一种重力异常向上延拓高度最优化确定方法

向上延拓方法是重力异常分离中的重要方法之一，但在应用时如何定量地选取合适的延拓高度是一直以来存在的问题。本文针对该问题展开研究，提出一种基于二乘误差的曲率分析方法来定量地给出相对合理的延拓高度。该方法对观测数据进行相邻不同高度的向上延拓，并用二乘法估算相邻高度延拓值的二乘误差，在各相邻高度延拓值二乘曲线中存在一个曲率最大值，在这个点最大程度地使局部异常衰减并尽可能地保留区域异常，可近似视为最佳延拓高度。利用理论模型数据对所提出的方法进行了测试，表明该方法能够定性给出较合适的延拓高度，从而为实际应用中延拓高度的选取提供参考。     

优选延拓技术及其在中国布格重力异常图处理上的应用

从维纳滤波原理出发 ,应用多层格林等效层模型精确模拟实测重磁场的径向对数功率谱 ,实现了重磁场在频率域的优选延拓。通过理论模型实验 ,证实了优选延拓算子具有向上延拓时不过分衰减低频信号、向下延拓时不过分突出或压制高频信号的选择性功能。根据优选向上延拓可以保证低频成分不衰减的性质 ,能够较为精确地提取区域异常 ,进而分离出局部异常。利用优选向下延拓可以对指定波段放大 ,而对其他波段保持全通的特征可以实现对某一深度或尺度的局部异常有选择地增强。运用优选延拓技术对中国大陆布格重力异常进行了增强与分离处理 ,获得了基于最佳滤波原理计算的中国大陆区域重力异常、剩余重力异常和带通重力异常。为研究中国大陆表层的岩石物性结构及平面分布特征提供了新的资料 ,同时也说明了优选延拓技术具有广阔的应用领域     

青藏高原中部北北东向深部负磁异常带的成因及其意义

根据最新测量获得的青藏高原中西部航磁异常图 ,经不同高度向上延拓后 ,发现在测区东部 ,即青藏高原中部自柴达木向西南延伸的广大地区 ,出现一条极为明显的北北东向负磁异常带。从对航磁区域场的分析 ,并结合人工地震、重力计算莫霍面深度、热水活动、最新火山岩活动、地貌特征和天然地震活动等多种资料的解释 ,认为负异常带是由于深部热流沿北北东向上升引起局部岩浆熔融 ,使上地壳下部具有较高的地温 ,导致磁性层底部消磁作用的结果。与此同时也加快了青藏高原隆升的幅度 ,为高原形成和演化的研究提供了新的证据     

青藏市场中部北北东向深部负磁异常带的成因及其意义

根据最新测量获得的青藏高原中西部航磁异常图，经不同高度向上延拓后，发现在测区东部，即青藏高原中部自柴达木向西南延伸的广大地区，出现一条极为明显的北北东向负磁异常带。从对航磁区域场的分析，并结合人工地震、重力计算莫霍面深度、热水活动、最新火山岩活动、地貌特征和天然地震活动等多种资料的解释，认为负异常带是由于深部热流沿北北东向上升引起局部岩浆熔融，使上地壳下部具有较高的地温，导致磁性层底部消磁作用的结果。与此同时也加快了青藏高原隆升的幅度，为高原形成和演化的研究提供了新的证据。     

中国视密度图与大地构造单元

提出根据区域重力异常计算地壳表层视密度分布的方法。依据原观测平面异常与延拓到某一高度平面异常的差值场所具有的突出浅源异常、压制深源异常的特点 ,按维纳滤波原理 ,应用多层格林等效层模型精确模拟该差值重力场的径向对数功率谱 ,设计重力场在频率域进行异常分离的具有自适应性的优选延拓算子 ,实现垂向异常分离。利用重力场可看成由许多等效直立棱柱体叠加的原理 ,在频率域内 ,通过换算重力场的一次导数 ,计算出视密度的分布。用上述方法处理中国布格重力异常图 ,获得了中国地壳表层 0 10km剩余重力异常 ,并成功编制视密度图。比较表明 ,视密度的分布特征与大地构造单元及分区有较好的对应关系。地壳表层的岩石密度分布的获得 ,为中国的基础地质与构造研究提供了重要依据。     

