重力异常的数据处理
重力勘探—重力异常的数据处理
第四章重力异常的数据处理布格重力异常反映了地壳内部物质密度的不均匀性，即从地表到地下几十公里的地壳深部，只要物质密度横向发生变化，在地下不同的空间和范田内形成剩余质量，就可以引起地表的重力异常。
定性解释侧重于判断引起异常的地质原因，并粗略估计产生异常的地质体的形状、产状及埋深等。
定量解释则是通过理论计算．对地质体的规模、形状、产状及埋深等作出具体解答。
重力异常的推断解释的步骤：①阐明引起异常的地质因素具体地说，就是确定异常是浅部因素还是深部因素引起，是矿体还是构造或其它密度不均匀体(岩性变化、侵入体等)的反映。
——定性解释②划分和处理实测异常重力异常图往往是地表到地球深处所有密度不均匀体产生的异常的叠加图象。
为了获取探测对象产生的异常，需要将它们进行划分。
不同的研究目的提取的异常信息不同，例如，矿产调查要提取队是矿体或没部构造产生的局部异常；而深部重力研究的目标正好相反，需要划分出的是反映地壳深部及上地幔的区域异常。
③确定地质体或地质构造的赋存形态一是根据已知地质体或地质构造的形状、产状及埋深等．研究它们引起的异常的特征，包括异常的形状、幅度、梯度及变化规律等。
二是根据异常的形态及变化规律等，确定地质体或地质构造的形状、产状、埋深及规模等。
前者足由源求场，称为止(演)问题；后者是由场求源，称为反(演)问题。
正问题是反问题的基础，而求解反问题则是定量解择的最终目的。
§4.1 重力异常的主要地质原因一．地壳深部因素莫霍洛维奇面：地壳与上地馒之间存在着一个界西地壳厚度各地不同，大陆平原地区大约20～30km，高山区为40～60km，西藏高原达60km以上，海洋区为10～20km，最薄处仅数公里。
这一界面上下物质密度差达0.3g／cm3以上，界面以上的硅镁层密度为 2.8～3.0g／cm3，硅侣层为2.5～2.7g／cm3，界面以下物质密度为3.3～3.4g／cm3。
该界面的起伏引起地表重力变化的特点是导常分布植围广，幅度变化大。
重力数据处理过程
数据处理与异常推断解释一、数据处理方法的选择实测的重力异常是地下由浅至深各类地质体的物性差异在地面综合叠加效应，其中包括界面起伏，岩性不均匀等诸多地质因素在内。
为了从实测异常中提取和强化有用信息，压抑干扰噪声，提高重力勘探综合地质解释的能力，故需对实测资料进行数据处理和综合分析。
1、数据处理目的通过不同的数据处理手段，达到突出区域重力场信息、突出与强化断裂带异常信息、突出局部重力异常信息，有效地克服或压制不同干扰异常。
顺利达到完成区域重力场特征分析、提取剩余异常、断裂构造划分与分析，圈定钾矿成矿有利部位等地质任务。
2、常用的数据处理方法数据处理采用中国地质调查局发展研究中心推广的多元信息处理系统软件—GeoExpl及中国地质大学MAGS软件进行数据处理。
数据处理的目的是在消除各类误差的基础上从叠加场中分离或突出某些目标物的场，并使其信息形式（或信息结构）更易于识别和定量解释。
常用的处理方法有：各种滤波、趋势分析、解析延拓（上延和下延）、导数转换（水平和垂直导数）、圆滑（圆环法和窗口法）、多次切割、差值场法、小波多尺度分析法等方法。
（1）、数据网格化为空间分析模块及其它数据处理提供数据源。
本次采用克里格法，200米×200米，搜索半径1500米。
（2）、异常分离采用不同滤波因子的正则化滤波、差值场法、小波多尺度分析法、向上延拓等，可分别求取“区域场”和“局部场”，达到异常分离目的。
（3）、延拓处理向上延拓：压制了浅部小的地质体场的干扰，了解重力异常衰减规律，随着上延高度增加，突出了深部大的地质体的场。
区域场反映了测区深部地质环境和地质构造特征的差异性，为测区地质构造分区划分提供了重要信息；本次向上延拓自100 m、200 m、500 m、1000 m、2000 m，共5个高度。
向下延拓：利用向下延拓可以分离水平叠加异常。
密度体埋深大，异常显得宽缓。
越接近密度体，异常的范围越接近其边界。
本次向下延拓自100 m、200 m、300m、500 m四个高度。
哈德逊湾重力异常的解决方法和处理措施
哈德逊湾重力异常的解决方法和处理措施哈德逊湾重力异常，听起来是不是有点神秘？就像大海里藏着某个不为人知的秘密。
这个问题就是我们研究地球引力场时遇到的一个“奇怪现象”。
简单来说，哈德逊湾一带的重力值和我们预期的标准值比起来，明显偏低，好像某种力量在悄悄地把这块区域的重力“拉低”了，弄得科学家们一头雾水。
别看它听起来复杂，实际上，解决这个问题的方法倒也挺有意思。
今天就给大家聊聊，哈德逊湾重力异常到底咋回事，又是怎么解决的。
我们得知道哈德逊湾为什么会有这么奇怪的现象。
