重力数据融合与重力垂直梯度异常反演

重力垂直梯度异常反应了重力异常的空间变化率,在地球物理勘探等多学科中得到越来越多的应用。利用南海局部区域实测重力异常数据和Sandwell测高重力异常数据,将搜索范围、距离和精度多种因素融合考虑并对Shepard算法进行改进,给出了南海局部区域(19°N~20.5°N,114°E~115.5°E)分辨率1'×1'的重力异常并反演了对应分辨率的重力垂直梯度异常。结果表明,基于Shepard改进算法的高精度船测重力和测高重力的有机融合,增强了单一测高重力数据反演重力垂直梯度异常的细节纹理,提高了反演重力垂直梯度异常的分辨率和精度。     

基于凝聚聚类算法的重力异常区域划分

重力异常平面图的区域划分是地球物理场及地质构造解释的重要参考,但对于大范围数据一直缺少自动化辅助划分方法。基于凝聚层次聚类算法,开展重力异常网格数据的自动化区域划分研究,以空间邻近性为限制条件,分析不同连接方法对模拟重力异常数据的聚类效果,最终选取以Ward法为连接方式的凝聚聚类法,对菲律宾海盆区域的简单布格重力异常数据进行应用实验,并与已有板块划分理论进行对比分析。结果表明:凝聚聚类算法能够根据重力异常数据的空间位置及其数值的大小进行较为合理的自动划分;对菲律宾海盆重力异常的聚类分析结果与已有的板块区划较为接近,能够反映出许多局部细节上的信息,有利于解释工作的开展。因此,聚类分析是研究地球物理场特征的有效辅助工具。     

南海沙巴—巴拉望边缘重力异常及深部构造控制

南海富烃区的东南部边缘被北西－南东走向的构造线分割成一系列区段，各区段具有鲜明的特征，重力形态往往发生突然变化。其中沙巴段的西南以廷贾（Tinjar)或西巴兰（West Baram)构成线为界，东北与苏禄海西南边缘的巴拉巴克构造线邻接。这部分最显著的特征是沿着距岸约150km的沙巴海槽伴生的自由空间重力异常极低。地震反射资料显示，前积沉积和重力驱动推覆体所产生的负荷使伸展的南海陆壳下陷到局部均衡面之下，产生了类似前陆盆地的海槽，海槽中的沉积速率低于沉降速率。负荷体本身则位于局部均衡面之上，部分受下伏地壳和岩石圈的刚性所支持。深部的晚第三纪沉积盆地就位于布格重力和自由空间重力高带的侧翼上。穿过沙巴海岸的重力值降低，因此，大致处于均衡补偿的克罗克（Crocker）山脉（包括Mt Kinabalu)很可能位于较弱的岩石圈之上。而和沙巴海沟相伴生的自由空间重力异常比根据其水体厚度所计算的异常要小，这预示着海槽轴线下面的地壳减薄，这不是一个正常的前陆盆地特征，因此推断地壳减薄是在盆地形成前就出现的。在沙巴海槽中最显著的是呈NE－SW走向的平行的重力异常和地貌特征，它们与海槽中早第三纪地质走向不一致，因此它们是受南海岩石圈和地壳中原有组构的控制。沙巴地区的第三纪构造重组就是以这种假设为基础的，即南海边缘在老第三纪的陆架裂开时所形成的裂谷盆地中的沉积物是这个地区富烃资源的主要来源。     

重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算

为提高利用重力异常计算重力异常垂直梯度中央区效应的精度,视中央区为矩形域,将重力异常表示成双三次多项式插值形式,引入非奇异变换,推导出了重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算公式。以低纬度区域分辨率为2＇×2＇的重力异常数据为背景场进行了仿真分析,结果表明在解算计算点所在的1个网格的中央区效应时,传统公式与本文导出公式计算结果差值的最大值达数E。该导出公式可为重力异常垂直梯度中央区效应的精密计算提供理论依据。     

联合重力异常和重力垂直梯度异常数据反演皇帝山海域海底地形

海底地形对开展海洋科学调查和研究十分重要。以多波束为主的回声测深技术测量成本高且效率低,几十年来仅实现了全球约20%的海床测绘。对于空白区（特别是深海区域）,可以借助重力异常和重力垂直梯度异常进行回归分析反演得到,但该方法得到的比例因子鲁棒性不强。为了解决这一问题,同时考虑到两种重力数据在表征海底地形长短波长的不同优势,本文结合滑动窗口赋权和稳健回归分析来反演海底地形。在太平洋皇帝山海域（35°～45°N,165°～175°E）的实验结果表明:在船测检核点处,本文构建模型的标准差为61.02 m,相比于单一重力数据反演模型,精度分别提高了14.92%（重力异常）和2.08%（重力垂直梯度异常）,能较好地反映皇帝海山链的地形走势。     

