：签字日期：学位论文使用授
3、权书 本学位论文作者完全了解(学校)有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权(学校)可以将学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。（的学位论文在解密后适用本授权书）本论文是否： 是 否 如需，期限为：学位论文作者签名： 导师签字：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 / 摘 要地下各种具有不同磁性差异的岩（矿）石会在其周围产生不同的磁性异常场，
4、磁力勘探是通过分析解释观测所得到的磁异常数据，用以勘察有用矿产与寻找地下地质构造的一种较为常用地球物理方法，具有广泛的应用。磁测数据的采集简单易行、数据采集效率高，且不受地域的影响。磁异常反映了地下磁性特征的变化，包括磁性异常体的分布和磁化强度。通过有效的反演方法，结合已知的地质资料，就可以对磁性异常体的大小、形状、磁化强度等信息进行估算。本文在不考虑磁性异常体的剩磁与退磁影响的情况下，对二度磁性异常体进行了磁化强度成像研究。在实际工作中，由于二度体和三度体在剖面上可能有一样的异常形态，而本文所介绍的方法中，磁异常数据为一维(剖面)数据，所有地质体都当作二度体的来解释，部分解释结果与实际情况不
5、一致是在所难免的，若要进行更为细致和准确的解释，那么建议采用平面异常数据，而对于位场反演问题来说，三维反演与二维反演相比，并没有本质上的差异，实现三维反演仅需要做细节上的调整便可，反演方法并没有太大的改变。在研究了二度磁异常体正演公式的基础上，本文给出了二维磁化强度成像的基本公式。在构造目标函数时，基于Occams反演方法，在目标函数中加入了光滑度项与最小模型项来对模型进行约束，同时为了克服反演结果富集在地表附近的现象，采用深度加权函数对空间单元赋予不同的权重，得到比较符合实际的结果。本文还讨论了如何选择最优的正则化参数，通过选取合理的正则化参数，使反演的结果较为合理。在求解方程组时，采用了计
6、算速度快、节省存且收敛速度快的共轭梯度算法。通过对多组理论模型的正演计算与其磁化强度成像结果的对比分析，讨论了反演算法的分辨率和可靠性，并对在反演中所选择的参数进行了总结和归纳。本文的反演算法不依赖于初始模型设置，成像效果较好。将该反演方法应用于航磁剖面，反演的结果为构造的解释提供了一定依据。关键词：二维光滑磁化强度成像；Occams反演；深度加权AbstractA variety of underground rock (ore) with different magnetic differences will produce different magnetic anomaly field
7、. Magnetic explorationis a commonly used geophysical method which through the analysis of magnetic anomaly data to investigate valuable mineral and find underground geological formations with a wide range of applications. Collecting magnetic data is simple, high efficient and without geographical im
8、pact. The magnetic anomaly reflects the changes of the underground magnetic characteristics, including the distribution and magnetization of the magnetic anomalies. Through effective inversion method which combined with known geological data, we can estimate the information about the size, shape and
9、 the intensity of magnetization of magnetic anomaly.Inthis paper, without considering about theremanent magnetization and demagnetization. In actual work, 2D-bodys magnetic anomaly and 3D-bodys magnetic anomaly usually have the same abnormal morphology, but the method described in this article, magn
10、etic anomaly data is one-dimensional (profile) data，all the Geological body will explain as the 2D-bodys magnetic anomaly, therefore,partial interpretation results will different with the actual condition can hardly be avoided.Based upon the research of 2D-bodys magnetic anomaly forward formulas, th
11、is paper presents the magnetization imaging inversion formulas of 2D-bodys magnetic anomaly. When constructing the objective function, based on the Occams inversion method, theoretical aspects in 2D inversion of magnetic data are mentioned, such as the addition of smoothness matrix will be used to c
12、onstraint the model. At the same time, I formulate the inversion using Tikhonov regularization. Further more, the experiments of some theoretical model indicated that the inversion method seemed to be reliable and practical. In this paper, I apply the conjugate gradient (CG) method to solve multi-di
13、mensional linear equation. By comparing the results of the forward calculation of the theoretical model and its magnetization inversion, it will discuss the resolution and reliability of the inversion algorithm, and summarize how to choose the parameters in the inversion. The inversion algorithm doe
14、s not depend on the initial model set. The method is applied to the inversion of aeromagnetic profile; the inversion results will provide the foundations of structural interpretation.Keywords：2D smoothmagnetization imaging; Occam inversion; depthweighted目 录摘要IAbstractII目录III第1章 绪论11.1 问题的提出与研究背景11.1
15、.1 研究背景11.1.2 问题的提出21.2 研究现状21.3 本文研究容3第2章磁场理论基础52.1 地磁场52.1.1 磁位52.1.2 磁位的微分方程72.1.3 二维直立板状体正演公式82.2 岩石的岩石磁性特征与场源磁模型82.3 磁异常11第3章 二维介质中的磁化强度成像123.1 引言123.2 2D磁化强度成像的基本原理与正演计算143.2.1 模型构建与正演计算143.2.2 模型网格剖分问题163.3 磁化强度成像的反演技术173.3.1 共轭梯度法173.3.2 反演模型设计183.3.3 无约束的剖面反演计算193.3.4 深度加权函数203.3.5 物性绝对约束233.3.5 光滑磁化强度成像反演方法26第4章 数值模拟314.1 模型试算一324.2 模型试算二334.3 模型试算三344.5 模型试算四36第5章 二维磁化强度成像在航磁数据解释中的应用415.1 位置概况425.2 航磁资料与磁化强度成像435.3 航
