重力高阶方向导数的可视化拟合及其应用

针对目前人们所使用的交互式重力剖面拟合软件多以正演布格重力异常为主,在应用效果方面存有欠缺的情况,提出了在作重力剖面布格异常拟合的同时,增加高阶方向导数的拟合。其目的是发挥布格重力异常的高阶方向导数在突出浅部地质体的特征,压制区域性深部地质因素,区分相邻地质体引起的叠加异常等方面的优势。这里采用最小二乘法演算了布格重力异常高阶方向导数的计算过程,对计算程序编制和使用中涉及的相关问题进行了阐述,并例举了在地球物理勘探中,利用高阶方向导数提高重力资料解释效果的实例。并在最后对重力剖面进行可视化拟合解释时应注意的要点做了分析,强调了兼顾布格重力异常及其高阶方向导数二者拟合曲线均基本相似,而不应追求其中某一方面精确拟合的解释原则。     

青藏高原布格重力异常匹配滤波分析及其构造意义

利用匹配滤波的方法处理了青藏高原布格重力异常数据。基于重力异常一阶垂直导数的径向平均对数能谱曲线,青藏高原布格重力异常场可分为三层异常场。其中龙木错—双湖构造带在中部重力异常场和深部重力异常场图中都有显现;革吉—改则—错勤—申扎隐伏断裂在浅部和中部重力异常场中都存在。另一个明显的特征是藏北都显示有巨大且平缓的低重力异常圈闭,这与藏北Pn波速较低和Sn波缺失的特征吻合;在藏南存在一系列近东西向展布的重力异常断块。     

基于重磁场特征的敦化盆地构造格架研究

依据重力、磁力异常数据及其处理结果( 水平梯度模和斜导数) ,对敦化盆地边界、基底起伏、断裂位置及以火成岩为代表的磁性体分布进行了研究。盆地重力异常的分析和水平梯度模及斜导数的计算结果表明,盆地基底具南部凹陷、中央凸起和北部凹陷的“两凹一凸”的起伏形态特征,盆地内断裂以SW--NE 向为主,盆地为单断半地堑式盆地。依据航磁异常,将盆地划分为4 个异常区: 东北部磁异常区、中部低磁异常区、西南高磁异常区和西南边部相对低磁异常区。结合磁异常水平梯度模和斜导数的计算结果显示,以火成岩为代表的磁性体受SW--NE 向构造控制。     

重力垂直梯度异常成因探讨

地表各点的实测重力垂直梯度值与正常重力垂直梯度理论值之间常有显著的差异,产生此差异的原因众说不一。本文通过相关计算,确认重力垂直梯度异常主要是由浅部密度不均匀体及地形起伏(尤其是近区地形起伏)所引起。利用1:100万的布格重力异常图计算重力垂直梯度异常,并据此确定出产生重力垂直梯度异常的密度不均匀体埋深是在2km以内。由此得出:①重力垂直梯度异常不应是重力山形异常的原因;②若要进行精确的高度改正,则应实测各点的重力垂直梯度值,否则还是宜用正常梯度理论值进行高度改正。     

计算重力异常垂向二阶导数的DCT法——模型实验

基于离散余弦变换（DCT）的重力异常垂询二阶导数的计算方法是笔者提出的新方法。以无限长水平圆柱体为例研究了DCT法的计算规律：模型实验证实,该法计算的无限长水平圆柱体重力异常垂向二阶导数的精度与采样闻隔、剩余密度及圆柱体半径大小无关。与圆柱体轴心埋藏深度成正比。通过分析给出了基于DCT的合适的线性滤波方式,滤波后的重力异常垂向二阶导数与理论二阶导数拟合效果好,具有较高的计算精度。     

利用实测重力垂直梯度反演长白山地区一剖面的深部构造

针对重力梯度高分辨率的特点,利用在长白山地区实测的重力垂直梯度数据,采用梯度空间参量图反演其深部构造。台阶模型试验表明: 重力梯度空间参量图能给出构造倾角和倾面的信息,结合重力梯度剖面和梯度空间参量图可以构建出地下构造的几何模型,进而对一些复杂构造进行解释。通过对比实测布格重力异常和实测重力梯度异常,重力梯度比重力异常的分辨率更高; 将梯度法应用到实测重力梯度数据的处理中,结果表明: 该方法对确定密度变化界面的水平位置和深度具有非常好的效果。     

