一种基于重力数据的多层地壳结构反演方法

专利主权项内容

1.一种基于重力数据的多层地壳结构反演方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取布格重力异常数据，并对其进行多尺度小波分解，将重力异常分解为不同深度的信号；S2、在不同深度的信号中寻找对应深度并进行层面反演，得到第一反演结果；S3、基于第一反演结果建立三维地壳分层初始模型；S4、调整三维地壳分层初始模型的分层的密度参数，获取对应的正演残差，通过残差值固定密度参数值；S5、对固定了密度参数值的三维地壳分层初始模型进行正演，根据正演残差迭代调整各层深度，得到第二反演结果，即基于重力数据的多层地壳结构反演结果；步骤S1的具体方法包括以下子步骤：S1-1、获取布格重力异常数据，并根据公式：
1阶小波分解
2阶小波分解
3阶小波分解
4阶小波分解；进行多尺度小波分解；其中为布格重力异常，/>是小波变换第阶逼近部分，是小波变换第阶高频细节部分，=1, 2, 3, 4；/>表示区域、深部重力异常值；/>表示局部、浅部重力异常值；iiiS1-2、分别对小波变换第阶逼近部分和小波变换第阶高频细节部分进行场源深度估计，得到小波分解结果似场源深度估计值，并得到不同深度的信号；ii步骤S2中的具体方法为：对照地壳分层大致深度范围约束信息与小波分解结果似场源深度估计值选择界面反演依据并进行层面反演，得到第一反演结果：将第阶小波分解的特征深度范围记为/>；其中/>为小波细节结果/>的似场源深度值，/>为小波逼近结果/>的似场源深度估计值；将莫霍面约束数据的深度范围记做，将中地壳底面约束数据的深度范围记做/>，将上地壳底面约束数据的深度范围记做/>；使用完成地形、中间层改正的布格重力异常数据，选择特征深度范围与分布范围最接近的阶数，使得其特征深度范围/>最接近莫霍面的约束深度范围/>，以小波逼近结果/>为重力观测数据，以0海拔平面为上界面，使用Parker法下界面反演方法，得到整个地壳的底面，也即莫霍面；选择特征深度范围与中地壳底界深度范围/>最相似的阶数/>，以为重力观测数据，以莫霍面为下界面，使用Parker法上界面反演方法，得到下地壳的顶界，也即中地壳底界；选择特征深度范围与上地壳底界深度范围/>最相似的阶数/>，以为重力观测数据，以中地壳底界为下界面，使用Parker法上界面反演方法，得到中地壳的顶界，也即上地壳底界；步骤S3的具体方法包括以下子步骤：S3-1、对第一反演结果中不同的界面进行插值，生成三角网；S3-2、根据三角网的网格数据，计算界面上各网点的三维坐标、倾向信息和倾角信息；S3-3、基于Geomodeller软件，根据建模范围、重力数据精度和模型分辨率信息，规划X轴方向上的剖面，生成控制剖面网；S3-4、根据剖面位置，设置在剖面上的取样点，并获取取样点上的界面名称、三维坐标、倾向信息和倾角信息；S3-5、根据剖面与取样点的三维坐标、倾向信息和倾角信息，计算取样点在剖面上的局部二维坐标(u，v)，其中u为沿剖面走向坐标，v为沿剖面深度坐标；S3-6、基于剖面与取样点在剖面上的局部二维坐标(u，v)进行建模，得到三维地壳分层初始模型；步骤S5的具体方法包括以下子步骤：S5-1、对固定了密度参数值的三维地壳分层初始模型进行正演，分别以、/>和/>作为观测值，获取正演残差/>、/>和/>；S5-2、判断当前正演残差的标准差是否趋于平稳，若是则输出当前三维地壳分层模型，得到第二反演结果；否则进入步骤S5-3；S5-3、根据公式：
；
；
；获取上地壳底界深度调整值、中地壳底界深度调整值/>和莫霍面深度调整值；其中/>为调整步长因子；S5-4、根据当前的深度调整值计算各层的倾向信息和倾角信息；S5-5、基于当前的倾向信息和倾角信息重新计算剖面上界面中采样点数据，建立新的三维地壳分层模型，维持密度参数值不变，返回步骤S5-1。