改进的各向异性标准化方差探测斜磁化磁异常源边界

针对存在强剩磁作用磁化方向不明的磁异常,本项研究探索直接处理斜磁化磁异常的识别,提出了基于磁力梯度张量模的各向异性边界探测方法.首先利用各向异性尺度改进了各向异性标准差的核函数,突出各向异性高斯函数的作用;结合磁力梯度张量模来消弱斜磁化的影响.数值实验模拟了一组复杂磁异常模型,在斜磁化条件下分析该研究方法的边界探测效果.实验表明：改进方法,即磁力梯度张量模的各向异性标准化方差,它可以探测非垂直磁化磁异常的磁源边界;同时指出,改进方法比基于三维解析信号振幅的各向异性标准化方差对磁化方向的依赖性更小.将该方法应用于中国西部某磁铁矿集区的精细探测,在非垂直磁化条件下对实测磁异常直接进行边界探测,获得了较为理想的处理结果.     

基于奇异谱分析的重磁位场分离方法

奇异谱分析是一种近年兴起的时间序列分析方法,它利用降秩原理实现信号分离.该方法将数据空间投影到不同特征的子空间中,并用奇异值来表征这些子空间的性质,最后通过截取奇异值实现数据的重构.重磁位场分离可以看成一种多信号叠加的分离问题.不同特征的重磁异常具有不同特征的奇异谱,这是奇异谱分析用于解决位场分离问题的应用基础.本文通过建立理论模型,分析重磁异常的奇异谱特征,得出适用于重磁位场分离的最优参数选择方法,并与传统方法进行比较.对比发现,无论是横向叠加模型、垂向叠加模型还是斜向叠加模型,奇异谱分析都具有很好的分离效果.最后,将奇异谱分析用于鄂东南某矿区的重力资料处理中,实现弱异常的识别和分离.     

各向异性标准化方差计算重磁源边界

在重磁源边界定位方法中,传统的梯度方法易受干扰的影响使计算的边界混乱,而且在弱异常处由于叠加异常的影响很难识别场源边界.本文首先利用坐标旋转构造了各向异性高斯函数,提出了各向异性标准化方差计算重磁源边界的方法.理论分析与模型实验详细阐明了该方法的数学含义,并通过干扰分析验证了方法的稳定性与有效性,结合中扬子地区航磁异常...     

基于重磁不同阶比值的场源相关成像法研究

重磁异常相关成像法是一种快速确定场源位置的有效方法,其相关系数极大值表征地质体中心位置.现有方法需已知地质体构造指数,本文提出重磁不同阶梯度比值的相关成像方法,可有效去除构造指数的影响,并讨论不同组合梯度比值的应用效果.对于磁异常数据,考虑到剩磁的影响,将采用解析信号及其梯度的比值来获取地质体的分布.通过理论模型试验,证明梯度比值相关成像法可以确定地质体中心位置,也具备良好的抗噪性.此外,解析信号二阶垂直梯度与解析信号比值的相关成像结果最稳定,精度和分辨率最高,为了降低噪声的干扰,在二阶及以上导数计算时采用Laplace方程来完成.将本文方法应用于埃及Hamrawien地区的实测磁数据的解释,反演获得地下异常体的深度在680 m和808 m.     

华北克拉通中东部基底构造单元的重磁特征

系统收集并重新处理了华北克拉通中东部的重磁资料,利用处理结果,结合近年来华北克拉通前寒武纪结晶基底构造研究的进展,重新将华北克拉通中东部划分为2个一级重磁异常单元和7个二级重磁异常单元;重点描述了7条分划性断裂的重磁特征,特别指出中国东部重力梯度带正是华北克拉通中部带的集中表现,而郯庐断裂带和兰考～聊城～盐山～台安-大洼断裂带是燕山期陆内不同刚性块体调整的重要边界,所以也是重磁特征的变异带．据此,对华北克拉通断裂与构造单元的重磁异常特征赋予了新的地质意义．研究表明,华北克拉通现今的地球物理特征能够反映结晶基底构造,其原因是华北克拉通现今构造格局是中新生代构造继承结晶基底构造的结果．     

重磁场二维希尔伯特变换——直接解析信号解释方法

通过分析解析信号概念,指出目前重磁场解析信号事实上是重磁场梯度解析信号.在借助解析信号分量满足二维希尔伯特变换关系的基础上,提出重磁场直接解析信号的概念,并阐述重力异常及化极磁异常希尔伯特变换——直接解析信号的含义,并给出基于直接解析信号对位场增强的四种处理方法:直接解析信号模、水平分量模、改进Tilt angle和改...     