天山南麓重(磁)场特征与铀矿化的关系

本文对天山南麓1:100万、1:50万和1:10万布格重力异常图及相应的垂直磁力异常图进行了处理,并计算了莫霍面深度。根据两个已知铀矿床综合资料的分析,确定了铀矿床所在处的重(磁)场特征,并预测了铀成矿远景地段。     

基于粒子群算法的重力张量反演研究

重力梯度张量的定义是对重力位求二阶导数,相比于传统的布格重力异常,它在反映地下密度异常分布上有着更高的灵敏度,且能够进一步准确直接地反映目标体的边界.但对单个张量分量作反演时,可能会丢失一部份有用的信息,从而造成反演结果的误差.而全张量反演是将重力的五个梯度张量联合起来进行反演,这样做可以综合更丰富的场源信息.相比于传统做法中的布格重力异常反演和单重力张量分量反演,得到的反演结果不仅有了更高的分辨率,在识别目标体特征上也有更好的效果.粒子群算法是一种基于群体智能的优化迭代算法,这里利用粒子群算法对重力张量单分量、布格重力异常和全张量分别进行反演,并对结果进行简要分析.     

区域重力调查资料整理及数据处理

区域重力调查资料整理及数据处理,主要是外业数据采集,按"五统一"计算布格异常值,通过数据处理,将布格异常进行网格化、异常圆滑、异常解析延拓、异常分量转换、异常导数计算,求取异常体埋深,最后实现成果图件。本文通过几年的工作总结,将各种整理计算公式编写出来,为今后工作提供参考。     

重力异常图中的边界增强和提取技术

对比了重磁勘探领域中4种典型的边界增强方法：Tilt导数、Tilt导数的水平梯度、Theta角和归一化的标准偏差,它们都能放大与边界有关的高频异常。增强后异常幅值极大值与地质体边界对应的情况可用近似边界法自动提取,而异常幅值拐点与边界对应的情况可以引入Canny边界检测算子来提取。理论模型试验表明：用Canny算子提取Tilt导数图边界与用近似边界检测法提取其它边界增强图的边界相比,前者提取的边界位置与真实位置更吻合,虚假边界更少。应用该方法对梅山铁矿的局部重力异常进行了处理,勾画出铁矿的大致范围。     

裂隙岩体不均匀冻胀性研究

隧道冻胀力是引起隧道冻害的主要原因之一，隧道冻胀力主要由围岩不均匀冻胀引起。裂隙的存在会对岩体不均匀冻胀产生进一步影响，因此推导了岩体不均匀冻胀系数 的计算公式，并获得岩体不均匀冻胀系数 的相关规律。（1）岩体不均匀冻胀系数随裂隙与冻结方向的夹角? 的增大而增大。（2）温度梯度增加，岩体的不均匀冻胀系数 增加，岩体的不均匀冻胀性增强。（3）裂隙率对岩体不均匀冻胀的影响需要考虑到裂隙与温度梯度夹角?，当裂隙与温度梯度的夹角? 较小时，岩体不均匀冻胀系数 随裂隙率的增加而减小；当裂隙与温度梯度的夹角? 较大时，岩体不均匀冻胀系数 随裂隙率的增加而增大。（4）裂隙对岩体不均匀冻胀的影响程度与岩体的岩性有关，裂隙对孔隙率小的岩体影响较大。根据推导的裂隙岩体不均匀冻胀系数计算公式，计算得到了不同岩性不同级别含裂隙围岩的不均匀冻胀系数范围，从而，在寒区隧道设计中可以更精确地计算隧道围岩作用于衬砌上的冻胀力，对寒区隧道工程的设计具有重要作用，对路基、边坡等寒区工程冻胀力的研究也可起到推动作用。     

流变土体地基的水平基床系数

通过对流变土体模型、基坑内力和变形情况进行分析 ,建立了流变土体地区水平基床系数与时间的关系式 ,并结合工程实例 ,对水平基床系数随时间的变化情况进行了分析 ,提出了流变土体地区水平基床系数的一般变化规律。     

