重力-地震联合变密度剥层技术研究深层构造

在某些已经完成三维地震勘探工作的油气田区,因深层地震资料不好,深层构造难以得到解决。虽然结合地震资料与重力资料的重力剥皮技术得到开发和使用,但由于它没有考虑地层密度的横向变化,因此未能获得满意的处理效果。为了改善该类地区的重力勘探效果,本文提出了变密度剥层方法,它利用各地层的三维地震深度资料和三维地震层速度转换的具横向变化的密度资料,通过正演其重力效应,并从布格重力异常中去除,从而得到主要反映深部地质构造信息的变密度剥层重力异常。在北非某区块,除基底顶面外,各层地震资料良好,通过重力-地震联合变密度剥层处理得到的剥层重力异常,与已知地震和钻井资料吻合良好,为深部基底研究奠定了良好的基础。     

重力变化与地壳形变、地下水关系的研究

地震预报的实践发现,重力变化地区有时并没有地震发生或地震震级与重力变化量不符.其主要原因是与地形变、地下水有关.用弹性理论和动力学理论研究了测点高程变化、密度变化和质量迁移伴随的重力效应及其与地壳活动的关系,探讨了地壳垂直形变、地下水、降水量与重力变化关系,研究其影响量级、时间和方式、以获得与地震直接有关的重力前兆.理论与实践证明,抽取地下水或开采油田引起地壳形变与重力变化呈线性关系.提出了不同含水层对重力的作用和影响也不同.潜水是引起重力变化的主要因素,其次是降水量导致土壤湿度对重力的影响,承压水在无抽水情况下,它的升降对重力几乎没有什么影响.从华北及西南地区的重力观测资料入手,验证了理论与实践的一致性.      

西安台地电阻率异常的分析

西安台地电阻率自1975年8月开始观测以来,出现了长趋势的下降异常及在趋势下降的背景上又迭加了两个负异常。趋势下降与西安地区地裂缝活动、西安地区构造性下陷以及承压水位的下降明显相关,两个负异常则与地裂缝的两次加速活动以及构造性运动由下陷转变为抬升有关。     

西安市地热水开采与地面沉降、地裂缝关系的分析

西安市地面沉降和地裂缝在空间分布上有明显的一致性 ,它们的发展过程和强度变化在时间上也有明显的同步性。诱发地面沉降的主因是过量开采承压水导致承压水位下降 ,含水层介质的孔隙压力减小 ,黏性土层释水压密导致地面永久性的沉降 ,而且浅层的释水压密量大于深层 ;不均匀的地面沉降又诱发了地裂缝。无论是地热井水位或热水开采量的变化 ,还是分层沉降量的观测资料都表明 ,目前西安市深层热水开采还没有加剧西安市的地面沉降和地裂缝活动。控制并减少承压水的开采量 ,是减弱西安市地面沉降和地裂缝活动的最有效的方法     

黄土塬区高精度重力勘探的校正技术

黄土塬区地形起伏大,地表黄土切割剧烈。地形起伏导致黄土厚度巨大变化,由于黄土密度与下伏地层之间存在较大的密度差异,由此产生了具有一定幅值的高频重力异常,并给重力勘探资料的处理、解释带来了困难。在SHJZ构造带高精度重力勘探中,综合运用了地形校正和黄土校正技术,有效地克服了由于地形起伏和黄土厚度变化对重力勘探产生的不利影响,取得了精确的重力资料。并将该重力异常,结合其它物探资料进行综合解释,对圈定局部构造发挥了积极的作用。     

High-precision gravity correction methods for loess plateau areas, a case study

黄土塬区地形起伏大,地表黄土切割剧烈。地形起伏导致黄土厚度巨大变化,由于黄土密度与下伏地层之间存在较大的密度差异,由此产生了具有一定幅值的高频重力异常,并给重力勘探资料的处理、解释带来了困难。在SHJZ构造带高精度重力勘探中,综合运用了地形校正和黄土校正技术,有效地克服了由于地形起伏和黄土厚度变化对重力勘探产生的不利影响,取得了精确的重力资料。并将该重力异常,结合其它物探资料进行综合解释,对圈定局部构造发挥了积极的作用。     

