重力异常分离的相关法

本文研究重力异常分离的相关法,它由测点坐标的多项式方程构建区域异常,由观测异常减去区域异常计算剩余异常,根据最大化已知测点的目标密度分界面深度与剩余异常的互相关原则来分离重力异常.互相关的最大化目标可写为最小二乘方程,并利用线性或非线性优化算法迭代求解出构建区域异常的多项式系数,进而可计算出全区的区域异常和目标密度分界面的剩余异常,实现重力异常分离.理论重力异常试验结果表明,相关法直接有效地利用了已知测点的目标密度分界面深度信息,分离效果良好、反映实际地质情况.     

青藏高原东北缘重力异常多尺度横向构造分析

本文研究了青藏高原东北缘地区布格重力异常特征,采用优化滤波法和归一化总水平梯度垂直导数法对研究区重力异常进行多尺度分离和横向构造分析.分离出的多尺度重力异常特征表明:1) 青藏高原东北缘地区大致以东经106°线为界,有一条醒目的重力异常梯级带,即贺兰山—六盘山—川滇南北构造带的北段,其东西两侧布格重力异常特征在形态和走向上截然不同,意味着两侧密度结构和构造特征存在明显差异. 2) 鄂尔多斯地块内部定边以北,重力异常高带走向由北东向转为近南北向,推测定边附近存在一个密度或构造界面,其两侧物质组成和构造特征具有差异,对比大尺度重力异常和中尺度重力异常,表明异常特征的这种差异主要是由上地幔深部结构引起的. 3) 青藏高原东北部各块体深部边界位置与地表构造分布不同,反映出该区构造复杂,深浅构造差异大. 4) 由于印度—欧亚板块碰撞及随后印度板块持续向北的挤压作用,造成青藏高原东北缘中、下地壳物质在巨大的北东向推挤力和鄂尔多斯刚性块体阻挡的共同作用下,沿着相对软弱的秦岭造山带方向蠕动.依据多尺度重力异常及其横向构造特征,综合推断出研究区内五条断裂带,即秦岭地轴北缘断裂带、海原—六盘山断裂带、香山—天景山断裂带、烟筒山断裂带和青铜峡—固原断裂带,并分析了它们在地壳深部的可能展布特征.     

北京平原区断裂构造重力异常识别研究

区域重力异常蕴含丰富的断裂构造特征信息.采用小波多尺度分解、归一化总水平导数垂向导数（NVDR_THDR）和剖面2.5D重力异常反演方法对北京平原区高精度区域重力资料进行了处理,获得了主要断裂构造平面位置、长度、规模、汇交关系及深浅延伸特征,分析了利用重力异常识别断裂的效果.结果表明：（1）北京平原区NE向断裂平面延展长度大、连续性强,NW向断裂分段性明显,连续性弱,但NW向断裂对NE向断裂有切割改造迹象.近EW或SN向断裂分布较为局限.（2）主控断裂平面和垂向延伸特征差异明显,顺义断裂、孙河断裂、永定河断裂等为盖层断裂;南口断裂、孙河断裂西段、二十里长山断裂和张喜庄断裂为基底断裂;黄庄—高丽营断裂南段、南苑—通县断裂、礼贤断裂、夏垫断裂和皮各庄断裂东段为地壳断裂.（3）利用NVDR_THDR峰值异常带的连续性、幅值、宽度及错切关系可有效识别断裂的平面展布特征,通过小波变换获得的不同深度等效层异常结合2.5D剖面反演可有效研究断裂在基岩内部的深浅延伸情况,但重力异常的垂向分辨能力弱,断裂在新生界内部延伸特征需结合其他地质资料进一步分析.