大家都知道地球上有些地方的地壳比其他地方要厚，有些地方则比较薄。
哈德逊湾这个地方，地壳比较薄，再加上下面有大规模的沉积物，造成了这片区域的重力值偏低。
简单说，就像一个大胖子站在地上，四周的压力会让地面发生变化。
而这里的“胖子”是沉积物，重量很大，导致了“异常”的重力现象。
你看，这种自然的“体重”差异，就是我们研究重力异常的关键。
好啦，咱们就得聊聊如何“破解”这种重力异常的问题了。
要想解决哈德逊湾的重力异常，首先得从探测入手。
科学家们可不是坐在实验室里等着答案掉下来，他们得派出各种各样的设备，去现场“探险”。
比如，利用卫星重力数据、地面引力测量、以及海底勘探等手段，获取更多准确的信息。
这些方法就像侦探破案一样，逐步揭开真相。
卫星数据就像放大镜，能让科学家们从太空看到哈德逊湾地区的引力情况，直接给出了异常的线索。
然后，地面测量就更像“脚踏实地”的调查员，仔细检查每一寸土地，看看是不是有什么特别的“线索”被忽视了。
不过，别以为解决这个问题就这么简单。
这个过程就像拆解一个复杂的拼图，错综复杂的数据背后，隐藏着很多未知。
哈德逊湾的重力异常不仅仅是因为地壳薄，还有其他一些因素，比如冰川的存在和一些特殊的地质活动。
冰川的融化，甚至是海底板块的活动，都能影响这个地方的引力。
就像一台不稳定的钟表，每个零件都可能让整个系统出问题。
因此，科学家们需要从多个角度去解决这个问题，仔细琢磨每一条线索。
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告姓名：林俊班级：061084-27学号：2081003195指导老师：陈超日期：2011.4.14、八 、■ 刖言 目的 任务要求,, 工作过程,,丿 / I 、5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5工作内容及步骤,,,,,,,,§ 1-布格重力异常计算 § 2-布格重力异常处理1•绘制平面等值线图目录2•异常处理（分离区域异常和局部异常）22 2 2 233 33 6§ 3-布格重力异常反演 ——特征点法反演,,,,11 § 4-布格重力异常的解释评述 131313 结论14关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告前言目的：熟悉并掌握布格重力异常计算及资料处理与反演和解释任务要求：根据在一个地区重力测量的结果，计算出布格重力异常，并根据异常进行资料处理和解释，并完成一份工作报告。
工作过程：(1)利用实测的相对重力值、相对高程值和X,Y坐标值，计算各种校正(地形校正除外)，纬度校正用、g =-0.814sin(2 ) X (mGal,X:mk)计算，自由空间(或高度)校正用-g = 0.3086(mGal, h : m)计算，中间层校正用g-一= -0.0419，h (mGal, T : g / cm3 h : m)计算，已知地表物质密度为2.50g/cm3，起算点纬度为45°;(2)获得各点处的布格重力异常值后，绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal；(3)根据异常(平面或剖面)特征，选用适当的方法进行处理(如压制干扰、消除区域场等)进行处理，并对处理效果进行描述；(4)将处理后的异常进行反演；(5)写出全部过程和所采用的处理与反演方法之应用理由。
成果：根据布格重力异常数据计算及资料处理与反演初步结果判断，该异常应由地区下一球体引起，球体埋深98.8m，剩余质量7.03 106t，球体中心在地面的投影点坐标为(248.8,248.8)m。
物探学习参考资料 重力资料数据处理
重力资料数据处理
1、如何利用布格重力异常选取区域重力异常和求取剩余重力异常？使用Surfer的何种功能可以完成这两种数据处理？
答：对布格重力异常数据采用多种不同大小的窗口进行数据处理并对比，当为某一边长时区域重力场的形态基本趋于平稳，局部异常的成分已基本剔除，可选用该边长时的区域重力场做为区域场。
用布格重力场减区域重力场即可求取到剩余重力场。
打开Surfer软件，菜单中：“网格－滤波器”功能，打开的窗口中选“移动平均方法”通过设置相关参数后即可求取窗口滑动平均的区域场。
打开Surfer软件，菜单中：“网格－数学”功能，打开的窗口中通过设置相关公式后即可求取剩余重力场。
2、对布格重力异常数据进行水平方向导数数据处理的意义？一般对哪些方向进行求导？使用Surfer的何种功能可以完成水平方向导数的数据处理？
答：水平方向导数异常主要用于突出走向垂直于求导方向的断裂及其大致位置、岩脉的位置、宽大地质体的边界线以及确定地质体的走向等。