太行山重力梯级带的密度结构及其地质解释

斜贯中国东部地区的大兴安岭 -太行山 -武陵山重力梯级带是一条地壳深部构造变异带。选择与其中段———太行山重力梯级带相垂直的阜平 -定州剖面 ,利用人工地震测深与布格重力异常资料 ,进行了地壳 -上地幔密度反演分析。结果表明 ,该剖面的地壳 -上地幔密度分布具有明显的不均匀性。总体特征是剖面西部密度较低 ,东部密度较高 ,地壳厚度的横向变化基本上决定了布格重力异常梯级带的形成。结合华北地区的中新生代构造演化 ,认为太行山重力梯级带是燕山期以后形成的 ,它与板块之间的相互作用及上地幔热物质的运动相关     

黄壁庄水库水位及地下水位变化对重力观测的影响

河、湖等地表水水位变化及与其有水力联系的地下水位变化,对附近重力台站的观测值带来不可忽视的影响。这项影响随着区域水文条件,河、湖岸的地貌特征及其与测站的相对位置的不同而异,应根据实际情况设计最佳计算模型,以排除这项影响。我国大多数重力台站没有地下水位的观测资料,为此我们选了水位观测资料较全、紧靠黄壁庄水库的黄壁庄重力台站,计算了自1972年到1980年间水库及地下水水位变化对重力观测值的影响量,以供参考。     

平原河网地区人类活动对降雨-水位关系的影响——以太湖流域杭嘉湖地区为例

太湖流域快速城镇化、水利工程等一系列人类活动对流域水文过程产生了深刻影响.本文以快速城镇化的杭嘉湖地区为例,基于1961-2014年逐日降雨、水位观测资料,构建了水位涨幅（ΔZ）、水位增长速率（k₁）和退水速率（k₂）等指标,旨在揭示变化环境下该地区降雨过程中水位的变化特征及可能的驱动因素.结果表明：1）变化环境下杭嘉湖地区近54年降雨量呈微弱的增加趋势,但降雨过程中的水位涨幅呈下降趋势,尤其是平均水位涨幅呈显著下降趋势,且于2000年左右发生明显变化;突变后水位涨幅下降主要集中在10~50 mm/d的降雨过程中,而大于50 mm/d的降雨过程中突变后水位涨幅较突变前有所升高.2）从空间分布上来看,各站降雨量与水位涨幅存在明显的空间差异,降雨量总体呈增加趋势,增加趋势东强西弱;大部分站点的水位涨幅却呈下降趋势,其中位于区域南部站点的平均水位涨幅下降趋势较东北部更为明显,水位涨幅呈显著下降站点的空间分布与杭嘉湖南排工程等水利工程的分布较为一致.3）通过对杭嘉湖地区降雨过程中水位增长速率和退水速率的变化分析发现,突变后较突变前退水速率有所提高,说明近年来水利工程等设施的完善和有序调度使得杭嘉湖地区的排洪能力有所提高,该变化可能是导致杭嘉湖地区地区突变后一定强度的降雨过程中水位涨幅下降的主要原因.而杭嘉湖地区强降雨过程中水位涨幅依然较高,可能是该地区洪峰水位居高不下的主要原因.此外,由于该地区近年来起涨水位抬升明显,对洪峰水位的抬升也有一定影响.     

地下水超采区承压井水位变化机理探讨

通过研究河北平原区地下水超采区第四系第三承压含水层水位的变化机理,依据上覆地层的荷载效应、非稳定流抽水中弱透水层的释水和越流过程,阐明地下水超采区内地下水位大幅下降的内在规律,为科学合理地提取地震前兆信息提供科学依据。     

分层重力图像方法及其应用

分层重力图像方法是依据三维地震波速的层析成像结果，通过速度与密度相关关系，转换得到分层的密度结构模型，计算并给出各分层在地表的重力异常分布图像．以中国大陆为例，给出其不同深度的7个分层的重力异常图像和不同分层叠加的综合（或总合）重力异常分布图像．经过与实测的中国布格重力异常资料对比分析，结果表明两者的重力场特征相当一致；分层重力图像的结果能较好地反映地下不同深度的物质分布．     

Sea gravity data in the Gulf of Naples. A contribution to delineating the structural pattern of the Phlegraean Volcanic District