大地电磁信号统计特征分析

大地电磁测深法(MT)中,以往基于功率谱的各种处理方法,对MT信号的统计特性设定了许多前提条件,如信号应具有高斯性、线性和最小相位性等特征.如果实际信号并非如此,则处理结果存在以下几个问题:①对于非线性、非高斯信号,不能充分获取隐含在数据中的信息;②若信号不仅是非高斯的而且还是非最小相位的,所得到的处理结果反映不出原信号的非最小相位的特点(姚天任,孙洪,1999;李宏伟,程乾生,2002;Nikias,Petropulu,1993;张贤达,1996).因此,有必要对MT信号特征作系统深入地分析.否则,则无法判断基于传统功率谱方法处理结果的可信度,从而给MT的实际应用带来许多无法预知的后果.     

不同数据用于欧拉方程的模型计算

在欧拉反褶积方法的研究中,过去常直接用原始位场异常值及其导数进行反演,由于数据的局限性,有时导致反演结果的发散.为改善反演结果的收敛性,本文中采用了垂直导数、水平导数及解析信号作为源数据进行欧拉反演.(1)推导了重、磁异常不同数据类型的欧拉方程;(2)找出了重、磁异常不同数据类型的欧拉方程之间的联系和差异;(3)通过模型计算比较,证明用导数或解析信号进行欧拉反演计算,可改善反演效果,提高反演结果的收敛性.     

21世纪重力与磁法勘探的展望

对21世纪重力与磁法勘探的仪器，数据处理技术，解释理论与方法，应用领域等方面的发展方向进行了分析与展望，发展航空标量，矢量，梯度重力测量和航空全梯度磁力测量，三分量磁力测量，提高综合信息采集能力；开展卫星重磁测量，综合卫星，航空，地面重磁测量资料研究地球结构与构造；发展高精度数据处理技术；重磁异常弱信号的提取，不同深度重磁异常的划分，低纬底变倾角化磁极以及位场面延拓；发展复杂条件下三维重磁场多参数综合反演可视化技术以及快速自动反演技术；探索磁性多参数的应用新领域，充分发挥磁法在环境污染调查中的作用并开拓应用新领域。     

南海重磁异常特征及火成岩分布(英文)

南海火成岩油气藏具有广阔的勘探前景,综合利用地球物理方法圈划与识别火成岩体、研究火成岩分布是火成岩油气藏研究的基础。针对南海重磁场特征,采用低纬度、变倾角化极技术进行了磁异常化极处理,利用优选延拓方法实现重磁异常分离并提取南海海域浅部火成岩重磁异常信息,利用磁异常三维相关成像给出南海火成岩的三维空间等效分布,在重磁梯度突出局部异常边界信息的基础上,通过梯度加权的重磁相关分析勾画不同类型火成岩的平面展布,火成岩的分布特征显示出受地壳深部结构及断裂构造的控制与影响。     

Use of non-linear filtering for the regional–residual separation of potential field data

Regional–residual separation is essential in gravity and magnetic data interpretation and a variety of techniques have been proposed. Graphical determination of the regional allows geological information to be taken into account. Upward continuation can be used to obtain the regional field either empirically or using some hypothesis about the geology. In some cases, a matched filter can be designed and used to separate deep and shallow sources. Simple low pass filtering has also been used but without much success. Here we propose to use a non-linear filter approach to remove gravity and magnetic anomalies smaller than a given width. This technique attempts to mimic the graphical separation method. The results from synthetic models are presented as well as the results from a case study in eastern Canada and compared to regional gravity and magnetic anomalies obtained by other techniques. Contrary to the regional fields obtained by upward continuation, non-linear filtering does not have any physical meaning. However, its main advantage is that it gives a regional component of the gravity or magnetic field similar to the one obtained from a graphical separation.     