一般对布格重力异常分别进行0°、45°、90°和135°四个方向的水平方向导数计算。
打开Surfer软件，菜单中：“网格－微积分”功能，打开的窗口中选“方向导数中的一阶导数”通过设置方向参数后即可求取水平方向导数异常。
重力勘探中的数据处理与解释
重力勘探中的数据处理与解释一、引言地球物理勘探技术是石油勘探开发领域中不可或缺的一部分。
其中，重力勘探技术是最为基础的一项技术，其对于石油勘探具有非常重要的意义。
因此，重力勘探中的数据处理与解释技术显得尤为重要。
二、重力勘探的基本原理重力勘探是通过测量地球上任意一点的重力值、重力异常等参数，推断出地下物质的密度分布及其空间结构及形态特征。
在重力勘探中，最基础的是测量地球重力场的各种参数，例如重力值和重力异常等，进而利用理论方法将测量值转化为密度结构。
重力勘探仪器广泛使用的是重力仪，它利用重力加速度的变化来测量地球的重力值。
三、数据处理1. 数据采集与处理重力勘探的数据采集常用重力仪完成。
在完成数据采集后，首先需要对数据进行处理。
（1）数据质量控制在数据采集过程中，为了保证数据的准确和可靠，需要严格把握每个采样点的质量。
数据采集后，需要进行质量控制，主要包括数据滤波、异常值处理、坏点检测和采样点校正等。
在数据的初步处理之后，为了方便数据的后续分析，需要对处理后的数据进行分类存储。
（2）数据校正重力勘探数据在采集过程中可能由于许多因素引起测量误差，包括仪器的灵敏度、环境因素和采样点高度等。
因此，进行数据处理时需要进行数据校正。
（3）数据分析重力勘探数据处理的最终目的是通过分析数据推断出地下物质的密度结构特征。
对于处理过的数据，需要进行统计分析、测试分析、图像处理等方法对数据进行分析。
2. 数据解释（1）地下构造解释地下构造解释是指将重力勘探数据与其他信息相结合，根据地球物理理论模型推断地下构造情况。
常用的方法包括正演模拟、反演模拟等。
（2）岩性解释岩性解释是指通过对重力勘探数据的解释，归纳出样地所含有的岩性类型和岩性组合，通过这种方法可以预测出石油、煤炭、地下水等目标物质的分布情况。
（3）含油气解释含油气解释是指通过分析重力勘探数据，判断目标地区是否有含油气的可能性和分布范围。
通过重力勘探数据分析，可以对含油气区域的地质构造及沉积等特征提供定量化的模型，从而为油气开发提供技术支持。
4-1重力异常转换与处理
n=2时，二维二次多项式近似区域异常
Δgtre (x, y) = a0 + a1x + a2 y + a3 x 2 + a4 xy + a5 y 2
在测区中按一定网格共选取m个测点，其坐标为 (xi,yi)，相应点布格异常值为gi(i=1,2,…,m)。
定义目标函数：
m
∑ φ (a j ) = (Δgtre − Δgi )2 i =1
m
∑ =
(a0 + a1 xi + a2 yi + a3 xi 2 + a4 xi yi + a5 yi 2 − Δgi )2 = min
i =1
解出各待定系数aj，然后便可按每个网格点的坐
标(xi,yi)计算出该点的趋势值g区(xi,yi)。最后，
向下延拓
高平面或曲面上异常→低平面上异常
突出浅部局部异常，压制深部区域异常。
导数换算
Δg→Vxz、Vyz、Vzz和Vzzz。
消除测量常差，压制区域背景，突出局部异常。
异
网格化
常
曲化平
处
平滑处理
理
异常分离
与
向上延拓
转 换
向下延拓
导数换算
一、引起重力异常的主要地质因素
重力异常包含了从地表到深部所有密度不均匀引 起的重力效应，是所有这些重力效应的总和或叠 加。
渐变的规律，徒手平滑某些明显的突变点。 要求是平滑前后各点的重力异常值的偏差不应超
过实测异常的均方误差，即被平滑掉的只应该是 误差。
重力数据处理与初步解释的基本流程
重力数据处理与初步解释的基本流程Processing and interpreting gravity data is a fundamental step in geophysical exploration. 重力数据处理与初步解释是地球物理勘探中的基础步骤。
Gravity data provides crucial information about subsurface geological structures and can help geoscientists understand the distribution of rock densities. 重力数据提供了关于地下地质结构的重要信息，可以帮助地球科学家了解岩石密度的分布。