Bathymetric and gravity surveys were carried out from 1988 to 1994, in the Gulf of Naples (Southern Italy) to offshore extend the already existing Bouguer anomaly map. In order to improve the knowledge of the structural setting beneath the active Neapolitan volcanoes (Vesuvio, Campi Flegrei and Ischia), 862 stations were surveyed within the isobath of 400 m; at the same time, and about 2000 on-land gravity values were also collected. A new Bouguer anomaly map spanning the whole volcanic region was drawn from the final data set. Gravity anomalies were referred to the new absolute gravity station in Naples and computed according to 1980 Geodetic Reference System. Finally, a density value of 2200 kg/m³ was used in the computation of the Bouguer and terrain effects. We carried out the inversion of the gravity anomalies adopting a 2.5-D modelling along selected profiles crossing the investigated area. The interpretative models were constrained to data obtained from deep wells and other geophysical investigations.     

Gravity changes and present-day dynamics of the island of Pantelleria (Sicily Channel—Italy)

The island of Pantelleria is an active volcano located in the Sicily Channel (southern Italy), occurring in the middle of a continental rift system.Since the 1980's the island has been periodically surveyed by means of geodetic and geophysical methods to monitor the regional and local volcanic dynamics. Also, high-precision gravity measurements were started in 1990.The present paper is an analysis of the time-space gravity changes. Gravity measurements were carried out on a network presently formed by twenty stations. The gravity network was fully surveyed in June 1990 and June 1995 and partially surveyed in September 1993. Two absolute gravity stations were established in 1993 to provide a reference system and to check for long-term variations.The areal distribution of the gravity changes during the 1990–1995 time interval, obtained in the thirteen stations of the 1990 network, is strongly similar to the Bouguer anomaly field and to the large-scale features of the basement of the island. Otherwise, gravity changes are directly correlated with the Bouguer anomaly and inversely correlated with the altimetric variations. Comparison with the geological setting suggests that the present activity may be ascribed to the influence of the geodynamics of the Sicily Channel.     

昆明地区重力异常数据处理

为了有效地划分出重力异常,利用小波多尺度分析和奇异值分解重建两种方法对昆明地区布格重力异常数据进行处理,实现了位场的分离.分离结果反映了不同深度和尺度地质体密度的不均匀性,从而较好地圈定了盆地,并揭示了几条主要断裂的空间延展特征.运用这两种方法对重力数据的处理都具有可行性.     

新疆精河6.6级地震周边地区密度构造、均衡异常以及岩石圈挠曲机理

依据EIGEN-6C4重力模型和ETOPO1高程模型数据,围绕新疆精河6.6级地震展开岩石圈均衡与挠曲机理研究,得到如下结论：（1）震中附近的布格与自由空气重力异常分别为-221和-92mGal(10~(-5 )m·s~(-2)）,震中位于重力异常高梯度带上;（2）震中周边地区地壳厚度约为50km,密度结构总体变化平缓,东西方向地壳厚度变化较小,但自南向北地壳厚度逐渐变薄,精河6.6级地震初始破裂发生在上中地壳分界面附近;（3）震中附近岩石圈承载的垂向构造应力为20MPa左右,震中位于岩石圈垂向构造应力极大值附近的高梯度带上;（4）地震周边地区岩石圈有效弹性厚度最优解为26km,加载比最优解为F_1=1,F_2=F_3=0,表明该区域岩石圈相对坚硬,且导致岩石圈变形的初始加载全部来自地表．     