Gravity and magnetic investigation on the distribution of volcanic rocks in the Qinggelidi area,north‐eastern Junggar Basin (north‐west China)

A detailed investigation on the location of magmatic intrusions in the Carboniferous strata of the Qinggelidi area, north‐eastern Junggar Basin, is presented based on the interpretation of gravity and magnetic data constrained by petrophysical data, seismics and surface geology. The wavelet multi‐resolution analysis based on the discrete wavelet transform is adopted to the regional‐residual separation of gravity and magnetic anomalies. A power spectrum analysis is applied to estimate the source depths corresponding to different scales. A comparative analysis on the characteristics of local gravity and magnetic anomalies improved our understanding of volcanic rock distribution in the Carboniferous strata. Generally speaking, in total 75 anomalies are recognized, among which 23 are inferred to be the responses of basalts, diabases and andesites with high density and strong magnetization. Twelve anomalies are assumed to be caused by andesites, rhyolites and volcanic breccias with medium‐low density and high magnetization. There are still five anomalies that are believed to be generated by volcanic tuffs with low density and weak magnetization. Lastly, four cross‐sections in 3D gravity and magnetic modelling are displayed to provide a more thorough image of volcanic rocks in our study area.     

非均匀物性条件下多尺度窗口修正法换算磁源重力异常及在寻找DSO的应用

DSO(Direct Shipping Ore,直运块矿)是一种高品位的富铁矿.在加拿大拉布拉多(Labrador)地槽谢菲尔威利(Schefferville)铁矿成矿带,含铁建造苏克曼(Sokoman)组地层全铁含量低、具高密度、强磁性,能够引起高重力异常与高磁异常;而风化淋滤后富集的赤铁矿和针铁矿等(也称DSO)全铁含量高,具高密度、无磁性,仅能够引起高重力异常.采用一般的滤波方法不能提取DSO的重、磁异常.本文采用基于泊松(Poisson)公式的磁场换算磁源重力异常(pseudo-gravity anomaly)方法,由磁场换算磁源重力异常,再与实测重力异常对比,得到纯粹由高密度、无磁性的DSO产生的剩余重力异常,对剩余重力异常采用密度成像与2.5D反演方法解释DSO.泊松公式虽然提出时间很长,但迄今为止仅仅用在资料解释中的定性分析,本文推导并实现了密度磁性非均匀条件下经典泊松公式的形式与实现过程,提出了多尺度窗口滑动线性回归修正的磁场换算磁源重力异常方法,使该公式的数学原理能够对重、磁异常的反演解释定量化.最后本文将多尺度窗口滑动线性回归修正的换算磁源重力异常方法用于加拿大拉布拉多地槽谢菲尔威利铁矿成矿带铁矿勘探,较好地解决了寻找高密度、无磁性DSO的问题.     

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力垂向识别能力研究

重、磁勘探具有效率高、成本低、工作范围广等优点,已在地球物理勘探中得到了广泛应用.前人大多在不考虑重、磁勘探观测精度的条件下进行了垂向识别能力的研究,但在考虑重、磁观测精度条件下,重力（重力异常、重力张量）与磁力（磁力异常、磁力三分量、磁力张量）对孤立异常的垂向识别能力如何则需要进行深入的理论研究.本文从重、磁场正演理论出发,以球体（点源模型）和无限延伸水平圆柱体（线源模型）为例,考虑给定观测精度条件下,以重力和磁力幅值大小与观测精度的关系来研究垂向识别能力,从而消除了背景场的影响,提高了研究结果的可靠度.通过研究表明,对于孤立异常,重力张量在浅部一定深度内比重力异常的垂向识别能力强,该深度与重力异常和重力张量观测精度的比值成正比;垂直磁化磁力张量在浅部一定深度内比化极磁力异常的垂向识别能力强,该深度与磁力异常与磁力张量观测精度的比值成正比;磁力在浅部一定深度内比重力的垂向识别能力强,该深度与地质体的磁化强度和剩余密度比值、重力观测精度和磁力观测精度比值成正比.通过重力和磁力垂向识别能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.     

