起伏地形区磁数据三维共点快速反演方法及火烧区勘查
磁数据的三维反演可获得地下的磁化率结构，基于反演结果可有效对地下目标进行定量解释。由于在起伏地区，观测点不变，不考虑地形起伏直接进行反演会导致反演结果存在偏差，因此针对起伏地形区研发具有高精度高效率的反演方法对实际数据解释具有重要的意义。 针对起伏地形区通常采用不同网格剖分反演以拟合起伏地形及非规则地质体，从而获得每个剖分单元的磁性特征。网格剖分方式主要包括非结构网格剖分和结构网格剖分，非结构网格剖分方式较为灵活但其计算复杂且效率较低，而结构网格剖分是通过不断逼近地形及地质体形态分布的方式来进行反演，计算简单，具有较高的计算效率，并且在观测面与地形水平的情况下，通常可利用其结构对称性及平移等效性来减少重复计算。基于此，本文采用六面体结构网格进行剖分，然而在地形和观测面起伏情况下，剖分单元不再具备结构对称性及平移等效性，但是处于剖分内部的角点由八个六面体单元共用，因此提出基于等效点的核函数计算方法，模型试验证明通过该方法计算核函数效率可提升7倍左右，同时该剖分方式和核函数计算方法不受地形起伏和观测面起伏影响。 煤层自燃过程中，煤层及围岩中的赤铁矿、黄铁矿等含铁矿物在高温下发生复杂的物理化学变化，并且冷却后获得热剩磁，形成磁性显著升高的烧变岩，表现为高磁性特征，因此采用磁法勘探可对火烧区进行有效探测。无人机航磁测量为了获得更高分辨率结果，通常采用沿起伏地形的仿地飞行方式，且由于对煤的开采造成火烧区地形较为复杂，因此考虑地形因素采用所提出的三维共点快速反演方法对大柳塔活鸡兔井火烧区航磁异常数据进行反演，通过所得反演结果确定了火烧区的赋存位置。为了进一步明确火烧点的发展趋势，基于上一次的反演结果和所搜集的煤燃烧方向及燃烧速度的资料，建立仿真模型，模拟不同时间间隔下火烧区磁异常变化，以确定火烧区可以产生有效磁异常变化的最短时间间隔，结果表明在该地区航磁测量最佳间隔时间为15天。基于此，提出火烧区时变航磁测量技术体系，定期观测磁异常变化，并应用于大柳塔活鸡兔井煤田火烧区探测，通过两次反演结果确定了该火烧区内存在A和B两处火烧点，A处火烧区水平燃烧速度为0.55m/天，整体呈向东北方向发展的趋势；B处火烧区水平燃烧速度为0.21m/天，整体呈向西发展趋势。
煤层自燃;火烧区勘查;磁法勘探;三维共点反演;起伏地形
吉林大学
硕士
固体地球物理学
马国庆
2023
中文
TD75
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）