近地表密度估计的重力贝叶斯分析方法及在云南地区的应用

基于布格重力异常相对于地形起伏光滑分布的约束条件,从一维自由空气重力异常数据出发,采用贝叶斯方法估算近地表岩石密度,同时采用三次B样条函数拟合布格重力异常,获取光滑分布的布格重力异常.数据拟合和光滑约束之间的权重采用Akaike贝叶斯准则(ABIC准则)自动确定.均匀剖分模型和不均匀剖分模型数据试验都验证了该方法的有效性.相关参数评价表明,足够多的样条系数可以提高估计结果的准确性,样条系数的个数接近测点数时可获得较稳定的估计结果.增大异常的噪声水平时,ABIC准则可有效地自动增大先验光滑约束的权重.云南地区两条重力剖面应用结果表明,剖面沿线的近地表密度值起伏变化明显(达2.45~2.8g·cm^-3),前寒武纪和古生代地层密度相对较高(主要为2.53~2.75g·cm^-3),而中生代密度较低(2.45~2.73g·cm^-3);本文估计的近地表密度结果与区域物性资料及地表地质特征较吻合;估计的剖面布格重力异常具有光滑性;红河断裂两侧近地表密度差异较大,可达0.4g·cm^-3.本文获得的两条剖面近地表密度结构和布格重力异常为该区深部结构与构造研究提供更可靠的重力基础数据.     

Structural Setting of Northern Tunisia Insights from Gravity Data Analysis Jendouba Case Study

Detailed gravity data in conjunction with available surface geology are analyzed to infer the organization of the underlying structures in Jendouba area. Gravity data analysis benefits from the gravity Bouguer anomaly, upward continuations, residual distribution, derivatives and Euler deconvolved maps. The main results display a positive amplitude gravity anomaly as the response of Triassic evaporitic bodies and important NE trending features at the boundaries between the Triassic outcrops and their enveloping strata. Integration of gravity, geological and structural maps let to the identification of major structural directions and trends of the study area. It confirms some structural elements gathered from outcrops. It defines also new ones.     

AUTOMATIC THREE-LAYER,THREE-DIMENSIONAL DECONVOLUTION OF THE PAYS DE BRAY ANTICLINE*

Gravity data have been transformed into a three-layer, three-dimensional model by using an automatic procedure based on linear filtering. The Bouguer anomaly is first transformed by linear filtering into density variations located between two planes 1100 and 2500 m deep. These densities are then transformed into thicknesses with a constant density contrast of 0.4 g/cm³ with two geological constraints for the second and third interface: —minimum at 2500 m depth; —maximum below a variable limit given by geology. This gives the contact between the second and third layer. Differences between measured and computed gravity are then applied by a similar procedure to a layer located between depths of 0 and 500 m, giving the contact between the first and second layer. Interesting secondary anticlines and transverse faults are shown by various structural maps.     

大别造山带东段重力异常多尺度分解及其构造意义

文中通过多源数据融合、模型构建、数据试验、二维离散小波变换和功率谱分析等方法获取了大别造山带东段深、浅部场源布格异常及其场源似深度,并结合地壳结构、地质构造、岩石圈有效弹性厚度和地震活动等资料,讨论了地壳深、浅部的结构特征及地震活动构造背景。结果表明,低频布格异常显示大别造山带东段与华北地块间深部构造缝合带在东部应位于青山-晓天断裂前缘,在落儿岭-土地岭断裂和商城-麻城断裂之间向N偏移至梅山-龙河口断裂之下,造山带南侧与扬子地块间深部构造缝合带位于襄樊-广济断裂以北约20km,造山带东侧与扬子地块间的深部构造转换带位于郯庐断裂带之下,造山带东段腹地显著的低频布格异常低值表明对应部位的莫霍面存在明显下凹,造山带内部的布格异常高梯度带表明其深部结构不完整;高频布格异常揭示肥中断裂、六安-合肥断裂、肥西-韩摆渡断裂和郯庐断裂带等主要断裂对地壳中上部密度结构的影响明显,落儿岭-土地岭断裂对地壳中上部密度结构的影响范围向N延伸至肥西-韩摆渡断裂前缘。结合地震活动资料进一步分析认为,大别造山带东段与华北地块在青山-晓天断裂前缘附近接触和相互作用,且大别造山带东段地壳深、浅部结构均不完整,不利于应力积累,趋向于在断裂交错的脆弱部位频繁释放应力,是霍山地区小地震活动频繁的主要原因。     

中国海及邻域重力场特征及其构造解释

利用中国海及邻域 2’× 2’由Seaset,Geosat,ERS 1及TOPEX/POSEIDON等卫星测高资料解算的自由空气重力异常 ,结合ETOPO5全球海底地形资料计算了中国海及邻域布格重力异常 ,并反演了得到了中国海及邻域地壳厚度 .经对重力异常特征进行分析 ,讨论了重力异常与大地构造及其活动的相关性 .