考虑钙质砂细观颗粒形状影响的液体拖曳力系数试验

钙质砂作为南海岛礁填筑常用的岩土材料,其渗透性很大程度上决定着填筑后土体的固结和沉降。拖曳力系数是表达流体对土体颗粒表面力的参数,也是表征颗粒状土体渗透能力的一个重要参数,目前国内外对钙质砂拖曳力系数的研究十分有限。首先引入一个修正的三维参数 对钙质砂这种天然非规则颗粒材料的形状进行定量描述,然后开展一系列单个钙质砂颗粒在液体中沉降试验,利用高速相机记录颗粒沉降过程,结合图像处理技术获得颗粒沉降平衡速度Ut,进而计算出拖曳力系数CD和雷诺数Re,最后拟合出包含CD、Re及 三个参数的钙质砂拖曳力系数半经验模型。结果发现,在相同雷诺数条件下钙质砂的形状系数 越大,拖曳力系数越小。通过与其他研究结果对比发现,其表面微孔隙越发育,拖曳力系数越小的规律。该模型能够考虑不规则颗粒形状对拖曳力系数的影响,从而提高对土体渗透性预测的精度,对南海岛礁填筑工程中钙质砂固结和沉降的计算也具有重要意义。     

华北板块与西伯利亚板块缝合带之重磁证据

通过对东北地区重磁数据重新处理,从重磁场特征角度分析和讨论目前地质界一直争论的华北板块与西伯利亚板块缝合带的位置问题,并得出了新的认识.认为华北板块与西伯利亚板缝合带为约240 km宽的近似等宽带.该缝合带的走向自东北地区西部朝阳北、通辽南,走向北东东,过沈阳北、长春北折向南东东,直到通化北和珲春南.这样的认识主要来自区域重、磁资料的综合分析,包括原始数据、垂向及水平各方向导数、水平梯度模、不同上延高度、小波、小子域及插值等多种滤波、信号提取及增强等多种处理后反映出的异常特征.该带南与北、内与外的重磁异常存在明显差异.通常表现为带内与带外的异常错动、曲线扭曲、走向改变、规模差异、特征冲突.比如松辽盆地就在带的南北宽度上发生重大变化,甚至包括山势也因其存在而变得内外有别.     

输电线路掏挖基础极限上拔承载力变分解法

针对输电线路掏挖基础极限上拔承载力问题,根据塑性极限平衡原理,假设基础周围土体发生整体剪切破坏并服从Mohr-Coulomb破坏准则,建立静力学平衡方程式,并结合变分法原理求解不同加载条件下基础的极限抗拔力。通过变参数计算,分析土体强度及基础埋深比对中心上拔、偏心上拔及倾斜上拔时基础极限上拔力的影响。经归一化处理,分别给出水平力和弯矩存在对基础抗拔力折减的影响系数。当归一化弯矩与上拔力比值Nm 0.4时,? m减小速度放缓。相对于内摩擦角,黏聚力变化对? m的影响更明显。水平力影响系数? h同时受到土体内摩擦角、黏聚力以及基础埋深比的共同影响,规范建议值较变分解法的计算结果偏大。通过与规范公式法计算结果及试验结果进行对比,验证了所提方法的合理性和准确性。研究结果为偏心上拔及高露头基础顶部作用水平荷载时基础抗拔承载力的计算提供参考。     

《东北地区1：150万大地构造相图》的编制

东北地区1：150万大地构造相图是2018年出版的一份区域性大地构造图.该图依据不断积累和丰富的基础地质资料,将大地构造理论研究与综合应用汇总和集成,是东北地区科技创新成果和技术方法进步转化应用的重要体现.此次编图以板块构造理论和大陆动力学思维为指导,以多岛洋、弧-盆系发展演化观点为切入点,运用大地构造相分析方法,研究东北地区地壳形成、演化历史,以及大地构造环境及其与成矿作用的时空关系.较系统地阐述了东北地区的岩石构造组合、建造构造与构造演化阶段的宏观背景.     

