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[摘要]文章就三维重磁异常自动反演在探测隐伏（半隐伏）岩体中的应用进行阐述，分析了反演操作流程，通过应用实例，得出结论。
[关键词]三维重磁 探测应用
[中图分类号] TP73 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-247-2
1方法概述
三维重磁异常自动反演基于RGIS软件平台，其优点是不需要事先建立目标体的形态，反演过程中不涉及目标体形态如何变化等，通过组合单元物性的变化勾画出地质场源的分布状况，在反演过程中可以利用物性约束、深度约束等技术措施。
三维自动反演的计算量巨大。现有的三维物性反演中，异常数据和剖分的模型单元数都受到限制，反演耗时也更长，严重影响三维反演的实际应用。地形影响问题，带地形的三维反演问题是最接近现实地质模型的。但是地形对重磁观测数据的形态影响很大，为反演和解释带来了巨大的困难，通常的解决的办法是对反演数据进行曲化平处理和限制模型剖分单元分布于起伏地形的最低点以下。
实际上在地下物性结构分布不均匀和未知的情况下，不可能对观测数据进行有效的校正。
采用地形校正的方式进行定量反演解释存在两个方面的缺陷：首先是校正后的数据存在误差，将影响反演结果；其次是通过地形校正后再按照水平地形的情况对模型进行剖分。
由于地形切割了部分模型单元，而这些单元只能取空气和地表浅层物性之一进行约束和赋值，在空气和地表物性差异较大的情况下，模型空间在沿地形线上下存在较大的误差，这两个因素将导致反演结果的不可靠。
限制模型剖分单元的分布范围在避免了地形切割模型单元的问题，同时软件的适用性也受到了限制。所以带地形的三维自动反演精度更高，更具有实际意义。
三维重磁异常自动反演可分为三个步骤：三维重磁异常自动反演；三维重磁模型编辑；三维重磁异常人机交互正反演。
三维人机交互正反演可以把实测资料、各类已有信息、解释者的经验及智慧有机地结合起来，完成地下模型的推断解释，无疑给模型解释施加了强约束条件，这是物性反演难以做到的。同时三维人机交互正反演很好地解决了地形问题，可以利用2.5维人机交互正反演和三维自动反演的结果作为三维人机交互反演的初始模型。但是在现实世界中所观察的物体对象都具有三维特征，而计算机屏幕上只能显示二维图像，因此在计算机显示图形时需要对各种图形进行变换，才能使三维图形显示于二维的屏幕上，且具有立体的感觉。反过来，这给用户利用鼠标在计算机屏幕上构建三维模型造成了不便，通常情况下构建简单模型时问题不大，构建复杂模型则太困难，效率很低。
由于存在计算量大、计算速度慢和三维图形交互操作困难的问题，不宜进行太大面积数据的三维自动反演，一般的研究目标是地质勘探中目标区局部重磁异常的三维反演。三维反演主要是针对具有一定基础的勘探目标，进行深入研究时而采取的措施。
实际工作中，一种能比较充分地发挥各类反演方法的优点，实用性较强的方法是采用二维剖面反演和三维自动反演的结果作为三维人机交互反演的初始模型。
2反演操作流程
使用软件：RGIS重磁电数据处理软件（重磁反演解释模块中的三维重磁异常自动反演、三维重磁模型编辑，三维重磁异常人机交互正反演）
前提条件：剩余异常相对简单，异常幅值大，异常规模应较大。
步骤：
（1）数据准备。
①根据推测岩体所在位置的布格异常空间域垂向二次导数零值线与其剩余异常零值线对比分析，以确定与岩体异常规模相对应的剩余异常窗口（窗口半径大于异常规模），然后圈定岩体异常范围，截取剩余异常数据。
②截取剩余异常相同范围的地形数据（网格间距一样，起始位置相同）。
（2）三维重磁异常自动反演。
①利用截取的剩余异常数据，附加地形，给定初始反演控制参数（*par文件格式）得出初始模型（*vol文件格式）。
②根据初始模型，选择合适的等值面大区间，删除等值面小区间，即利用等值面大区间构体。
③在选取合适的等值面大区间形成的三维体上，进行不同位置的切片，然后进行轮廓线计算。
④通过生成的轮廓线进行组合（多个模型体），建立模型体，给定密度差值，保存负异常模型。