海南岛高精度航磁特征与居里等温面深度分析

海南岛高精度航磁数据分析及其居里等温面反演,对于探究海南岛及其相邻的南海大陆边缘的深部热结构具有重要研究意义。本文通过对海南岛航磁异常数据的化极和上延处理,分析了岛内不同构造单元的磁异常特征及其空间展布。并在此基础上,利用功率谱法,反演计算出岛内区域居里等温面的深度分布,结合海南岛区域地质演化、大地热流值、莫霍面与岩石圈深度以及地震测深剖面等资料,获得了如下认识：① 海南岛航磁异常带主要呈现近东西向与北东向展布,近东西向磁异常带被北东向异常错断和干扰,揭示了近东西向构造带要明显早于北东向构造带。② 海南岛居里等温面深度变化于16 ~ 34 km 之间,平均深度为24 km,其中,琼北新生代火山- 沉积盆地居里等温面深度明显偏深,大致相当于本区莫霍面深度,最深可达35 km,相对应的大地热流值偏低。③ 琼中- 万宁与东方- 昌江褶皱造山区的居里等温面深度明显偏浅,最浅仅为16 km,明显低于本区莫霍面深度,对应较高的大地热流值。④ 综合本文与前人研究结果表明,海南岛岩石圈厚度为55 ~ 90 km,为典型的去根减薄的岩石圈,莫霍面的温度为600 ~ 900 ℃,局部异常高的莫霍面温度,可能与本区软流圈地幔置换古老岩石圈地幔提供了热量有关。     

闽东北地壳结构分析

根据武夷山吴顿-霞浦重力测量剖面反演结果。结合布格重力异常特征分析，闽东北地壳大体分为3层，其中上地壳厚度7km-13km，主要为花岗岩，沉积岩，变质岩类，中地壳厚度9km-11.4km，属中性岩类，下地壳厚度8.4km-13.2km，属基性岩类，总体表现为“二隆夹一坳”的特点，莫霍面深度为31.4km-27.6km。     

矿产预测中重磁异常变换的若干问题 三、向上延拓高度与研究深度的关系

由于向上延拓某个高度的重力或磁异常能反映这类异常区域成分的特征,在没有方法分离区域异常与局部异常的情况下,人们被迫将这种延拓后的异常作为区域异常,用来研究区域地质构造(包括深部的地质构造)。能否进一步发展这种作法,认为向上延拓高度h后的异常就反映了引起异常的物体在地下深度为h 处的情况?例如说,在地表两个不相连的异常(由     

利用地球物理场特征探讨陕西省深部构造

陕西省,尤其是秦岭地区处于中国南北构造和东西构造的交汇部位,是中国地壳五大块体中的青藏块体、塔里木块体、华南块体和华北块体的分界部位,其地壳结构和地质构造都十分复杂。因此,利用区域地球物理场对陕西省深部构造进行研究十分必要。一、方法上地幔与地壳之间存在着一个物质界面—莫霍洛维奇不连续面,简称莫霍面。它可引起相当可观的重力异常。因此,由区域重力异常,通过反演计算可以获得莫霍面的起伏变化和地壳视厚度值。按王懋基等采用的方法,本文用40×40公里网格计算平均重力异常,用     

南海海盆区莫霍面分布规律及其对深部钻探的意义

钻遇莫霍面是人类一直以来的梦想。深海海底是地球上离莫霍面最近的地方，目前有研究推测南海是世界上莫霍面深度最浅的海域之一，但缺乏足够的直接证据。深反射地震探测可以直接揭示岩石圈的构造形态，是莫霍面探测的重要手段。本文基于长达15000 km的深反射多道地震剖面的解释、处理、制图和分析，结合前人的研究，形成了南海海盆区莫霍面反射特征和空间分布的初步认识。① 南海东部次海盆南部早期经历了较快速扩张，岩浆供应充足，受扩张停止后岩浆活动影响较小，基底平坦，地质构造相对简单，同时洋壳地震速度结构不存在异常，且有较强的广角莫霍面反射波和可识别的地幔顶部折射波，具备莫霍面钻探的基本条件。② 南海海盆不同区域的莫霍面反射强度存在较大差异。其中东部次海盆莫霍面反射最为强烈且清晰，西北次海盆次之，西南次海盆仅有零星出现的清晰莫霍面反射且可信度不高。③ 识别南海海盆区莫霍面地震反射长度超过3500 km，首次形成了海盆区深度域莫霍面地震反射空间分布图。与重力反演的莫霍面深度相比，利用深反射多道地震计算的莫霍面深度细节更为丰富，并且可以在垂向上清晰刻画莫霍面的结构。整体上，南海海盆区莫霍面地震反射强烈和可信度高的区域中，深度较浅的区域之一是东部次海盆南部，最浅处仅约9. 5 km，其中水深4. 01 km，洋壳厚度仅5. 54 km。综合判断，东部次海盆南部是南海重要的莫霍面钻探备选区，这对南海莫霍面钻探选址具有重要意义。     

