基于GIS的区域重磁空间信息集成研究

根据区域重磁场的特点,利用其水平一导峰谷值线可确定异常体的线性构造,垂向二阶导数可确定异常体的环形构造的基本原理,在计算机上自动完成重磁数据处理及成图;并基于GIS"空间分析"功能对图形进行模式识别;实现区域重磁构造的自动提取与空间信息的自动集成.通过对我国东昆仑1:100万重力资料的实际应用,表明其结果具有实用性,其信息集成技术可用于改造以往计算机成图并借助透明纸叠置的人工重磁资料解释工作模式.     

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。     

扩展的倾斜角和倾斜角总水平导数方法

为了突出显示重磁场中地质体分布、断裂构造特征等信息,使图像显示错落有序、层次分明、清楚直观,有利于解释人员从不同角度认识重磁场异常特征.本文通过分析倾斜角概念,根据反余切函数特性,提出了扩展的倾斜角(iTdr)和倾斜角总水平导数(iTdr_Thdr)方法,来增强重磁异常信息,突出异常形状特点,以便于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该方法简单、实用、具有较好的识别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实际意义.     

位场异常分离的递减半径迭代法

本文提出了位场区域-剩余异常分离的空间域递减半径迭代法.由给定半径的圆周上八点位场值的算术平均导出一个新的八点圆周平均公式,它是一个由重磁数据计算区域异常的滤波器.该滤波器的传递函数有一主瓣和多个旁瓣,且半径越大,旁瓣越多,滤波器特性越差.由从大到小不同半径对应的传递函数的连乘积构造了递减半径迭代传递函数,它以大半径为参变量.递减半径迭代传递函数类似低通滤波器,其截止波数与大半径成反比.由递减半径迭代传递函数,给出空间域分离区域异常的递减半径线性迭代法,由重磁数据减去区域异常求得剩余异常.进一步,通过构造非线性修正系数,把空间域递减半径线性迭代法中线性迭代公式变成非线性迭代公式,得到空间域递减半径非线性迭代法.重磁理论模型及安徽泥河铁矿重磁资料的试验表明,空间域递减半径非线性迭代法可有效地压制假异常和高频干扰以及减少异常畸变,并能有效地分离出区域异常和剩余异常.     

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.     

鄂尔多斯及邻区航磁异常特征及其大地构造意义

本文通过对航磁异常资料进行向上解析延拓、垂向不同阶导数及磁性体边界确定新方法等处理，并结合地震震中分布对鄂尔多斯块体及邻区不同深度场源磁异常特征加以分析研究.结果表明，鄂尔多斯块体虽具有整体刚性的特征，但其内部也存在非均质性；块体东缘的华北克拉通地区经后期改造，产生近SN向的基底软弱带；青藏高原地壳缩短增厚的同时，其东北缘下地壳韧性物质分别沿秦岭、祁连两个软弱带向周缘塑性流动，而且青藏高原巨大的NE向挤压应力造成鄂尔多斯块体逆时针旋转；鄂尔多斯块体及其边界多样化的构造特征反映了不同刚性程度的地质体在外部不同应力作用下产生了显著差异的地质构造形态，这种构造形态具有继承性和叠加性.     

塔里木盆地航磁场分析与磁源体结构

本文研究塔里木盆地区域磁异常图的反演及磁源体结构.由于众多异常的叠加和反演固有的多解性,区域磁异常图的准确解释是非常困难的.三维欧拉反褶积是一种确定地质体位置和埋藏深度的自动定量反演方法,比较适用于计算区域磁异常源的埋藏深度.由于大型克拉通沉积盆地地层具有上新下老的规律性,将磁异常源分解为三个深度层次,圈定它们各自的分布区域,便可将它们与形成的地质作用及时代联系起来,为准确解释区域磁异常图提供可靠的依据.本文应用三维欧拉反褶积反演方法,计算出的塔里木盆地深度为2~5 km、5~10 km、10~20 km三个等级的磁异常源,它们与形成的地质作用及时代分别为: 中生代构造运动,海西期玄武岩侵位和太古代结晶基底的变质作用;圈定了它们各自的分布区域.     

南极大陆及其周缘海域重、磁异常特征及区域构造分析

许多国家和组织在南极地区开展了大量的重、磁调查工作,并依据调查成果开展了区域地质构造等相关学科的研究,而中国此方面调查和研究工作很少.本文收集了南极地区最新的重、磁异常数据,首次对其进行了重、磁异常对应分析处理,详细描述了重、磁异常特征及对应分析特征.在此基础上,对区域构造进行了初步分析和解释,指出了东南极克拉通存在东、西深部构造差异,并对几个深大断裂进行了划分,探讨了东南极太古宙陆核的分布,对西南极及其周缘海域岩浆岩分布进行了初步划分.     