电测深视电阻率微分在水文物探工作中的应用

本文通过对野外实际水文电测深曲线的微分;即得到了反射系数K,通过对反射系数曲线的分析、推断;从而达到寻找地下水资源之目的。作者通过多年的野外工作实践,选出具有代表性的电测深曲线来论述了视电阻率微分曲线的实际应用效果。也为寻找地下水的方法应用得到了发挥。     

单向聚束质子激发X射线研究超导材料合成中的重力效应

采用质子激发Ｘ射线（ＰＩＸＥ）分析技术,以能量为２．０ＭｅＶ的质子束为激发源,利用单元四极磁透镜对带电粒子束的单向聚束本领,对超导材料样品ＣａＳｒ２Ｂｉ２Ｃｕ２Ｏ８进行了扫描ＰＩＸＥ分析,获得了其中元素Ｘ射线强度的垂向分布数据。在没有质子数数据参数的情况下,针对这种样品组成已知的特殊性,采用了内标迭代定量分析方法,获得了各元素的垂向浓度分布结果。强度和浓度数据均表明,元素Ｃａ主要分布在样品的顶部表层,证明人们关于超导材料合成过程中存在重力效应影响的推断是正确的。     

南海北部珠江口盆地珠一坳陷西江凹陷与陆丰凹陷差异裂陷过程定量分析

西江凹陷和陆丰凹陷均位于南海北部珠江口盆地珠一坳陷,前者盆地结构为两条NE向铲式边界断层控制的近对称地堑,后者表现为6条弯曲主干断层控制的“两洼夹一隆”构造格局。文章运用三维地震资料,在盆地结构、断裂系统描述的基础上,选取了两个凹陷共8条地震—地质剖面进行平衡剖面恢复,计算两幕裂陷阶段盆地伸展量、拆离深度等定量参数,并据此分析二者差异裂陷演化过程及与区域构造演化之间的联系。两个凹陷在新生代均经历裂陷一幕、二幕以及裂后拗陷阶段,其中每幕裂陷又可细分为早、晚两个亚幕。西江和陆丰凹陷的裂陷演化具有时空差异性。从裂陷一幕到二幕,二者伸展量都具有随时间减小的一般特征,其中西江凹陷的伸展量随时间持续减小,在裂陷二幕晚期仍具有较大伸展量,而陆丰凹陷在裂陷二幕早期伸展量略有升高,但在晚期伸展量急剧减小,其减弱程度远大于西江凹陷。两个凹陷的拆离深度都具有随时间逐渐加深的特征。在裂陷一幕早、晚亚幕,陆丰凹陷的拆离深度略大于西江凹陷。在裂陷二幕早、晚亚幕,西江凹陷的平均拆离深度由约8 km增长至9 km左右,而陆丰凹陷的平均拆离深度由约8 km跳跃式增长至约35 km。盆地的几何结构、断裂系统以及伸展量和拆离深度变化特征均反映陆丰凹陷在裂陷二幕晚期受热沉降作用或提前结束裂陷阶段,而西江凹陷在裂陷二幕之后结束裂陷作用。研究区的裂陷阶段自东向西逐渐结束可能受控于东北次海盆的扩张及南海的自东向西渐进式扩张。区域板块构造演化提供了珠江口盆地沿其轴向向SW方向伸展作用增强的差异伸展环境。该研究所揭示的盆地裂陷演化差异性对认识珠江口盆地的裂陷时限的时空分布和差异裂陷演化都具有重要的意义,也对认识南海北部大陆边缘裂陷过程提供重要的定量数据约束。     

Deep structure of the Danilovskii graben in Western Siberia: A geological interpretation of the density models

Gravimetric modeling is conducted for the Triassic Danilovskii graben. The model region may be an etalon for all of Western Siberia because of the nearby Danilovskoe and Severo-Danilovskoe oil deposits and representative geophysical and drilling data. The correctness of the gravitation model was checked by the magnetic model of the graben constructed on the basis of the gravitation model; the difference between the measured and model anomalous magnetic fields is less than 5%. The density models of the graben have shown that rocks with a significantly excess density of 0.3 g/cm³ and higher, which probably represent the Triassic mantle diapir, should be located under the axial part of the graben. Rhyolites, forming small irregular bodies on the geological map of the basement, are combined into the common lopolith-like subvolcanic body at depths. The graben is flattened toward the north, which explains the previously unclear presence of Carboniferous shales among the Triassic rocks.