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离：以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。     

贺兰山深部构造及其对浅部构造的响应过程

根椐实测贺兰山地区二叠系、三叠系和侏罗系含煤地层热解数据及石英脉中包裹体测温发现贺兰山地区热演化程度整体水平较高,相对邻区而言,明显具有异常地热场的特征。在分析航磁ΔT化极图、重力上延5km、10km等值线图后认为该区并不存在磁力高,前人设想贺兰山下2~5km处发育中酸性巨型岩基造成该区地热异常的说法缺乏足够证据。并且在贺兰山地区重力上延3km、5km等值线图上存在明显的重力高,剩余重力异常、莫霍面深度和地温梯度图也显示贺兰山地区为一热异常的幔隆区,它明显有别于其他造山带区。因此,贺兰山地区的高热演化特征应是莫霍面的上隆引起的地温梯度升高所致。最后结合研究区玄武岩地质地球化学特征认为贺兰山及周邻地区莫霍面上隆是造成早中侏罗世以来的热事件的原因。     

Crustal density structure in the Spanish Central System derived from gravity data analysis (Central Spain)

Shallow and deep sources generate a gravity low in the central Iberian Peninsula. Long-wavelength shallow sources are two continental sedimentary basins, the Duero and the Tajo Basins, separated by a narrow mountainous chain called the Spanish Central System. To investigate the crustal density structure, a multitaper spectral analysis of gravity data was applied. To minimise biases due to misleading shallow and deep anomaly sources of similar wavelength, first an estimation of gravity anomaly due to Cenozoic sedimentary infill was made. Power spectral analysis indicates two crustal discontinuities at mean depths of 31.1 ± 3.6 and 11.6 ± 0.2 km, respectively. Comparisons with seismic data reveal that the shallow density discontinuity is related to the upper crust lower limit and the deeper source corresponds to the Moho discontinuity. A 3D-depth model for the Moho was obtained by inverse modelling of regional gravity anomalies in the Fourier domain. The Moho depth varies between a mean depth of 31 km and 34 km. Maximum depth is located in a NW–SE trough. Gravity modelling points to lateral density variations in the upper crust. The Central System structure is described as a crustal block uplifted by NE–SW reverse faults. The formation of the system involves displacement along an intracrustal detachment in the middle crust. This detachment would split into several high-angle reverse faults verging both NW and SE. The direction of transport is northwards, the detachment probably being rooted at the Moho.     

Geological interpretation of Bouguer gravity and aeromagnetic data from the Gobi-desert covered area,Eastern Tianshan,China: Implications for porphyry Cu-Mo polymetallic deposits exploration

In this study, Bouguer gravity and aeromagnetic data have been used to better understand the geology and mineral resources near the late Carboniferous-late Permian porphyry Cu-Mo polymetallic mineralization in the Chinese Eastern Tianshan belt, which is extensively covered by Gobi-desert. The reduced-to-pole (RTP) transformation of regional-scale aeromagnetic data shows that the porphyry Cu-Mo deposit is within a cluster of magnetic anomaly highs that overprint on a northeast trending magnetic gradient belt generally along the crustal-scale Kanguertag-Huangshan fault. The 10 km upward continuation transformation of both Bouguer gravity and aeromagnetic data indicates that the known porphyry Cu-Mo polymetallic deposits are located on the flanks of prominent gravity and magnetic anomaly highs. These anomalies are spatially correlated with the late Carboniferous-late Permian igneous rocks and in the Tuwu-Yandong mineralization district are centered over the granodiorite rocks genetically related to porphyry copper systems. In order to minimize interpretational ambiguities, a useful approach that is correlation analysis (CA) based on correlation coefficient (CC) given by gravity and magnetic data was employed to separate positively and negatively correlated anomalies features. The CA procedure is applied to 10 km upward continuation transformation of both Bouguer gravity and RTP transformed aeromagnetic data for mapping correlative magnetization and density contrast anomalies from deep sources, which may be associated with the porphyry Cu-Mo polymetallic mineralization. Five prominent CC positive anomalies have been found in the southern margin of Dananhu-Tousuquan arc. Those anomalies zones could be interpreted to reflect a late Carboniferous-late Permian magmatic belt that is favorable for additional discoveries of late Carboniferous to late Permian porphyry copper systems in north region of Eastern Tianshan.     