京津及周围地区区域磁异常和地壳磁性层变化的讨论

本文对提取区域磁异常方法作了讨论。在对京津及周围地区航磁资料进行了一系列向上延拓基础上,提出区域磁异常可区分为上部区域异常及下部区域异常。它们分别与地壳的上、下磁性层对应。文中根据上部区域磁异常,对前寒武纪变质基底作了构造分区。根据下部区域磁异常,推测地壳下部磁性层受后期的中、新生代岩浆作用的影响很大。同时又探讨了第三类深部区域异常,推测其可能是莫霍面隆起所致     

柴达木盆地航磁资料微弱信息增强技术研究及在线性构造识别中的应用

目的利用重磁异常数据微弱信息增强技术识别线性构造的方法,并介绍其实现过程.方法文中提出了一种梯级带滤波增强非线性滤渡技术与Tilt梯度及其水平导数的有效结合,增强放大微弱信息再识别提取线性构造,利用数字图象显示技术成图.结果识别出柴迭木盆地线性构造多条,分析对比柴达木盆地区域地质构造资料及重力解释成果,具有较好的吻合性.为深入研究该地区线性构造、成矿特征、寻找勘探靶区补充了新的证据.结论该方法提取了区域航磁异常资料中的微弱信息,弥补传统方法的不足,对断层边界及异常的边界划定更为准确.梯级带滤波增强技术与Tilt梯度及其水平导数相结合取得良好的解释效果.     

位场解析信号振幅极值位置空间变化规律研究

通过对单一边界、双边界、多边界以及点(线)质量模型重力异常解析信号振幅和重力异常垂向导数解析信号振幅的极值位置空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数解析信号振幅和化极磁力异常解析信号振幅的极值位置相同,且与重力异常解析信号振幅的极值位置空间变化规律相似.利用位场解析信号振幅极大值位置能够准确识别单一直立边界地质体的边缘位置,但不能准确识别其它任何形体的边缘位置,其识别结果的偏移量大小随地质体的埋深、水平尺寸以及倾斜程度等变化.虽然重力异常垂向导数解析信号振幅比重力异常解析信号振幅的峰值更加尖锐、横向识别能力更强,其极大值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,但均受地质体埋深的影响较大;随着埋深的增加,位场解析信号振幅的极大值位置会快速收敛到形体的"中心位置",其轨迹类似"叉子状";且对多边界模型会出现"极大值位置盲区"而无法识别其边缘位置.通过这些理论研究表明,位场解析信号振幅只能识别单一边界地质体的边缘位置;而不宜用来识别多边界地质体的边缘位置,但可以用来识别多边界地质体的"中心位置".     

APPLICATION OF 3D HIGH PRECISION GRAVITY METHOD TO THE EXPLORATION OF DEEP BURIED HILL

Due to the influence of volcanic rock or weathering crust coverage, the quality of deep seismic data is often not reliable and it is difficult to identify small deep buried hill structure beneath the cover. However, the gravity exploration technology can use the remarkable density differences between the object and the overlying strata to identify this special geological reservoir. Although recently several rounds of seismic exploration have been carried out in Raoyang depression, Huabei Oilfield, North China to determine the existence of Hu 8 north deep buried hill, whether the buried hill really exists or not as well as its scale is still in controversial. In this paper, based on the information of seismic data and formation density, deep processing of 3D high precision ground gravity data has been carried out for 3D forward and inversion computation. The dimensional gravity forward calculation results show that the density of the deep anomaly body forms a relatively low gravity anomaly in the earth's surface. By using the potential processing method of vertical second derivative, and sliding filtering, the residual anomaly is separated from regional or background field, which illustrates the existence of a local high gravity anomaly at Hu 8 north area. According to the amplitude of residual gravity anomaly and formation density difference modeling, through a number of 3D forward calculations and 3D inversion of gravity data, the existence of Hu 8 north buried hill and its possible scale are basically determined. The results prove that the 3D high precision gravity method is effective in determining the deep buried hill structure in case that seismic data is not reliable.     

