基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法及系统与流程

本发明涉及混杂岩带及断裂的识别领域，特别是涉及基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法及系统。

背景技术：

1、构造混杂岩带是板块俯冲作用将洋壳、远洋沉积物、洋岛海山等不同性质岩块堆叠拼贴在一起的地质体，经历了多期次构造变形、岩浆活动，物质组成和地质结构复杂，在空间上变化快。金沙江、怒江等构造混杂岩带位于青藏高原东南部，演化过程复杂、地域跨度大，对重大工程建设具有显著的影响，但由于特殊的地形地貌和交通条件，基础地质调查及科学研究程度总体相对较低，内部物质组成、精细地质结构尚未完全查清。自上个世纪80年，研究区开展了一些区域地质调查工作，基本查明了研究区区域地质特征，较为系统的建立了构造格架，并发现和填绘出多条构造混杂岩带，对区域构造单元划分和构造演化提供了重要的证据。

2、由于青藏高原复杂的地形地貌条件和强烈的构造活动，制约了地球物理工作的开展。金沙江、怒江等构造混杂岩带地球物理调查程度总体较低，始于20世纪末的青藏高原岩石圈深部探测调查开展了基于地震波速与电性结构的岩石圈探测，为青藏高原隆岩石圈变形样式与地质过程提供了观测证据。由于地质勘查仅能反映构造混杂岩带在表面的分布情况，而地震剖面测量成本高且很难进行区域性覆盖，因此利用位场数据开展金沙江、怒江构造混杂岩带及断裂的研究成为一种趋势。金沙江、怒江等构造混杂岩带以小比例尺重磁资料为主，在局部地区开展过1:20万航空或地面磁法调查及少量的1:5万地面电法调查。基于重磁电数据通常利用边界识别、位场转换、三维反演等技术进一步获得构造混杂岩带断裂、岩体等深部结构信息。

3、现有的技术主要存在以下四个方面的缺点：(1)地面及航空位场资料常来自不同年代，且具有不同的测量比例尺，通过数据融合才能获得覆盖研究区的区域重力异常。而数据网格融合方法较多，缺乏数据融合效果定量评价方法，数据融合后的效果不明。(2)针对断裂识别，通常采用边界识别方法。但是位场表面边界识别方法较多，每种方法具有各自的特点，单一的方法无法获得最佳的效果；另外目前的位场表面识别方法均是二维的平面提取方法，只能获得平面上的断裂、地质体边界特征，无法提供断裂、地质体边界三维连续立体展布信息。(3)针对地壳深部信息，常利用延拓、滤波等方法获得区域场予以反映。但是磁场是偶极子场，剩余磁化受到磁极倒转影响，因此磁场不反映地磁场能量和地壳磁性强弱。再者，延拓、滤波等方法经常由于物理现象不明确导致参数选择不明确，需要多次试验才能获得较好的结果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法及系统，以实现构造混杂岩带和断裂的识别。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法，所述方法包括：

4、获取混杂岩带研究区的多源数据；所述多源数据包括，重力场数据和磁场数据；

5、对所述多源数据进行数据融合，得到融合数据；

6、根据所述融合数据采用刻痕分析和thetamap技术进行二维提取，得到断裂及边界的二维结果参数；

7、根据所述融合数据采用磁场能量谱法识别进行深部结构信息识别，得到断裂及边界的深部结构特征；

8、根据所述融合数据采用三维断裂提取技术进行三维特征提取，得到断裂及边界的三维结果参数；

9、获取岩石特性和地质资料；

10、根据所述融合数据、所述岩石特性和所述地质资料，建立构造混杂岩带地球物理识别标志；

11、根据断裂及边界的二维结果参数、断裂及边界的深部结构特征、断裂及边界的三维结果参数和构造混杂岩带地球物理识别标志，进行混杂岩带及断裂的识别。

12、可选地，对所述多源数据进行数据融合，得到融合数据，具体包括：

13、根据所述多源数据采用混合法或者缝合法进行融合，得到待评价的多源数据；

14、根据待评价的多源数据与所述多源数据采用平面一致性评估方法计算得到一致性系数，公式为，

15、

16、其中，c表示一致性系数，mr,n表示融合数据的第n个数据位场异常值；mq,n表示多源数据的第n个数据位场异常值；n表示参加计算的点数；

17、判断所述一致性系数是否大于预设阈值，得到第一判断结果；

18、若所述第一判断结果为是，则返回“根据所述多源数据采用混合法或者缝合法进行融合，得到待评价的多源数据”，重新进行融合；

19、若所述第一判断结果为否，则输出待评价的多源数据作为融合数据。

20、可选地，根据所述融合数据采用刻痕分析和thetamap技术进行二维提取，得到断裂及边界的二维结果参数，具体包括：

21、将所述融合数据按照测量线距划分为区域尺度的融合数据和工程尺度的融合数据；

22、根据区域尺度的融合数据采用刻痕分析进行二维提取，得到区域尺度的二维结果参数，公式为，

23、

24、

25、

26、m2＝m20+m02；

27、

28、根据工程尺度的融合数据采用thetamap技术进行二维提取，得到工程尺度的二维结果参数，公式为，

29、

30、其中，h表示刻痕分析的滑动窗口的行数；m表示刻痕分析的滑动窗口的列数；m表示刻痕分析的滑动窗口的第m行；h表示刻痕分析的滑动窗口的第h列；mr(xm,yh)表示刻痕分析的滑动窗口内位场表面；m2表示刻痕分析的滑动窗口内位场表面统计不变量；mλ表示区域尺度的二维结果参数；表示取的反符号；表示刻痕分析的滑动窗口内位场表面统计不变量的散度；cos(θ)表示工程尺度的二维结果参数；mr表示融合数据；x表示坐标轴x方向；y表示坐标轴y方向；z表示坐标轴z方向；xm表示刻痕分析的滑动窗口中x方向上的第m点；yh表示刻痕分析的滑动窗口中y方向上的的第h点；m20表示第一参数；m02表示第二参数；m11表示第三参数；

