CN112327383B - 基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，包括如下步骤：S1：获取实测位场数据，采用基于向上延拓的异常剥离法实现区域场和局部场的异常分离，并采用空间域‑频率域导数计算方法和拉普拉斯方程计算梯度分量；S2：利用所述梯度分量建立梯度张量矩阵；S3：计算所述梯度张量矩阵的特征值；S4：利用所述特征值定义地质构造位置圈定方法。该基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，具有更高的水平分辨率，圈定出的断裂构造更加清晰，可有效地圈定出深浅地质构造对应的边界位置，提升了地质构造解释精度。

Description

基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法

技术领域

本发明涉及地球科学技术领域，特别提供了一种基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法。

背景技术

位场数据相比其他地球物理测量数据具有更高的水平分辨率，在海洋、陆地区域地质构造划分中得到了广泛地应用，为区域构造位置圈定、断裂识别提供了一种重要的手段。基于位场数据建立高精度的地质构造位置圈定方法可更好地服务于海洋和陆地资源的勘探，进一步指导其它地球物理方法的精细勘探和解释。现在存在大量的文献和工作进行了地质构造位置圈定方法的研究，在一定假设条件下获得了较好的地质构造水平位置圈定效果，但在多地质体空间叠加异常的处理中会产生虚假边界位置、精度低等问题。针对大面积、高精度探测获取的位场数据，发展地质构造位置圈定方法是现在研究的重点方向，如何进一步提高地质构造位置圈定精度、分辨率以及可靠性，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，以提高地质构造位置圈定精度、分辨率以及可靠性。

本发明提供的技术方案是：基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，包括如下步骤：

S1：获取实测位场数据，采用基于向上延拓的异常剥离法实现区域场和局部场的异常分离，并采用空间域-频率域导数计算方法和拉普拉斯方程计算梯度分量G_xx、G_xy、G_xz、G_yx、G_yy、G_yz、G_zx、G_zy、G_zz；

S2：利用所述梯度分量建立梯度张量矩阵G，其中，所述梯度张量矩阵G如公式(1)所示：

S3：利用公式(2)和公式(3)计算所述梯度张量矩阵G的特征值λ₁和λ₂：

λ₁＝A+B (2)

式中，

I₁＝G_xxG_yy+G_yyG_zz+G_xxG_zz-G_xy ²-G_xz ²-G_yz ²；

I₂＝G_xx(G_yyG_zz-G_yz ²)+G_xy(G_yzG_xz-G_xyG_zz)+G_xz(G_xyG_yz-G_xzG_yy)；

S4：利用所述特征值λ₁和λ₂定义地质构造位置圈定方法NL₁和NL₂，其中：

式中，k的取值范围为0～1，

为取实部运算。

本发明提供的基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，基于梯度张量特征值建立归一化导数地质构造圈定方法，综合利用了多方向梯度分量对地质构造的空间位置刻画能力，定义了归一化导数计算方法可有效地均衡深浅地质构造引起的位场异常，在正负位场异常同时存在的条件下同样能够很好地进行地质构造空间位置的圈定。在实际数据处理过程中，采用定义的地质构造圈定方法可直接利用极大值位置圈定出构造边界位置，相比传统方法具有更高的水平分辨率和精度。

本发明提供的基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，将包含全部梯度分量的特征值进行构造位置圈定方法的定义，提高了构造位置圈定精度。本发明突破了传统地质构造位置圈定方法采用部分梯度分量进行地质构造位置圈定，定义了包含全部梯度分量的特征值的地质构造圈定方法，在多地质体叠加异常复杂条件下具有更高的空间分辨率和精度，避免了虚假边界位置的产生，提高了地质构造空间位置圈定的可靠性，为分析海洋和陆地构造演化规律和油气勘探远景区圈定提供技术支撑。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明提供的基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法的流程图；

图2为实施例中吉林某地区实测位场数据异常图；

图3a为地质构造位置圈定方法NL1的地质构造位置圈定结果图；

图3b为地质构造位置圈定方法NL2的地质构造位置圈定结果图；

图3c为Thdr地质构造位置圈定结果图；

图3d为Theta地质构造位置圈定结果图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

如图1所示，本发明提供了一种基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，包括如下步骤：

S1：获取实测位场数据，采用基于向上延拓的异常剥离法实现区域场和局部场的异常分离，并采用空间域-频率域导数计算方法和拉普拉斯方程计算梯度分量G_xx、G_xy、G_xz、G_yx、G_yy、G_yz、G_zx、G_zy、G_zz；

