小波二维分解与NVDR-THDR技术在太原盆地重力位场中的应用

重力位场是地下多个不同密度的地质体所产生的场的叠加,太原盆地由于覆盖层较厚,基底断裂构造复杂,单一的位场信息提取技术不能达到划分太原盆地构造断裂、确定覆盖层厚度及基岩埋深的目标要求。笔者通过综合应用小波分解细节变换功率谱研究及利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)技术对太原盆地1∶5万布格重力异常信息的提取,认为小波分解细节变换技术对确定太原盆地覆盖层厚度及基岩埋深有较大的帮助,得出太原盆地中心覆盖层埋深大于3km的结论;认为NVDR-THDR技术对太原盆地重力位场中断裂构造的识别能够取得较好的效果,圈定断裂构造18条。     

小波细菌的微分特征及其在重力场断裂分析中的应用

利用小波细节的微分特征对重力场进行断裂分析。理论分析和模型计算结果表明，小波细节具有水平一阶导数的特征，利用该特征对地质体边界的重力场进行小波变换，并结合频谱分析方法估算重力场小波的场源深度，由此可获得不同深度上断裂的空间位场及特征。与传统的向上延拓和求水平一阶导数来分析断裂的方法相比，该方法克服了向上延拓异常特征模糊化，使重力场的断裂分析更加准确和可靠。应用该方法分析了东秦岭地区的断裂分布。     

位场多尺度导数分析法识别线性构造-以新疆卡拉塔格地区重力解译断裂构造为例

本文介绍了一种新的地质体边界识别方法-位场多尺度导数分析法。在基本原理介绍及理论模型试验的基础上,对该方法在地质体边界识别中的有效性进行了论证。然后,利用该方法对新疆卡拉塔格地区1:5万重力数据进行了多尺度导数处理,识别出了不同尺度和走向的断裂构造,进一步证明多尺度导数分析方法能够对位场数据进行有效的分离和信息增强,进而识别出不同尺度场源体的边界。     

江苏茅山断裂带中段重力异常多尺度分析及其构造识别

采用小波变换多尺度分析,将茅山断裂带中段的重力数据分解为不同尺度的重力异常,用于研究该区的地质构造特征。小波变换多尺度分析可以将重力数据分解为不同深度的局部异常和区域异常,局部异常解释为浅部地质体引起,区域异常解释为深部地质体引起。基于此种地质解释,分析了不同深度地质体与重力异常的对应关系,并对产生异常的原因进行解释,推断出该区的主要断裂构造,并对已有研究成果进行修正。研究结果表明,断裂带中段的构造形式与重力异常之间有较好的对应关系。     

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。     

基于频率域磁异常转换的断裂构造划分判据

实践表明,利用磁异常可以较为准确的对断裂、区域深大断裂、褶皱等构造进行推断划分。实践中,通过对西藏某热液型铅锌多金属矿区实测的磁异常数据进行频率域垂向二阶导数和水平梯度模的转换处理,突出一些浅部地质体或边界引起的弱磁异常响应,结合实际地质情况和(35)T、垂向二阶导数、水平梯度模的断裂确定标志,推断划分了多条断裂构造,取得了较理想的效果。     

重力数据处理中几种断裂构造识别方法的组合应用

为了提高使用重力数据推断断裂构造的有效性,先以"田"字形小子域滤波法突出重力梯级带异常,再分别联合水平总梯度模、解析信号振幅及水平方向导数进行二次处理.通过理论模型试验,比较单方法及不同组合方法的处理效果,并将组合方法应用到金羊盆地实测重力数据的处理中,推断研究区的断裂构造格架.与地震剖面划分的断裂进行比对,证明了利用组合方法划分断裂构造的有效性.研究结果表明,已有断裂构造识别方法的组合应用能够更清晰地刻画地质体的边界,在应用重力数据推断断裂构造方面具有非常好的实用性.     

