应用小波多尺度分析分离海洋重力异常场

摘要

研究区域地质构造需要大量的地球物理信息,在众多地球物理勘探方法中,重力勘探以其易实现、快捷、适用性强的特点得到广泛应用,重力资料也是地球物理资料中范围最广,信息最全的资料,故重力资料在研究中往往起着基础性的作用,在大尺度、大深度的地质构造研究中,重力资料更是作为主要研究资料,重力场数据反演能提供其他物探资料所不能提供的信息。
　　重力异常反映的是地下剩余质量的分布情况,主要是由地质构造或矿藏分布等引起的地下物质密度不均匀分布造成的,将重力异常数据反演就能得到地下地质构造信息,但是重力异常是地下剩余质量的综合反映,想要得到更加具体和详尽的构造信息,在反演前首先要将重力异常进行划分,将不同地质构造引起的异常分开,分开后的重力异常反演就能得到更具体的构造信息。传统的二分法是将重力异常划分为大尺度构造引起的区域异常和小尺度构造或地质体引起的局部异常,传统的划分方法有高次求导、解析延拓、趋势分析等,这些方法都是在空间域实现重力异常的划分,实际上区域异常与局部异常在频率上一般存在较明显的差异,我们可以在频率域上根据异常的频率差异实现异常的划分,小波变换是一种较完美空间域与频率域转换工具,具有多尺度分析的优点。并且通过Mallat算法与滤波器组的结合可以快速实现,小波的多尺度分解也更符合反演问题多解性的需求。小波分析的上述优点使得它理论上能够有效的实现重力异常的划分。
　　本文主要是对小波多尺度分析实现重力异常划分的技术研究,并通过实际海洋重力资料的处理验证小波多尺度分析法的实际应用效果,结合其他物探资料对划分结果给出相应的构造分析。
　　论文的主要研究内容和路线为:首先研究了重力位场和重力异常的基本特征与原理,研究了解析延拓法和高次求导实现异常划分的数学原理并编程实现,之后研究了解了小波变换多尺度分析原理并结合Matlab编程实现,研究掌握了小波母函数选取原则,随后建立重力异常数据模型,分别使用解析延拓、高次求导和小波多尺度分析实现异常划分,比较三种方法的优缺点,在小波分析时尝试不同的母小波和不同的分解阶次,验证了小波母函数的选取原则,选取了最符合实际情况的分解阶次,最后将南海和东海某区域的海洋重力异常卫星资料进行了小波多尺度分析,结合相关性分析及地形数据对小波分解结果进行了构造分析。
　　研究表明小波分析能够快速、高效、准确的实现重力异常的划分,和解析延拓法及高次求导法相比有明显优势,实际海洋重力异常资料处理结果表明,小波分解的四阶逼近值主要是由莫霍面起伏引起的,而四阶细节则主要反映了沉积基底面的起伏。

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0 前言

0.1 选题背景及意义

0.2 国内外发展现状

0.3 研究内容技术路线

1 重力基本理论

1.1 重力和重力场[32]

1.2 简单几何体正演[1]

1.3 重力异常空间域分离[1]

2 重力异常的多尺度分析

2.1 小波变换的基本概念

2.2 重力异常多尺度分析应用

3 模型试验

3.1 一维模型试验

3.2 二维模型试验

4 实际海洋重力异常小波多尺度分析

4.1 南海某范围自由空间重力异常处理分析

4.2 东海某范围布格重力异常处理分析

4.3 小结

5 总结及建议

5.1 总结

5.2 展望及建议

参考文献

致谢

个人简历

硕士期间发表的论文