重力异常分离的小波域优化位变滤波方法

在重力异常分离中,频率域滤波分离方法是以全局数据频谱特征设计针对性的滤波器实现的.滤波器参数与空间位置无关,因此无法针对局部数据频谱特征动态调整滤波器参数.针对该局限性,在小波域滤波理论和优化滤波方法的基础上,本文研究提出了小波域优化位变滤波法,该方法具有空间变化滤波能力,在不同空间位置实现不同的滤波器特性,从而能实现局部数据频谱与全局数据频谱存在较大差异的重力异常分离问题.理论模型数据分离实验结果表明,在局部数据频谱与全局数据频谱差异较大的情况下,该方法相对于Butterworth滤波和优化滤波等方法具有优势.最后,用一个实例进行检验计算,体现了所提方法技术的效果和应用前景.     

Precambrian plate tectonics: The midcontinent gravity high

Examination of the shape of the midcontinent gravity high of central North America has led to the hypothesis that the Keweenawan rift system that caused it is the result of plate tectonic interaction. A numerical test has been carried out on the width and postulated transform fault offsets of the gravity high. The exactness of fit to a plate tectonic geometry implies that the continental lithosphere behaved as rigid plates during the Late Precambrian, about 1.1 by ago. This exactness of fit also suggests that the total amount of separation on the Keweenawan rifts is equal to the width of the gravity high. Gravity modelling studies bear out the plausibility of a major amount of rifting, up to 90 km under central Lake Superior. The midcontinent gravity high may represent an intermediate stage of continental rifting, since similar gravity highs and strong associated magnetic anomalies are found on the modern rifted margins of the Atlantic Ocean.     

中国东北地区剩余重磁异常特征与地质构造及成矿带的关系

在分析中国大陆宏观格架、全国布格重力异常和东北地区1:50万剩余重、磁力异常的基础上，结合东北地质及构造演化史，分析了东北剩余重磁异常特征，并探讨了剩余重磁异常特征与地质构造的关系.总结了与成矿有关的剩余重磁场特征，说明了剩余重磁异常可在刻画地质构造、断裂分布、地层分布及成矿带方面提供重要的参考信息.     

东海陆架盆地及其周边海域地质、地球物理场特征

分东海陆架盆地及其周边海域的重、磁场特征、对研究区域的地球物理场资料进行了小波变换与多尺度分布与计算，计算了研究了海域重，磁资料的1－4阶小波变换逼近、细节、根据分析与计算可知，在东海陆架盆地及其周边域，重、磁异常的主要特征没有内陆盆地那样明显，但盆地内的绝大部分地区均位于异常相对缓变区，在盆地内部有时有局部异常的圈闭及剧变区，但总的特征为缓变的，而周边区域多为相对剧变区，但也存在局部区域的缓变, 、磁场特征表明，盆地基底相对盆地周边区域主要由密度较大，磁性中的岩石组成，因此盆地中部以高正磁异常为主，布格重力异常 对周边地区高，东海陆架盆地及其周边海域的重力场的主要走向为NNE向，局部重力异常较为平缓，磁异常走向没有重力异常明显，但主要也为NNE向，重、磁场的分布特征表明，东海陆架盆地及其邻域的地质构造为大陆架构造的延伸。     

An integrated geodynamic model of the Nankai subduction zone and neighboring regions from geophysical inversion and modeling

I investigate large-scale deep crustal structures of the Nankai subduction zone and neighboring region using regional magnetic and gravity anomalies, heat flow measurements, and earthquake hypocenters. It is found that ages, dip angles, and geothermal states of the subducting slab have direct influences on mantle wedge serpentinization. The weakest serpentinization observed in the Nankai forearc region is associated with the youngest downgoing plate of the Shikoku Basin. Conspicuous gravity anomalies identified in the forearc region are coincidental spatially with magnetic anomalies after the reduction to the pole, a mathematical procedure that helps relocate magnetic sources and boundaries, and allows us to more easily interpret magnetic data. It is argued that these patches of magnetic and gravity anomalies are caused by the same sources of anomalous density and magnetization, and are linked directly to preexisting structures such as magnetic anomalies and their boundaries in the subducting oceanic crust. Since the gravity and magnetic anomaly patches are found to be closely related to interplate seismogenic behaviors in the Nankai subduction zone, I suggest that major magnetic boundaries in the Shikoku Basin are likely weak places for slab tears that trigger seismic segmentations along the subduction zone.