重力资料主要处理技术

布格重力异常是地下各种地质体密度变化引起的重力效应的叠加反映，重力异常中包含着非常丰富的地质信息。重力资料处理解释的目的和任务是：压制和消除原始资料中的干扰因素，消除浅层不均匀体的重力效应；分离出水平方向相互叠加的局部重力异常；提取与断裂有关的异常信息；进行重力正、反演计算，了解各主要密度界面的起伏形态及分布情况。

为解决上述问题，以便得到符合工区地质情况的解释，在进行处理解释方面遵循以下原则：

从已知到未知的原则。即从地层岩石密度资料出发，结合工区内地质资料分析全区重力异常的成因规律，从露头区推向古近系和新近系、第四系覆盖区。

剖面解释和平面解释相结合原则。首先在工区内已知资料较多的区段反演几条剖面，在此基础上，进行平面反演解释，以便对全区基底埋深有个整体认识。

定性解释和半定量解释相结合原则。首先对重磁异常进行定性，解释引起该异常的地质原因。在此基础上对其进行半定量解释，给人以量的概念。

单一物探方法与多物探方法相结合原则。由于重力解释存在多解性，为了有效地解释重力异常，结合其他物探资料（磁力、地震、钻井）及地质资料，以便使重力解释更为合理。

认识再认识，不断深化的原则。在重力资料处理及解释过程中，需要对认识不断修正和完善，以便最终得到一个更合理的解释成果。

在处理解释工作中，利用新方法、新技术，力求使异常信息更加突出，以利于综合解释。

1.常规重力资料处理

（1）区域重力异常的计算和剩余重力异常的提取

布格重力异常所包含的信息是地下所有密度不均匀体的综合反映。从柴达木盆地布格重力异常图上可以看出：本区布格重力异常值北高南低，说明本区存在一个由北向南逐渐降低的区域重力异常，为了能使重力异常比较真实地反映基底之上的盖层起伏情况，需要对布格重力异常进行区域校正。

求取区域场有许多方法，如迭代滑动平均、滤波、趋势面和上延等。本区求取区域场主要采用上延方法和迭代滑动平均法，我们做了上延2k m、5k m、7k m、10k m、15k m等几个高度的布格异常图，同时做了经迭代滑动平均处理的不同截止波长的布格重力异常图，经过对比分析，我们认为上延15k m和迭代滑动平均2000次的布格重力异常场基本上反映了该区深部地质因素所引起的重力场特征，可以作为本区的区域场。在一些构造带，深、浅层的构造可能不一致，必须利用异常分离技术进行异常的分离以解决不同层位的问题。异常的分离技术有延拓、趋势面分析、滑动平均、高通滤波、低通滤波和带通滤波等。针对该地区，通过异常分离技术，我们提取了本区的浅部剩余重力异常和深部重力异常。基本反映了本区不同层位的构造特征。

（2）局部重力异常的提取

提取局部重力异常是重力资料处理的一个重要内容，其目的是：①分离出水平叠加的局部重力异常；②突出被深部趋势场所掩盖的浅层局部构造产生的重力反映，从而能较准确地划分局部地质体或构造的边界范围。

提取局部重力异常的常用方法是对布格重力异常或剩余重力异常进行重力垂直二次导数计算，结合求取的剩余重力异常，圈定出局部地质体产生的重力效应。

重力垂直二次导数异常计算在频率域中进行。通过对比发现，用网格距小于0.5k m计算的重力垂直二次导数异常，形态紊乱，规律性较差，许多幅值小、面积小的异常难以确定其地质意义；而半径大于2k m后所求得的重力垂直二次导数异常又丢失了一些有意义的地质信息。因此，我们认为，选择半径1k m所求取的重力垂直二次导数异常为宜。频率域中所求得的重力垂直二次导数异常有较强的规律性，基本上反映出了本区的局部地质构造的展布情况。