利用重力异常匹配技术实现潜艇导航

潜艇的惯性导航误差是随时间积累的,利用重力异常数据进行辅助导航可以对惯性导航的漂移误差进行校正.首先利用2′×2′重力异常数据库作为基础信息,结合Kalman滤波算法对某区域进行了模拟计算,模拟过程采用了增益系数和信息更新序列的新方法进行Kalman 滤波的处理,结果表明在重力异常变化幅度较大的地区,重力异常可以进行潜艇的辅助导航.     

欧拉反褶积与解析信号相结合的位场反演方法

由于解析信号具有不受(二维)或少受磁化方向影响,能够较好反映磁性体边界的特性,因此受到人们的重视.欧拉反褶积法可以确定场源的位置和深度以及形状因子,具有较强的适应性.因此前人提出将二者相结合的方法.针对前人提出的方法中存在受高频干扰严重的问题,本文提出低阶的欧拉反褶积与解析信号相结合的位场反演方法.本方法在反演中只需计...     

利用小波多尺度分解研究郯庐断裂带苏鲁段构造

本文利用小波多尺度分解技术对位于苏鲁地区郯庐断裂带的布格重力异常资料进行了场源分离,同时结合功率谱并与地质构造环境相联系,深入研究了郯庐断裂带苏鲁段的地壳深部空间展布.研究发现在布格重力场和区域场中郯庐断裂带苏鲁段总体表现为一条明显的重力异常梯级带,而这条梯级带又具有分段性排布的特点;在局部场中反映莫霍面深度的5阶小波变换细节的重力梯度带边缘和大的构造带边界基本吻合;麦坡地震断裂带至今仍然活跃着.     

EFFECTS OF DATA ERRORS AND ACCURACY IN SECOND DERIVATIVE COMPUTATION BY RATIONAL APPROXIMATION*

The effects of systematic (constant) and random errors in the observed data have been investigated analytically for rational approximation method of computing second derivative involving a summation of the products of the averages of the gravity field with the corresponding weight coefficients, both in numerator as well as in denominator. A theoretical gravity anomaly over three spheres has been analyzed to demonstrate the high accuracy in the approximation. Since the sums of the weight coefficients in numerator and denominator are zero and one respectively, the regional gravity anomaly, even though approximated by a constant value over the entire area under computation, can produce substantially large error in the calculated derivative value. This is happening because of the contribution of the regional field in the denominator. Thus, inspite of the high accuracy in rational approximation, the method has limited application to field cases where a combined gravity field consisting of regional and residual anomalies is usually used. Master curves are presented for the constant and random errors by which a rough estimate of the percentage of error in second derivative computation can be made provided one has some idea of the magnitudes of the regional field and random error.     

重震反演中国东北地壳上地幔三维密度结构

本文利用重力和地震P波到时数据反演得到了中国东北地区地壳上地幔三维密度结构.与单一的重力或地震反演相比,重震反演一方面有效地克服了重力反演结果垂向分辨率低的问题,另一方面也提高了地震反演结果的可靠性.结果显示:中国东北地区的地壳及上地幔剩余密度异常分布与构造单元具有明显的相关性,造山带对应低密度异常,盆地对应高密度异常;区域内火山下方有明显的低密度体存在,可能是由于太平洋板块俯冲进入上地幔并部分滞留,在滞留板块深部脱水和软流圈热物质共同作用下产生了上涌岩浆,喷发后形成了火山.     

基于流动重力资料的平原地区深部构造解释

以河北省流动重力测点覆盖区域内邢台地区4条断裂为例,将卫星布格重力异常与实测布格重力异常进行对比,发现流动重力资料可更为详细地反映测点周围构造的空间分布特征,为精细刻画华北平原地区深部构造背景提供可靠资料。采用向上延拓方法,对实测布格重力异常进行处理,获得不同上延高度的布格重力异常图像,结合当地地震地质与构造资料进行分析,并对流动重力资料在构造解释上的应用前景进行展望,认为该方法可提高现有资料的利用价值,适合在流动重力测量地区推广。     

宜川—泰安重力剖面布格重力异常及归一化总梯度的构造意义

利用宜川—泰安剖面高精度重力观测及GPS测量结果,计算得到该剖面较为精细的垂向一阶导数梯度和布格重力异常归一化总梯度图像.结合前人相关研究结果,本文认为垂向一阶导数梯度主要反映浅部异常场源的位置和低密度地质体的特性.利用该梯度图像,对宜川—泰安剖面经过的7条主要断裂及其空间分布特征进行分析解释,并推测各断裂的可能埋深和性质.