S2：利用所述梯度分量建立梯度张量矩阵G，其中，所述梯度张量矩阵G如公式(1)所示：

S3：利用公式(2)和公式(3)计算所述梯度张量矩阵G的特征值λ₁和λ₂：

λ₁＝A+B (2)

式中，

I₁＝G_xxG_yy+G_yyG_zz+G_xxG_zz-G_xy ²-G_xz ²-G_yz ²；

I₂＝G_xx(G_yyG_zz-G_yz ²)+G_xy(G_yzG_xz-G_xyG_zz)+G_xz(G_xyG_yz-G_xzG_yy)；

S4：利用所述特征值λ₁和λ₂定义地质构造位置圈定方法NL₁和NL₂，其中：

式中，k的取值范围为0～1，

为取实部运算。

实施例：

以吉林某地区的实测位场异常数据为例，通过基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法进行断裂构造空间展布的确定，其中，图2为该地区实测位场数据异常图。

具体步骤如下：

S1：获取该地区实测位场数据，采用基于向上延拓的异常剥离法实现区域场和局部场的异常分离，并采用空间域-频率域导数计算方法和拉普拉斯方程计算梯度分量G_xx、G_xy、G_xz、G_yx、G_yy、G_yz、G_zx、G_zy、G_zz；

S2：利用所述梯度分量建立梯度张量矩阵G，其中，所述梯度张量矩阵G如公式(1)所示：

S3：计算所述梯度张量矩阵G的特征值λ₁和λ₂：

λ₁＝A+B (2)

式中，

I₁＝G_xxG_yy+G_yyG_zz+G_xxG_zz-G_xy ²-G_xz ²-G_yz ²；

I₂＝G_xx(G_yyG_zz-G_yz ²)+G_xy(G_yzG_xz-G_xyG_zz)+G_xz(G_xyG_yz-G_xzG_yy)；

S4：采用归一化导数构造位置圈定方法NL₁进行实测位场数据的地质构造边界位置圈定，其中，参数k根据异常特征选择为0.1，图3a为该方法的应用效果，NL₁表达式为：

采用归一化导数构造位置圈定方法NL₂进行实测位场数据的地质构造边界位置圈定，其中，参数k根据异常特征选择为0.1，图3b为该方法的应用效果，NL₂表达式为：

对比例：

为了分析本方法的地质构造圈定精度和分辨率，选择现有的Thdr和Theta图进行方法效果对比，其中，Thdr的表达式为：

其中，

Theta的表达式为：

图3c为Thdr图地质构造位置圈定结果，图3d为Theta图地质构造位置圈定结果。

经对比可以看出，相比传统的地质构造圈定方法，本发明提供的方法具有更高的水平分辨率，圈定出的断裂构造更加清晰，本发明提供的方法可有效地圈定出深浅地质构造对应的边界位置，提升了地质构造解释精度。上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.基于梯度张量特征值的位场数据地质构造位置圈定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取实测位场数据，采用基于向上延拓的异常剥离法实现区域场和局部场的异常分离，并采用空间域-频率域导数计算方法和拉普拉斯方程计算梯度分量G_xx、G_xy、G_xz、G_yx、G_yy、G_yz、G_zx、G_zy、G_zz；

S2：利用所述梯度分量建立梯度张量矩阵G，其中，所述梯度张量矩阵G如公式(1)所示：

S3：利用公式(2)和公式(3)计算所述梯度张量矩阵G的特征值λ₁和λ₂：

λ₁＝A+B (2)

式中，

I₁＝G_xxG_yy+G_yyG_zz+G_xxG_zz-G_xy ²-G_xz ²-G_yz ²；

I₂＝G_xx(G_yyG_zz-G_yz ²)+G_xy(G_yzG_xz-G_xyG_zz)+G_xz(G_xyG_yz-G_xzG_yy)；

S4：利用所述特征值λ₁和λ₂定义地质构造位置圈定方法NL₁和NL₂，其中：

式中，k的取值范围为0～1，

为取实部运算。

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