⑤对负异常模型体进行修改编辑，设定合理的负密度差值，导出模型体的正演异常数据与岩体的剩余异常进行比较，通过修改模型体的密度差参数及空间形态分布等参数，使负异常模型体的正演异常与岩体的剩余异常拟合程度高。
（3）三维重磁异常自动二次反演。
在自动反演得出的初始模型上，进行三维重磁异常自动二次反演，设定反演控制参数文件（*par文件格式）。
①合理分配深度权系数值（可以多次反演试验，对比效果以确定合适的权系数）
②及时保存每次反演所用参数，以便多次试验后对比选取反演拟合好的模型结果。
③假如带地形反演结果不理想的情况下，应尝试不在地形条件下重新反演。
（4）重构模型体。
选择反演效果的模型体后，构建负异常模型。
①利用重二次反演的的模型体文件，选择合适的等值面小区间，删除等值面大区间。
②根据选择的等值面小区间形成的异常体，进行X、Y、Z轴方向（选其一）上的切片，计算轮廓线。
③根据轮廓线组合，构建负异常模型体。保存负异常模型体。
（5）三维重磁异常人机交互反演。
对构建的负异常模型体进行编辑，拟合各剖面曲线。及时输出模型的正演数据，与岩体的剩余异常数据对比，使得负异常模型体的正演异常与岩体的剩余异常拟合程度高。若反演结果不理想，重新对模型体修改编辑，至模型的正演数据与岩体的剩余异常形态、规模等基本一致时，保存模型体并输出结果。 3应用举例
英德大镇岩体（S粤-00018）位于英德市东北方向的大镇内，对应于剩余重力负异常L粤-0023，异常呈似椭圆状，走向北西， 长约32km，宽约15km，剩余布格重力主要由一大一小2个负异常组成，极值-7×10-5m/s2。 重力布格异常二阶导数呈半开口状，异常强度不大、梯度中等。岩体在磁异常图上，位于负背景区，局部展布着正负伴生磁异常，走向近东西向，幅值在10nT～-150nT间。重力负异常区内主要出露为泥盆世中、上统高密度地层，东西两侧出露石炭系地层，西侧零星出露为侏罗纪岩株。区内采集的石炭系地层岩石标本密度为2.71g/cm3，周边地区中酸性岩体密度为2.57g/cm3。水系沉积物（Al2O3-Rb-Y-K2O-La-Nb）聚类分析显高值。结合化探、航磁，重力低等特征，推断异常由酸性花岗岩体引起。详见图1。
通过空间域垂向二阶导数和剩余异常零值线套合对比，选择套合较好的异常窗口30×30km的剩余重力异常数据，用作三维自动反演的源数据，详见图2，反演密度差用-0.05g/cm3。经反演，岩体上顶面埋深0～1.0km，岩体底深为9.5km。岩体在空间平视状态似一椭圆状的椭球体，而在上视图上，岩体呈一大一小两个，大岩体似“麻花”状，小岩体似“鹅卵石”，详见图3～5。
以往1：100万重力报告、1：20万英德幅重力报告查实：在异常北部有花岗岩出露，区内矿床钻孔也证实，多个钻孔见花岗岩，岩体揭露情况见表1、图6。水系沉积物（Al2O3-Rb-Y-K2O-La-Nb）聚类分析显高值，磁异常环绕推断岩体呈强磁异常，附合岩体侵入时与碳酸盐岩接触交代形成含强磁物质特性，从以上物探、化探、钻孔揭露信息可见，该地区重力负异常推断出由酸性花岗岩体引起可靠性较高。详见图1、图6。
区内AgPbZnCu、WSnMo、Sb、Au组合异常呈北西向展布，剩余重力负异常区内伴生强磁异常，有热液型钨矿点产出、铁矿床众多，并见多处铅锌矿。岩体呈半隐伏状态，岩体围岩为碳酸盐岩。以上物化探异常及地质背景说明该岩体区成矿条件较好，是一找矿的有利地区。 详见图1。
4体会与存在问题
自动反演缺点是引入约束困难，目标物的形状、产状、倾向等很难转化成反演的约束条件加以利用。三维重磁异常自动反演的多解性问题在这类反演中暴露得更加明显。
要真正建立岩体在空间分布实际形态模型，需要在三维重磁自动反演中引入更多的地质钻探等已知信息加以约束。
只有将已知信息加入岩体反演解释工作中进行约束，反演结果才有可能更接近岩体的实际空间分布形态，并总结出岩体反演在实际中应用中的思路。
参考文献
[1]孙文珂 黄崇轲 丁鹏飞 2001 重点成矿区带的区域构造和成矿构造文集，地质出版社，北京