冲绳海槽至马里亚纳海沟重力异常和地壳结构的初步研究

根据我们实测的水深、重力连续剖面资料,计算了自东海至北斐济盆地的地壳厚度。本文旨在对冲绳海槽至马里亚纳海沟的重力异常和地壳结构进行初步的研究。该地段位于太平洋板块俯冲带以西,构造活动十分复杂、剧烈,并含有多种类型的地壳结构。     

冲绳海槽及邻区磁异常特征及其地质解释

对冲绳海槽及邻区的ΔT磁异常特征进行了定性分析和变纬度化极处理,通过对比ΔT磁异常和化极磁异常分布特征,对冲绳海槽及邻区几个构造地质学问题进行了探讨。冲绳海槽基底埋深较大,沉积中心位于海槽西部;钓鱼岛隆褶带大规模基底隆起的南端终止于渔山-久米断裂带,断裂带以南的东海陆架南部边缘覆盖了厚层沉积物;以渔山-久米断裂带、舟山-国头断裂带和吐噶喇断裂带为代表的NW-NWW向右旋平移断裂带在东海构造演化过程中自西向东逐渐前展,对构造应力场起到了重要的调节作用,是东海"南北分块"构造格局中主要的构造单元边界;中新世以来台湾碰撞造山作用引起了东海陆架南部主要构造单元的顺时针旋转;菲律宾海板块的俯冲对琉球弧前地区的磁异常分布产生了显著影响。     

利用希尔伯特变换解释重力异常

本文给出了向种规则形状二度和三度体重力异常的希尔伯特变换式，提出了一种利用希尔伯特变换反演异常体的方法。这种方法充分利用了重力异常信息：利用重力异常△g(x)曲线和它的希尔伯特变换H（x）曲线及△g(x)-H（x）参量图上的某些特征点直接反演异常体形状参数及埋深。方法简单、实用。     

基于细胞神经网络重力异常提取的东海火成岩分布

岩浆活动是东海盆地在形成发展过程中各期构造运动伴生的产物,由于火成岩一般与围岩具有明显密度差异,从而引起局部重力异常,但火成岩引起的异常往往被区域异常所掩盖,在重力异常图上无法识别。利用改进细胞神经网络方法对东海盆地火成岩引起的重力异常进行提取,能够突出目标异常,将水平(横向)叠加异常区分开以识别火成岩。结果表明,东海盆地火成岩发育广泛,以NNE向条带状分布为主。     

利用希尔伯特变换解释重力异常

本文给出了几种规则形状二度体和三度体重力异常的希尔伯特变换式,提出了一种利用希尔伯特变换反演异常体的方法。这种方法充分利用了重力异常信息:利用重力异常Δg(x)曲线和它的希尔伯特变换H(x)曲线及Δg(x)-H(x)参量图上的某些特征点直接反演异常体形状参数及埋深。方法简单、实用。     

海洋卫星重力异常及其应用

随着空间技术的发展 ,卫星测高精度不断提高 ,目前根据卫星测高数据得到的卫星重力异常在海区具有很高的异常分辨率 ,与船测重力资料相比其精度可达到5mGal,这将十分有助于海洋沉积盆地、板块构造及地球动力学的研究。     

海洋平均重力异常计算与精度估计

本文将海洋平均重力异常计算分为两个阶段,即首先由实测重力测量点值变换为5′×5′网格值;在此基础上,求5′×5′点值的平均值作为30′×30′或1°×1°分块的平均重力异常。根据海洋重力测量的特点,本文提出一种简便实用的重力异常推值方法——方位距离加权中数法。同时对传统的使用代表误差作平均重力异常精度估计方法进行了改进,提出直接使用重力异常变化梯度作为衡量平均重力异常计算精度高低的尺度,并运用OSU91A模型成功地建立起重力异常变化梯度与平均重力异常计算精度的相关关系,通过此关系可对海洋平均重力异常计算精度作出比较可靠的估计。     