The basic workflow for processing gravity data involves data collection, data reduction, processing, interpretation, and analysis. 重力数据处理的基本工作流程包括数据采集、数据约简、处理、解释和分析。
Each step in this process is essential for accurately interpreting the gravity anomalies and gaining insights into the subsurface geology. 这个过程中的每一个步骤对于准确解释重力异常并深入了解地下地质都非常重要。
Data collection is the first step in processing gravity data, and it involves measuring gravity values at various locations. 数据采集是处理重力数据的第一步，涉及在不同地点测量重力值。
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第三节 重力异常的平滑
通过野外实测所获得的观测数据，以及在室 内进行各项校正中总是或多或少地存在误差， 从而使所得到的异常不可能如理论曲线那样 光滑;更重要的是，实测异常往往是由浅到深 多种地质因素产生的叠加异常。因此，在对 重力异常进行解释之前，首先要对实测异常 进行数据处理，其目的是:
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(二)最小二乘平滑法
尽管偶然误差会使异常曲线不光滑而成 锯齿状，但并不会改变异常曲线变化的基本 趋势;我们可以用一个多项式来拟合这种变 化趋势。
1.线性平滑法
在重力异常剖面图上，若在一定范围内 异常按照线性关系变化则在这个范围内某一 点经平滑后的异常值可用线性方程来表示
g (x ) a 0 a 1 x (9 1 )
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重力异常的数据处理
1．消除因重力测量和对测量结果进行各项校 正时引进的一些偶然误差或与勘探目的无关 的某些近地表小型密度不均匀体的干扰;
2．从叠加的异常中划分出与勘探目标有关 的异常
3．进行位场转换以满足解异常反问题的需 要，例如将g转换成vzz、 vxz、vzzz等。 常。
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第三节 重力异常的平滑
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同理可得5点、7点、9点等平滑公式。
实际工作中究竟采用几点平均最合适，这需 要根据乎滑的目的而定。一般说参加平滑的 点越多，得出的曲线越平缓。
图9-11就是线性平滑效果的例子。图9-11 中，参加平滑的点数越多，高频信息逐渐减 弱。即短周期开始消失。
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2. 二次曲线平滑法
若重力异常剖面曲线在一定范围内可视为二 次曲线时，则在这个范围内，平滑公式可用 下面的二次曲线方程来表示;即
g(xi)a0a1xia2xi2
同样可以使用最小二乘法求出上面方程中的系数。即
m [a 0 a 1 x i a 2 x i2 g (x i)] m in i m
(9 6 )
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第九章 重力异常的分离
本章主要介绍分离场的图解法、平均场法、 高次导数法、趋势分析法及频率域滤波法。 第一节 引起重力异常的主要地质因素 一、地球深部因素 （一）地球的结构见图9-2因素 （二）地壳深部的因素
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布格重力异常包含了从深部到地表所有密度 不均匀体的影响，不同地质因素引起的异常 无论从幅度、分布范围，变化快慢等特征看 均有所不同，
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二、平面异常的平滑法 平面异常平滑法是根据测区内某一小
面积范围的已知重力异常值的变化趋势， 建立一个拟合多项式。某一点的平滑值可 用拟合值代替。由于拟合多项式含两个变 量，所以该多项式代表了各种曲面。
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（一）线性平滑公式
