地球物理技术讲座:重磁电反演软件的三个进化阶段--用可靠重磁电三维反演成果定孔

在早期的矿产勘探工作中，重磁法一般用于初期勘探，进行大面积低分辨率扫面，数据经过校正后进行人工判读、滤波及简单反演，进而确定找矿的重点靶区；而电磁法主要针对重点区域进行剖面数据采集和解释，三维数据采集和解释因成本和技术原因应用较少。 这个时期因为技术条件限制，对重磁电数据和地质资料进行计算机综合解释的应用则严重不足，而这种综合解释是降低地球物理反演多解性（即不可靠性）的关键技术手段。

近15年以来，随着三维勘探软件技术的快速发展，并辅以钻探成本的大幅降低，重磁电勘探早已突破此前的技术限制，进入了高级的深度应用阶段，即基于三维综合地质建模达成的综合三维物性约束模型，进行可靠三维重磁电反演，以可靠重磁电三维反演成果直接指导布钻，极大提高了勘探效率并大幅降低了勘探风险；而电磁法在约束初始模型下进行的二维/三维反演也大幅提升了反演的稳定性和可靠性。 

基于综合三维约束地质模型进行可靠地球物理反演并指导布钻的先进工作方法，已成为一线领先勘探队的先进工作模式，在工作实践中获得了前所未有的理想应用效果，得到了越来越多勘探专家的高度认可和积极推荐。

重磁电反演软件进化的三个阶段

第一个阶段：快速反演算法及无约束一维反演

这类最早的重磁电解释方法一般不能结合相关地质物探背景资料或只能进行最简单人工结合，不能进行人机交互综合建模，它的计算过程实际是对一组数学方程组的反解，就像我们反解代数方程组那样，所以很多时候它没有正演过程只有反演（反解）过程。这种算法适用于大规模数据的快速处理，也适用于只有重磁数据而其它数据很少的情况下和一些使用目的单一的情况，如：找沉船、人工埋藏物和地质边界；对应这个阶段的电磁反演为单点无约束反演。

另外，这个阶段软件有一种特别的扩展形式，即基于多测线的三维正反演---代表软件为ModelVision ，其特点是：多剖面正反演---可同时对多条测线数据作为一个整体进行正反演计算；基于多个二维矢量剖面模型建模后进一步组装为三维模型，垂直剖面方向模型台阶式变化，后续基于这个初始约束模型进行三维重磁反演；反演的时候只有相邻测线的计算结果都拟合上了观测数据，当前测线拟合上才算数，这虽然让但单测线拟合变得更困难了，但也把更多的不可靠模型排除掉了-即降低了反演的多解性（不可靠性）。其优点是采用了三维反演的算法-这可以降低反演的多解性，但缺点是建模仍旧基于二维模型进行拼接，具有建模繁琐且模型粗糙的缺点，以及全部测线同时良好拟合较困难，但基本具有了基于三维物性约束模型进行三维重磁反演的雏形。

阶梯状的初始三维约束模型

三维欧拉反演结果-来自浩拓软件

第三个阶段：基于三维综合物性约束模型进行的重磁电三维反演

 ---浩拓（Horin）地球物理软件具有以下功能

其特点为基于高密度的二维面观测数据(参与反演原始数据量大)进行体元真三维反演。首先高效人机交互建立综合三维物性约束模型，勘探专家对平面地质图和剖面地质图进行快速矢量化和人机交互校对编辑, 此三维约束模型可加入多源地质物探约束数据，并确立地质构造和地层关系的建模规则，然后对获得的合格先验综合地质数据进行符合建模规则的三维矢量插值建模，自动生成综合三维矢量地质模型，并把上述三维地质矢量模型转为三维物性体元模型，所获得的初始三维综合约束物性模型具有过渡平滑、精细复杂、准确度高的特点。基于约束三维物性体元模型进行重磁真三维反演，反演结果具有精细准确的特点，我们称之为可靠重磁三维反演，浩拓重磁三维反演模块包括了以上所述全部功能。此阶段的电磁反演方法则是有三维约束模型的三维MT反演-如浩拓3DMT反演模型。勘探专家可以用这样的重磁电可靠三维反演成果模型直接指导确定勘探孔的位置和深度，这样的先进工作流程可以大幅提升勘探孔见矿率，有效控制勘探风险。

 重磁三维反演成果-来自浩拓软件

MT三维反演成果-来自浩拓软件

什么是地球物理反演的多解性？多解性就是地球物理反演的不可靠性，例如，一个地球物理班有 30 个学生，老师指导同学们用同一套反演软件和同一套重磁数据进行单剖面地质建模和重磁反演练习，结果产生了 20 种反演结果模型，这 20 种反演结果模型虽然都不相同，但它们的正演结果都能拟合上观测数据，产生这么多的反演结果模型就是反演的多解性。 怎么降低多解性？ 1. 老师给学生们一些先验地质资料作为约束数据， 经过加入这些约束条件，可拟合上的模型从 20 种降低到了10种 。 2. 老师指导学生们用较多的二维观测数据代替较少的一维观测数据进行三维反演，因为多了第三维度的内在约束，可以拟合上的模型从 10 种降低到了 3 种，这个优化提升过程就是降低多解性-提高地球物理反演的可靠性。

降低多解性-提高地球物理反演可靠性的手段主要有两个：

1. 基于综合约束模型进行反演，把你能收集到的全部地质信息都校对好了并组装起来交给反演算法，反演算法知道的越多推算的结果越准确，这是自然科学规律。

2. 用三维反演取代二维反演，参加三维反演的数据比二维的数据多了一个维度，数据总量也多了N倍，参加反演的数据越多即已知信息越多反演越准确，增加的第三维对降低多解性至关重要，三维反演相对二维反演本身具有降低多解性的内在特质。

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