重力异常垂向一阶导数的一种简便算法

利用拉格朗日插值导出了重力异常垂向一阶导数的计算公式，给出了地面以及地面之上不同高度的求导系数。该公式可以计算地面上的重力垂向一阶导数，还可以直接计算地面之上任意高度上的垂向一阶导数。鉴于该公式除系数不同外，与上延公式完全相同，因此，程序设计尤为简单。使用本公式对模型数据和实际资料进行了处理，证明了本算法的实用性。     

借助EGM2008的海域重力异常反距离加权插值算法

构建高精度高分辨率的海域重力异常模型,是将海洋重力测量数据应用于全球高程基准统一和水下重力匹配导航等技术领域的关键步骤之一。针对反距离加权插值算法仅利用了海域重力观测值的空间信息,没有考虑重力观测值物理特性的缺陷,提出一种借助EGM2008重力场模型构建海域重力异常模型的反距离插值算法。以DTU10重力异常数值模型为基础数据,设计了海域重力测量数据格网化实验,结果表明本文算法能有效改进海域重力异常格网模型的计算精度。     

西太平洋海域卫星测高重力异常反演与精度评估

联合T/P、ERS1/GM、ERS1/ERM、ERS2/ERM、GEOSAT/ERM、GEOSAT/GM等多源卫星测高数据,基于逆Vening-Meinesz公式和EGM2008模型,采用移去-恢复方法和快速傅里叶变换算法构建了中国西太平洋海域(0°~40°N,105°E~145°E)1'×1'重力异常模型,选取两个不同特征区域航线,将构建的重力异常模型、EGM2008重力异常模型、美国Scripps海洋研究所重力异常与船测重力数据进行比较分析。结果表明,构建的重力异常模型与船测重力总体趋势变化较为一致、与船测重力比较均方根差为4.16m Gal,总体精度与EGM2008模型重力异常、美国Scripps海洋研究所重力异常相当,反演精度和分辨率达到国际领先水平。     

用T/P测高数据反求海域重力异常

本文以反Stokes公式为数学模型,应用由T/P测高数据计算的大地水准面高反演了海洋平均重力异常,并与船测平均重力异常和OSU91A位模型计算的平均重力异常进行了比以分析,得出了一些有益的结论。     

尼日利亚南部大陆边缘重力场特征及解释

利用中国-尼日利亚国际合作航次获得的船载重力数据,分析了尼日利亚南部大陆边缘的自由空间重力异常和布格重力异常特征,并通过两条从陆架—陆坡—陆隆一直延伸到深海盆地的重力剖面拟合出地壳密度结构。研究结果表明,地壳厚度总体上从陆架、陆坡至深海平原呈现阶梯状减薄的趋势,东侧的减薄幅度大于西侧,东侧从24 km减小到10 km,西侧从21 km减小到14 km。     

三大洋中脊的重力异常及构造意义

本文根据中国第三次南极考察暨首次环球重力调查实测的重力资料,对太平洋、大西洋和印度洋三大洋中脊的重力异常特征及构造意义进行了较深入的研究和探讨。结果表明,构造活动强烈的世界三大洋中脊系,其活动的强大外力来源为地幔的热动力。其地壳虽新,但活动历史却很久远,且已达到热动力平衡状态。洋中脊处的低幅度、短波长变化的空间异常,不能一般近似地视为均衡异常,更不能由此断定洋中脊已处于均衡状态。在洋中脊之下,海底、莫氏面及软流层界面均发生了不同程度的拍升,是影响重力异常的主要原因。     

东海陆架盆地与冲绳海槽盆地构造活动的差异性

东海陆架盆地和冲绳海槽盆地在区域地质构造上虽然同属下沉区,但它们的重力异常（其中包括布格异常,空间异常和均衡异常）,地貌特征沉积环境,地壳类型,应力分布,构造活动,成因机制上均存在着本质的差别,从而揭示了两者决不是简单的“块体”下沉,而是两个性质完全不相同的构造单元。     

重力信息反演海底地形的非线性影响研究分析

基于Paker理论导纳函数模型,研究分析了频率域海底地形非线性项对重力异常与重力异常垂直梯度贡献的量级。通过对日本某海域数值实验结果表明,频率域海底地形非线性项对重力异常的影响需要考虑到三次项,对重力异常垂直梯度量级的影响需要考虑到四次项。研究结果对于提高利用重力异常和重力异常垂直梯度反演高精度海底地形具有应用价值。