[2]中国地质调查局发展研究中心，2006-2009，全国重要矿产资源潜力预测评价重力资料应用工作设计书（内部）
[3]区域重力调查规范（DZ/T0082-2006）
[关键词]三维重磁 探测应用
[中图分类号] TP73 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-247-2
1方法概述
三维重磁异常自动反演基于RGIS软件平台，其优点是不需要事先建立目标体的形态，反演过程中不涉及目标体形态如何变化等，通过组合单元物性的变化勾画出地质场源的分布状况，在反演过程中可以利用物性约束、深度约束等技术措施。
三维自动反演的计算量巨大。现有的三维物性反演中，异常数据和剖分的模型单元数都受到限制，反演耗时也更长，严重影响三维反演的实际应用。地形影响问题，带地形的三维反演问题是最接近现实地质模型的。但是地形对重磁观测数据的形态影响很大，为反演和解释带来了巨大的困难，通常的解决的办法是对反演数据进行曲化平处理和限制模型剖分单元分布于起伏地形的最低点以下。
实际上在地下物性结构分布不均匀和未知的情况下，不可能对观测数据进行有效的校正。
采用地形校正的方式进行定量反演解释存在两个方面的缺陷：首先是校正后的数据存在误差，将影响反演结果；其次是通过地形校正后再按照水平地形的情况对模型进行剖分。
由于地形切割了部分模型单元，而这些单元只能取空气和地表浅层物性之一进行约束和赋值，在空气和地表物性差异较大的情况下，模型空间在沿地形线上下存在较大的误差，这两个因素将导致反演结果的不可靠。
限制模型剖分单元的分布范围在避免了地形切割模型单元的问题，同时软件的适用性也受到了限制。所以带地形的三维自动反演精度更高，更具有实际意义。
三维重磁异常自动反演可分为三个步骤：三维重磁异常自动反演；三维重磁模型编辑；三维重磁异常人机交互正反演。
三维人机交互正反演可以把实测资料、各类已有信息、解释者的经验及智慧有机地结合起来，完成地下模型的推断解释，无疑给模型解释施加了强约束条件，这是物性反演难以做到的。同时三维人机交互正反演很好地解决了地形问题，可以利用2.5维人机交互正反演和三维自动反演的结果作为三维人机交互反演的初始模型。但是在现实世界中所观察的物体对象都具有三维特征，而计算机屏幕上只能显示二维图像，因此在计算机显示图形时需要对各种图形进行变换，才能使三维图形显示于二维的屏幕上，且具有立体的感觉。反过来，这给用户利用鼠标在计算机屏幕上构建三维模型造成了不便，通常情况下构建简单模型时问题不大，构建复杂模型则太困难，效率很低。
由于存在计算量大、计算速度慢和三维图形交互操作困难的问题，不宜进行太大面积数据的三维自动反演，一般的研究目标是地质勘探中目标区局部重磁异常的三维反演。三维反演主要是针对具有一定基础的勘探目标，进行深入研究时而采取的措施。
实际工作中，一种能比较充分地发挥各类反演方法的优点，实用性较强的方法是采用二维剖面反演和三维自动反演的结果作为三维人机交互反演的初始模型。
2反演操作流程
使用软件：RGIS重磁电数据处理软件（重磁反演解释模块中的三维重磁异常自动反演、三维重磁模型编辑，三维重磁异常人机交互正反演）
前提条件：剩余异常相对简单，异常幅值大，异常规模应较大。
步骤：
（1）数据准备。
①根据推测岩体所在位置的布格异常空间域垂向二次导数零值线与其剩余异常零值线对比分析，以确定与岩体异常规模相对应的剩余异常窗口（窗口半径大于异常规模），然后圈定岩体异常范围，截取剩余异常数据。
②截取剩余异常相同范围的地形数据（网格间距一样，起始位置相同）。
（2）三维重磁异常自动反演。
①利用截取的剩余异常数据，附加地形，给定初始反演控制参数（*par文件格式）得出初始模型（*vol文件格式）。
②根据初始模型，选择合适的等值面大区间，删除等值面小区间，即利用等值面大区间构体。
③在选取合适的等值面大区间形成的三维体上，进行不同位置的切片，然后进行轮廓线计算。
④通过生成的轮廓线进行组合（多个模型体），建立模型体，给定密度差值，保存负异常模型。
⑤对负异常模型体进行修改编辑，设定合理的负密度差值，导出模型体的正演异常数据与岩体的剩余异常进行比较，通过修改模型体的密度差参数及空间形态分布等参数，使负异常模型体的正演异常与岩体的剩余异常拟合程度高。
