[发明专利]用于提取地球物理磁异常场边界的磁场刻痕分析方法

摘要

本发明公开了一种用于提取地球物理磁异常场边界的磁场刻痕分析方法，利用磁场与重力场之间的解析关系即泊松方程，推导出磁场表面二阶谱矩的三个分量，获得磁场表面刻痕分析的结果参数。该方法包括四个步骤：一是磁场分量转换；二是总磁场的模量异常ΔT总水平分量模表面局部面元二阶谱矩；三是总磁场的模量异常ΔT总水平分量模表面局部面元统计不变量；四是磁场表面提取的边界系数四个步骤。本发明的有益效果是：利用磁场刻痕分析方法对磁场进行边界提取，保留了重力场刻痕分析对弱边界具有更强的增强能力、分辨能力和噪音压制能力的同时，消除了由于伴生异常引起的虚假边界，可为地质构造的解释提供更有效的参考信息。

主权项

1.一种用于提取地球物理磁异常场边界的磁场刻痕分析方法，其特征在于：利用磁场与重力场之间的解析关系即泊松方程，推导出磁场表面二阶谱矩的三个分量，获得磁场表面刻痕分析的结果参数，对弱边界具有更强的增强能力和分辨能力，同时可消除由于磁场伴生异常引起的虚假边界，可为后续的地质解释提供更有效的参考图件，该方法具体步骤如下：步骤一：磁场分量转换磁场各分量之间的转换通过频率域方式实现；由磁场与磁位的关系可以得到以下磁场各分量之间的关系式：其中Xa、Ya、Za分别为磁场异常水平和垂直分量；t0为地磁场方向的单位矢量；设Sx(u,v,z)、Sy(u,v,z)、Sz(u,v,z)以及ST(u,v,z)分别为Hax(x,y,z)、Hay(x,y,z)、Za(x,y,z)及其ΔT(x,y,z)的频谱；利用频谱微分定理可得到上述场各分量导数在频率域内相应的换算关系式：其中而L0、M0、N0为地磁场单位矢量t₀的方向余弦；用磁场测量仪器测定总磁场的模量异常ΔT，由上述公式便可得到Hax和Hay分量；步骤二：总磁场的模量异常ΔT总水平分量模表面局部面元二阶谱矩设B为总磁场的模量异常ΔT总水平分量模，计算如下：在总水平模B(x,y,z＝z0)表面，选取滑动窗口w1用于计算B表面局部面元内的二阶谱矩和统计不变量，二阶谱矩的离散表达式为：其中i＝1,2,...Nα,j＝1,2,...Mα,并且B(xj,yi)是滑动窗口w1截取的B表面局部面元；B表面二阶谱矩的三个元都有其各自的物理含义；m20、m02分别表示表面x和y方向上的斜率的方差，m11为表面在x和y方向上斜率的协方差；步骤三：总磁场的模量异常ΔT总水平分量模表面局部面元统计不变量由ΔT总水平分量模表面局部面元二阶谱矩的三个分量，可计算获得ΔT总水平分量模表面局部面元的统计不变量：表面的统计不变量M2是表面斜率的方差，△2是表面方向效应的一种度量；步骤四：磁场表面提取的边界系数磁场的边界系数Λ可以对较小的磁异常的边界进行刻画，计算如下：其中△为拉普拉斯算子，‑sign(△B)是为了区分是由“谷”还是“脊”增强获得的边界；由“脊”增强而得的边界才是目标边界；表面的边界系数Λ与成正比，体现了表面形态的脊形化特征；与统计不变量M₂成反比，可增加对磁场表面弱边界的识别能力。