在重力异常平面图的一定范围内，若异 常形态呈简单线性变化时，可对某一点（x,y） 的异常值用下面方程来拟合表示
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g ( x ,y ) a 0 a 1 x a 2 y ( 9 9 )
当 x=0, y=0时，可知
g(0,0)a0
下面给出五点和九点平滑公式 g(0,0)1[g(0,0)g(1,0)
5 g(1,0)g(0,1)g(0,1)] (1.710)
九点平滑公式
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九点平滑公式
g(0,0) 1[g(0,0)g(2,0)g(1,0)g(0,1)g(0,2) 9
二次曲线平滑公式
应用导数求极值的方法，将式 (9-6)分别对a0 、a1 和a2 求偏导数，并令其等于零，得
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可由上述方程组解出a0 ，若取m=2，点距 x=1,选取被平滑的点做坐标原点，求得
g(0)a0315 {17 g(0)1[2g(1)g(1)] 3[g(2)g(2)]} (97)
g(2,0)g(1,0)g(0,2)g(0,1)]
(1.711)
其中g(i,j) 是流动坐标中x=i ,y=j点的原始异常 值。线性平滑取点的分布如图9-13所示。
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(二) 二次曲面平滑公式
在平面图上，如果重力异常的分布在一定范围内可 以用二次曲面拟合时，则平滑后的 异常值g(x,y)可 用下面方程来表示，即
对原始重力异常在解释之前作的平滑处理 是为了去掉数据中某些偶然误差，及由地表 密度分布不均匀体引起的杂乱无章的重力效 应，获得有意义的异常。
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6
一、剖面异常的平滑法
(一)徒手平滑法 人们依据重力异常剖面上的变化应具有一定的连
续、渐变的规律，徒手修改（平滑）某些明显的突 变点。这种做法的要求是: 1．平滑前后各相应点的重力异常值的偏差不应 超过实测异常的均方误差； 2．尽可能使平滑前后剖面曲线所围成的面积相 等，重心不变。
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式中的a0和a1为待定系数，可用最小二乘方 法解出。若该点原始值为g(xi)。它的平滑值 为 g ( xi ), 可列出
m
[a 0a 1xg(xi)]2m in i m
(92 )
式中为偏差的平方和。利用微分求极值的方法 将式 (9-2)对a0 和a1求导数，令其为零得
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9
a0
m
2
im
[a0 a1xi g(xi)] 0
a1
m
2
im
[a0 a1xi g(xi)]xi
0
(9-3)
若xi 以剖面上的点距为单位，即x=1,
取点方式如图9-10所示,则式9-3式中的xi=0， 1，2 ……m,把它们代入式（9-3）可解出
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10
m
g(xi)
a0
im 2m1
,
m
xig(xi)
a1
im m
xi2
im可编辑版Fra bibliotek链接 链接2
11
图9-11
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Fanhui
12
由9-1式可知，当x=0时，g(0) a0
g(0)2m 11i m m g(xi)
(94)
由此可见，当m=1时，得三点平滑公式
g (0 ) 1 [g ( 1 ) g (0 ) g (1 )] (9 5 ) 3
同理可得七点二次平滑公式为，重力异常平滑中， 很少使用高于3次以上的平滑公式。
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g(0)1{7g(0)6[g(1)g(1) ]3g(2)g(2)] 21
2[g(3)g(3)]} (98)
图9-12 为各次曲线平滑的例子
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平滑处理
(a)线性平滑；（b）二次平滑；（c）三次平滑 图中的数字表示平滑时的取点数