（3）三维重磁异常自动二次反演。
在自动反演得出的初始模型上，进行三维重磁异常自动二次反演，设定反演控制参数文件（*par文件格式）。
①合理分配深度权系数值（可以多次反演试验，对比效果以确定合适的权系数）
②及时保存每次反演所用参数，以便多次试验后对比选取反演拟合好的模型结果。
③假如带地形反演结果不理想的情况下，应尝试不在地形条件下重新反演。
（4）重构模型体。
选择反演效果的模型体后，构建负异常模型。
①利用重二次反演的的模型体文件，选择合适的等值面小区间，删除等值面大区间。
②根据选择的等值面小区间形成的异常体，进行X、Y、Z轴方向（选其一）上的切片，计算轮廓线。
③根据轮廓线组合，构建负异常模型体。保存负异常模型体。
（5）三维重磁异常人机交互反演。
对构建的负异常模型体进行编辑，拟合各剖面曲线。及时输出模型的正演数据，与岩体的剩余异常数据对比，使得负异常模型体的正演异常与岩体的剩余异常拟合程度高。若反演结果不理想，重新对模型体修改编辑，至模型的正演数据与岩体的剩余异常形态、规模等基本一致时，保存模型体并输出结果。 3应用举例
英德大镇岩体（S粤-00018）位于英德市东北方向的大镇内，对应于剩余重力负异常L粤-0023，异常呈似椭圆状，走向北西， 长约32km，宽约15km，剩余布格重力主要由一大一小2个负异常组成，极值-7×10-5m/s2。 重力布格异常二阶导数呈半开口状，异常强度不大、梯度中等。岩体在磁异常图上，位于负背景区，局部展布着正负伴生磁异常，走向近东西向，幅值在10nT～-150nT间。重力负异常区内主要出露为泥盆世中、上统高密度地层，东西两侧出露石炭系地层，西侧零星出露为侏罗纪岩株。区内采集的石炭系地层岩石标本密度为2.71g/cm3，周边地区中酸性岩体密度为2.57g/cm3。水系沉积物（Al2O3-Rb-Y-K2O-La-Nb）聚类分析显高值。结合化探、航磁，重力低等特征，推断异常由酸性花岗岩体引起。详见图1。
通过空间域垂向二阶导数和剩余异常零值线套合对比，选择套合较好的异常窗口30×30km的剩余重力异常数据，用作三维自动反演的源数据，详见图2，反演密度差用-0.05g/cm3。经反演，岩体上顶面埋深0～1.0km，岩体底深为9.5km。岩体在空间平视状态似一椭圆状的椭球体，而在上视图上，岩体呈一大一小两个，大岩体似“麻花”状，小岩体似“鹅卵石”，详见图3～5。
以往1：100万重力报告、1：20万英德幅重力报告查实：在异常北部有花岗岩出露，区内矿床钻孔也证实，多个钻孔见花岗岩，岩体揭露情况见表1、图6。水系沉积物（Al2O3-Rb-Y-K2O-La-Nb）聚类分析显高值，磁异常环绕推断岩体呈强磁异常，附合岩体侵入时与碳酸盐岩接触交代形成含强磁物质特性，从以上物探、化探、钻孔揭露信息可见，该地区重力负异常推断出由酸性花岗岩体引起可靠性较高。详见图1、图6。
区内AgPbZnCu、WSnMo、Sb、Au组合异常呈北西向展布，剩余重力负异常区内伴生强磁异常，有热液型钨矿点产出、铁矿床众多，并见多处铅锌矿。岩体呈半隐伏状态，岩体围岩为碳酸盐岩。以上物化探异常及地质背景说明该岩体区成矿条件较好，是一找矿的有利地区。 详见图1。
4体会与存在问题
自动反演缺点是引入约束困难，目标物的形状、产状、倾向等很难转化成反演的约束条件加以利用。三维重磁异常自动反演的多解性问题在这类反演中暴露得更加明显。
要真正建立岩体在空间分布实际形态模型，需要在三维重磁自动反演中引入更多的地质钻探等已知信息加以约束。
只有将已知信息加入岩体反演解释工作中进行约束，反演结果才有可能更接近岩体的实际空间分布形态，并总结出岩体反演在实际中应用中的思路。
参考文献
[1]孙文珂 黄崇轲 丁鹏飞 2001 重点成矿区带的区域构造和成矿构造文集，地质出版社，北京
[2]中国地质调查局发展研究中心，2006-2009，全国重要矿产资源潜力预测评价重力资料应用工作设计书（内部）
[3]区域重力调查规范（DZ/T0082-2006）