31、根据区域尺度的二维结果参数和工程尺度的二维结果参数，得到断裂及边界的二维结果参数。

32、可选地，根据区域尺度的二维结果参数和工程尺度的二维结果参数，得到断裂及边界的二维结果参数，具体包括：

33、判断区域尺度的二维结果参数是否大于预设区域阈值，得到第二判断结果；

34、若所述第二判断结果为是，则表征断裂及边界的二维结果参数中的区域尺度的多源数据为呈圈状延伸的线为断裂及边界；

35、若所述第二判断结果为否，则表征断裂及边界的二维结果参数中的区域尺度的多源数据为呈线状延伸的线为断裂及边界；

36、判断工程尺度的二维结果参数是否大于预设工程阈值，得到第三判断结果；

37、若所述第三判断结果为是，则表征断裂及边界的二维结果参数中的工程尺度的多源数据为呈圈状延伸的线为断裂及边界；

38、若所述第三判断结果为否，则表征断裂及边界的二维结果参数中的工程尺度的多源数据为呈线状延伸的线为断裂及边界。

39、可选地，根据所述融合数据采用磁场能量谱法识别进行深部结构信息识别，得到断裂及边界的深部结构特征，具体包括：

40、根据所述融合数据计算得到融合数据的振幅谱，公式为，

41、

42、

43、根据融合数据的振幅谱计算得到归一化功率谱，公式为，

44、

45、

46、根据所述归一化功率谱采用傅里叶逆变换计算得到磁场能量，公式为，

47、

48、根据所述磁场能量得到断裂及边界的深部结构特征；

49、其中，t(u,v)表示融合数据的频谱；mr(x,y)表示磁场强度；u表示沿x方向的频率；v表示沿y方向的频率；a(u,v)表示融合数据的振幅谱；φ(u,v)表示磁场强度的相位谱；s(u,v)表示归一化功率谱；s(x,y)表示磁场能量；i表示虚数单位；(x,y)表示平面直角坐标系；re()表示取实部；im()表示取虚部。

50、可选地，根据所述融合数据采用三维断裂提取技术进行三维特征提取，得到断裂及边界的三维结果参数，具体包括：

51、将所述融合数据输入地球物理反演软件ubc中，进行网格剖分得到三维数据；所述三维数据包括，三维密度体和三维磁化率体；

52、采用球体在所述三维数据进行滑动，并通过以下公式计算得到球体三维二阶对称谱矩对应的协方差矩阵，

53、

54、根据所述协方差矩阵进行特征值分解，获得对角矩阵；

55、根据所述对角矩阵计算得到局部强度，公式为，

56、3m2＝a1+a2+a3；

57、根据所述对角矩阵和所述局部强度，得到三维各向异性度，公式为，

58、

59、所述三维各向异性度表征断裂及边界的三维结果参数；

60、其中，q表示球体三维二阶对称谱矩对应的协方差矩阵；p表示球体在x方向的点数；t表示球体在y方向的点数；s表示球体在z方向的点数；xs表示球体在x方向的第s点；yt表示球体在y方向的第t点；zl表示球体在z方向的第l点；w(xs,yt,z)表示球体内的三维数据；3m2表示局部强度；a1表示对角矩阵的第1行的对角元素；a2表示对角矩阵的第2行的对角元素；a3表示对角矩阵的第3行的对角元素；3mλ2表示三维各向异性度；表示局部强度的散度；表示取的反符号。

61、一种基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别系统，所述基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别系统应用于上述所述的基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法，所述系统包括：

62、第一获取模块，用于获取混杂岩带研究区的多源数据；所述多源数据包括，重力场数据和磁场数据；

63、数据融合模块，用于对所述多源数据进行数据融合，得到融合数据；

64、二维提取模块，用于根据所述融合数据采用刻痕分析和thetamap技术进行二维提取，得到断裂及边界的二维结果参数；

65、深部结构提取模块，用于根据所述融合数据采用磁场能量谱法识别进行深部结构信息识别，得到断裂及边界的深部结构特征；

66、三维提取模块，用于根据所述融合数据采用三维断裂提取技术进行三维特征提取，得到断裂及边界的三维结果参数；

67、第二获取模块，用于获取岩石特性和地质资料；

68、构造混杂岩带地球物理识别标志模块，用于根据所述融合数据、所述岩石特性和所述地质资料，建立构造混杂岩带地球物理识别标志；

69、识别模块，用于根据断裂及边界的二维结果参数、断裂及边界的深部结构特征、断裂及边界的三维结果参数和构造混杂岩带地球物理识别标志，进行混杂岩带及断裂的识别。

70、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法。

71、一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述所述的基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法。

72、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

73、本发明公开基于多源数据的构造混杂岩带及断裂的识别方法及系统，所述方法包括：对多源数据进行数据融合，得到融合数据；根据融合数据得到断裂及边界的二维结果参数、深部结构特征和三维结果参数；获取岩石特性和地质资料；根据融合数据、岩石特性和地质资料，建立构造混杂岩带地球物理识别标志；根据断裂及边界的二维结果参数、深部结构特征及三维结果参数和构造混杂岩带地球物理识别标志，进行混杂岩带及断裂的识别。本发明通过二维结果参数、深部结构特征以及三维结果参数和构造混杂岩带地球物理识别标志，实现构造混杂岩带和断裂的识别，对构造混杂岩带的形成演化过程及不良工程特性认识具有重要的意义。