（3）重力水平总梯度异常计算

计算重力水平总梯度异常的目的在于较清楚地识别断裂，以便确定测区主、次断裂的展布规律。计算在频率域中进行。

断裂在布格重力异常图上，一般表现为沿一定方向延伸的重力梯级带，重力异常等值线的扭曲往往与断裂切割有关。

提取弱异常信息的方法有很多种，如高次导数，高通滤波等。这些方法在该地区进行试算均具有一定的效果。最终我们选用“小子域滤波”方法。

“小子域滤波”是一种非线性滤波。基本原理是：在特定的工区，通过试验选取合适的滤波窗口和迭代次数。然后将窗口内的数据一分为二，即分为两个子域。一般可采用南北、东西、北东、北西四种划分方案，因此就形成了8个子域。分别计算8个子域内重力异常的方差，根据方差的大小进行加权平均，将加权平均结果作为该窗口中心的滤波输出。应用该窗口对全区数据进行褶积，并进行多次迭代，得到了经“小子域滤波”技术处理后的重力异常。

“小子域滤波”方法对重力梯级带具有较强的放大作用，是一种提高断层信息分辨率的有效手段。应用重力梯级带确定断层的平面位置有一定的随意性。为了能较准确的确定断裂位置，我们对经“小子域滤波”后的重力异常进行了水平总梯度处理，把重力梯级带转换为重力异常极值带，进一步提高了对断裂的分辨能力。

2.特殊处理

特殊处理主要利用重力异常剥离技术与目标异常求取。

重力异常剥离技术：由于布格重力异常、剩余重力异常（常规处理）、重力垂直二次导数异常均不能把深浅层构造的影响较好地分离开，使得在研究中使用这些图件分析古生界或石炭系为目标构造特征存在一定困难，因而有必要采取更先进的技术将与目标层构造因素无关的重力异常剥离开去，使得剥离出的重力异常尽可能地降低受其他层位地质因素影响的程度，力求突出目标层构造对应的重力异常。

目标异常求取：目标重力异常的求取思路是：依据钻井、地震勘探成果以及部分地区存在的较可靠电法资料等构建中浅层模型，剥离第四系、狮子沟组、上油砂山组、下油砂山组、上干柴沟组、下干柴沟组上下段、路乐河组及中生界等地层的影响，从而得到前中生代地层及深部界面引起的重力异常，经过区域场校正，从而获得主要反映中深层目标层位的重力异常，最后再对该异常进行低通滤波，进一步压制浅层因素的影响，最终得到主要反映石炭系或古生界目标构造的目标剩余重力异常。具体过程如下。

（1）重力异常剥离处理技术

1）密度界面研究。研究分析地层密度及密度界面是重力异常剥离的基础。通过分析钻井岩心、声波测井转换密度以及野外露头标本测定的密度资料，综合出本区的各套地层的平均密度和界面密度差密度特征，平面密度采用地震层速度换算密度结果。

2）界面模型构建。依据柴达木盆地统层所确定的各套地层厚度（图5-3）分布特征，利用地震层速度换算密度平面分布结果构建密度模型。

图5-3 第四系厚度图（单位：m）

3）重力异常正演计算。确定了各构造层的界面密度差或密度平面分布特征和各层界面构造模型后，便可进行重力异常正演计算。当界面密度差与界面模型确定后，其界面对应的正演重力异常便可唯一地确定，因为正演计算具有解析表达式，所以其结果是唯一的、精确的。计算采用组合直立方柱体公式，运算时，平面网格剖分为50m×50m，计算最大半径达40k m。正演计算结果如图5-4。其他界面计算过程基本一致，不再赘述。

（2）目标剩余重力异常求取

在布格重力异常（常规处理）的基础上，通过正演计算剥离掉第四系、狮子沟组、油砂山组、干柴沟组、路乐河组和中生界等地层的影响。经过区域场校正这时便获得了主要反映中深层目标层位的剩余重力异常，但它仍包含部分未消除干净的局部中浅层构造的重力影响，最后再对该异常进行低通滤波，进一步压制中浅层界面因素的影响，最终得到主要反映石炭系或古生界为目标构造的中深层剩余重力异常（图5-5）。

经异常剥离处理得到的剩余重力异常（目标剩余重力异常）与常规处理得到的二次剩余重力异常相比，两者之间存在明显的差异，前者已经较好地消除了浅层沉积岩的影响，而且浅层构造的影响已基本得到消除，而且经过区域场校正对基底岩性的影响有一定的压制，使得所得目标重力异常主要反映石炭系或古生界目标层位上下的构造特征。

图5-4 第四系正演重力异常图（单位：10^－5m/s²）