重力场向下延拓的三阶Adams-Bashforth公式法

重力场向上延拓是稳定且收敛的过程,而向下延拓是不稳定且发散的过程。为此,本文提出一种重力场向下延拓新方法。首先,对重力场及其垂向一阶导数向上延拓,得到不同高度的重力场垂向导数;然后,基于求解微分方程的三阶Adams-Bashforth多步法,推导出稳定的向下延拓公式;最后,为验证本文方法,将其分别应用于模型数据和实际数据。理论模型试验及误差曲线表明,相对于经典下延方法——傅里叶变换下延法和积分迭代下延法,新方法三阶Adams-Bashforth公式法下延过程稳定,边界效应不明显,下延深度可达5倍点距,下延结果与真实值的相对误差更小,结果更准确。将本文方法应用于加拿大某区实测航空重力数据,得到有效且准确的下延结果,能够识别和圈定一些细小异常特征。     

MATLAB programs for the synthetic models

The separation of residual gravity anomaly from regional gravity has considerably been studied for many years in gravity explorations. In addition, it is considered as a critical step in gravity data inversion. Some techniques have been developed for regional–residual anomaly separation both in space and frequency domains. One of these techniques for computing the regional anomaly is nonlinear filtering. In this paper, some techniques such as low-pass filtering, Butterworth, upward continuation, and nonlinear filtering are used to on synthetic gravity data in present of random noise and noise free for the purpose of residual–regional anomaly separation. The obtained results of techniques are compared with each other. The results have shown that separation methods are so efficient where synthetic models are located in shallow depth. Moreover, it is found that in comparison with other separation techniques, nonlinear filtering is more efficient in residual–regional anomaly separation and upward continuation technique is more efficient than Butterworth filter and low-pass filter. In addition, all of the obtained results have shown that Butterworth and low-pass filters are the same.     

用解析延拓求取剩余磁异常来圈定浅部隐伏磁铁矿脉

剩余磁异常求取是一种对磁场强度进行化极,解析延拓后提取浅部磁性介质异常的高通滤波方法。对于处于强磁性围岩的磁铁矿脉来说,浅部磁铁矿脉的异常往往被大规模的磁性围岩所引起的异常所掩盖。磁场强度与场源到测点距离的平方(二度体)或者立方(三度体)成反比,进行向上延拓的时候,由浅部场源引起的高频异常衰减快,深部场源引起的低频异常衰减的慢,因此地面实测磁场去掉向上解析延拓后的磁场值,可突出反映近地表磁性体引起的高频异常。这里通过解析延拓求取剩余异常,实现浅部磁铁矿脉异常信息的提取,为寻找隐伏的磁铁矿脉提供依据。并且利用此方法在秘鲁共和国Morritos铁矿圈定隐伏磁铁矿脉,验证了剩余异常在大规模的高磁性围岩中寻找隐伏磁铁矿脉的应用效果。     

南海西北部重磁场及深部构造特征

通过对南海重磁数据的重新处理,得到南海西北部自由空间重力异常图、布格重力异常图、磁异常图和化极磁异常图,并对所反映的地球物理场特征加以分析。根据重力场资料对研究区的地壳结构进行了反演计算,结果表明地壳厚度在10～38km之间,总的趋势由陆向洋逐渐减薄,对应于地壳类型从陆壳、过渡壳到洋壳的分布特征。根据磁力资料计算了居里面深度,其埋深变化于11～27km之间,在陆区居里面是下地壳顶界面和莫霍面之间的另一个物性界面,而在海区则接近于莫霍面埋深。