构造倾向识别的重力空间导数成像技术

笔者提出重力空间导数成像技术,来实现构造倾向的识别。根据不同高度重力异常水平导数极值点分布与构造倾斜方向的对应关系,可直观地显示断裂的倾向,且计算简便。理论单台阶和双台阶模型试验表明,重力空间导数成像技术能准确和稳定地获得断裂的倾向特征。由于本方法是利用上半空间重力数据的导数,所以模型试验结果具有较高的抗噪性。利用重力空间导数成像技术对松辽盆地重力异常数据进行断裂倾向识别,盆地北侧断层的倾向大多为NW倾,说明盆地构造的形成主要受控于西太平洋板块俯冲的作用,盆地南端部分构造表现为垂直倾向,这与后期西伯利亚板块的南向运动有关。     

基于反双曲正切的位场边界识别技术

通过分析倾斜角概念,提出利用反双曲正切函数特性对归一化的垂向导数进行变换处理,来识别重磁异常中地质体边界和提取地质体分布、断裂构造平面展布特征等信息。理论模型和实际资料对比分析表明,利用该方法识别重磁异常边界具有较好的效果和较高的分辨能力,能够获取丰富的地质信息,对识别地质体边界、划分大地构造单元、确定断裂带和地质构造走向等具有一定的意义。     

小波变换在位场资料去噪和位场分离中的应用

根据小波变换的原理,研究了小波阙值去噪方法和位场分离方法在某实测布格重力异常的应用及效果。多矩形棱柱体模型试验表明:选取合适的小波基和小波参数,可以更好地提取出重力异常中的有用信息,为下一步在实测重力数据中的应用提供理论基础。实测布格重力资料处理结果表明:基于小波变换的去噪方法和位场分离方法,能够较好地去除随机噪声,更好地区别出局部异常和区域异常,提高数据处理与解释中有用信号识别的精度。     

东昆仑东段深大断裂的新认识

青海东昆仑东段在地质上已划定有东昆中、东昆南、东昆北、布青山南缘、温泉-哇洪山等多条深大断裂构造.以东昆仑东段开展的10个图幅1:20万区域重力调查成果--布格重力异常为基础,依据窗口平均法、水平导数等数据处理方法提取的区域场及剩余场等丰富的重力异常信息,结合航磁异常等资料,对东昆中、东昆北等断裂构造的展布位置提出了新的看法,并根据重力资料新推断断裂构造12条,提出尖山-哈莉哈德山断裂为2个一级构造单元的分界,同时通过拟合布格重力异常长剖面的定量计算方法,获取了部分深大断裂构造在东昆仑东段的产状参数.     

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。     

小波分析在航空放射性谱数据处理中的应用

在航空放射性数据处理过程中引入小波分析技术,可得到较传统数据处理方法更为真实、理想的谱数据。研究结果表明:处理后的谱数据能准确识别主能量窗以外的航空放射性谱数据中所包含的微弱信息,从而获得有关研究对象的更多信息;在航空放射性环境测量中,能够正确有效地提取谱数据中低能谱的信息,提高对人工放射性核素的分辨能力。     

Quality Evaluation of Land Gravity Data in the Latest Global Gravity Database V23

In order to evaluate the quality of the land gravity data in the latest global gravity database V23, the authors chose the gravity data of eight blocks with a total area of 1 330 000 km² to compare and analyze, and these blocks involved seven countries, including the United States, Peru, Ireland, South Africa, Kenya, Australia, and China. Based on the free-air gravity anomaly data of the latest global gravity database V23, the authors obtained the calculated Bouguer gravity anomaly using the gravity correction methods within the pure spherical coordinate system in these eight blocks. Then, the correlation coefficients between the measured Bouguer gravity anomaly and the calculated Bouguer gravity anomaly were calculated by the correlation analysis method in these eight blocks. Finally, through comprehensive analysis of the features of these correlation coefficients and differences between the measured Bouguer gravity anomaly and the calculated Bouguer gravity anomaly in these eight blocks, the quality of the gravity data of these eight blocks was evaluated in the latest global gravity database V23. The results showed that the latest global gravity database V23, released by Scripps Institution of Oceanography, integrated a large number of the ground or airborne gravity data measuring in an earlier era, and the newly surveyed ground or airborne gravity data may not be integrated into the database. The quality of land gravity data is relatively high in the areas with a large number of older ground or airborne gravity data, otherwise it is low in the zones with a lower gravity working degrees.     

桂西地区重力场小波多重分解及地质意义

重力场包含了各种密度不均匀体的叠加效应.为了更好地划分重力异常,尝试利用具有多尺度分析功能的小波分析进行重力场的分离.通过对桂西地区重力场进行小波多重分解,分离出埋藏较浅、尺度较小的源体和埋藏较深、尺度较大的源体,反映了不同深度和尺度地质体密度的不均匀性,较好地圈定了构造盆地、深部隐伏岩体,并直观地显示了其产状变化特征.因此,利用小波分析进行重力场分解具有较好的效果,值得进一步推广使用.     

重力异常小波多分辨分析分解阶次的确定

分解阶次的确定是重力异常小波多分辨分析中的基本问题之一.以塔里木及天山地区布格重力异常数据为例, 通过讨论信号长度、小波母函数的支撑长度与分解阶次的关系, 以及对比分解结果与大地水准面异常的特征, 提出了分解阶次的确定方法.发现对于该重力异常数据, 使用bior3.5小波, 5阶小波分解细节可以避免小波母函数特征过多的干扰, 其结果与相应大地水准面异常特征比较吻合, 而6阶小波分解细节结果却与相应大地水准面异常特征存在较大差异.从信号处理和重力异常的地球物理意义两方面表明, 恰当的小波分解阶次为5阶, 更高阶次的分解结果并不合理.所使用的方法对重力异常小波分解阶次的确定是有效和易行的, 为小波分析在重力场数据处理中的应用, 进行了新的有益探索.      

Effect and Prospect of Basic Geological Survey Based on Airborne Gravimetry in China

The airborne gravimetry was an important leap and innovation in the world’s history of geophysical exploration. China's first test of the airborne gravity geological survey in the onshore-offshore transitional area of the western and southern part of the Bohai Sea was successful and effective in geology. Based on the airborne gravity data, and combining previous ground gravity, seismic and drilling data etc., we carried out the geological interpretation by forward and inverse methods. The result shows that the airborne Bouguer gravity anomaly was clear, the fracture interpretation was reliable, and the inversion depth of the main geological interfaces was relatively accurate. This airborne gravity geological survey not only filled the exploring gaps in the onshore-offshore transitional area, and realized the geological and tectonic junction between the sea and the land, but also discovered four local gravity anomalies, 11 fractures and three sags or subsags, and so on. The good geological effect of airborne gravimetry not restricted by terrain condition shows that it can be served as a new geophysical method in the exploration of complex terrain physiognomy area such as mountain, jungle, desert, marsh, onshore-offshore transitional area and so on, and has an extensive application prospect in China in the future.     

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。     

基于EIGEN-6C2重力场模型反演青藏高原地壳结构

重力数据是地下场源产生的重力场的叠加, 包含了地下从浅部到深部的丰富信息.高阶卫星资料的丰富为青藏高原深部构造研究提供了重要资料.基于EIGEN-6C2模型作为原始数据, 首先对青藏高原布格重力异常和均衡重力异常分别作1~5阶尺度分解, 得到不同尺度重力异常的分布特性, 探讨不同空间尺度反映的地壳构造意义.其次, 基于径向对数功率谱估计平均深度方法理论, 进一步研究1~5阶细节反映的场源深度.再次, 利用Canny算子的多尺度边缘检测识别和分析重力异常中表现不明显的断裂, 定位断裂在地表的位置, 识别青藏高原内部断块边界, 完成活动块体和次级块体的划分.最后, 对布格重力异常进行沉积层及岩石圈改正, 采用Parker-Oldenbarg三维位场反演法反演青藏高原莫霍界面起伏.