     

局部热膨胀产生的重力异常及其构造意义

地热梯度的增加不仅引起地壳的体积变化，而且使地壳的荷载发生变化，定量计算表明，在均衡深度以上，局部地壳热梯度的增加将产生重力负异常。随之而来的地壳均衡运动会造成２ＫＭ左右的地壳上升，用以补偿膨胀后地壳的质量亏损。     

基于布格重力异常研究运城盆地的构造特征

利用运城及周边地区的布格重力资料,对布格重力数据进行小波分解得到不同阶次的重力异常信息。依据各个阶次的小波变换结果并结合该区域的地质构造环境,对小波变换细节图中存在的特征较为明显的布格重力异常带进行深入分析,对异常所揭示的构造现象在地壳不同深度的分布特性等进行分析研究。结果表明:小波变换细节与区内地壳内部的隆起、凹陷及断裂构造具有很好的对应关系,可以对运城盆地的构造特征及地壳结构做更加深入的研究。     

应用布格重力异常研究郯庐断裂构造

使用布格重力资料对郯庐断裂带的中段部分（沂沭断裂带）进行了研究. 结果表明, 郯庐断裂带莫霍面及地壳内界面均发生错断,断裂带两侧地壳各界面起伏平缓. 该结果与前人的郯庐断裂带是切穿地壳的深大断裂的认识相一致. 在郯庐断裂带两侧,地壳结构明显不同,西侧沉积层较薄,平均在5 km以下;东侧多数在6 km以上;在断裂带中央沉积物最薄,大约为3～4 km. 断裂带东侧莫霍面埋深浅,大约为33～34 km;西侧莫霍面埋深明显增加,达到36～38 km．反映了莫霍面深度在断裂带附近整体是向西增加的. 郯庐断裂带在重力场分布中则表现为一条宽度较大的线性布格重力异常梯度带.      

长江下游地区布格重力异常及深浅部构造特征

为研究长江下游地区地壳结构及深浅部构造特征,本文选用大比例尺布格重力数据,利用小波变换方法进行场源分解处理,剖析不同深度下地壳横向结构,采用Parker变密度模型反演该地区的莫霍面深度,并构建两条地壳密度结构剖面模型,对研究区深、浅部构造进行精细刻画.结果表明,长江下游地区重力场整体呈现NE走向的构造异常,多发育NE向的断裂及隆凹构造.沉积层至上地壳的地壳结构复杂,存在数量较多的小尺度的线性重力梯度条带,形成了15条明显的以NE、NNE方向为主体的构造单元以及2条NW向区域性断裂,多数断层延伸至中地壳;在中、下地壳尺度中,断裂带多沿高、低异常梯度条带分布,其中金坛—南渡断裂与茅山断裂合并,形成规模一条较大的控制性断裂,推断该断裂已经切穿上地幔,结合地震数据发现,两条断裂的相接处在近代以来地震活动性较强,此外茅山断裂在深部向北延伸至镇江市区,受无锡—宿迁断裂带影响截止于埤城附近.区域莫霍面深度分布在31.6～33.4 km,表现为以埤城断凸为中心,东西浅,南北深的‘X’状.     

青藏高原构造结构特点:新重力异常成果的启示

截至2007年1:1000000区域重力工作已基本覆盖青藏高原全区,这些全新的重力成果揭示了很多有意义的现象.通过多方法处理分析研究不同深度层次的重力场特征及正反演计算构建地壳模型,认为:重力异常形态显示青藏高原独成体系,与相邻块体具有多样化的接触关系.已发现蛇绿岩的结合带、弧盆系和岩浆岩带是幅值不等、规模不一的重力高和重力低,表明青藏高原是具有多条结合带的拼合体;班公湖—怒江结合带是高原内最主要的重力高异常带,长达千余公里,将不同深度层次的重力场分成截然不同的南北两大区块,为它是冈瓦纳大陆北界提供了依据;局部重力异常指示青藏高原构造形迹自南而北以东西走向为主,东部则为北西—南北走向,具有与大地构造相似的分区特征; 85°E和92°E附近存在较大尺度的南北和北东走向的重力异常特征线,揭示出青藏高原腹地的深部结构具有东中西三分现象,与表壳的东西走向格局形成对比.     

郯庐断裂带中段的重力异常特征与地壳构造

本文利用作者在郯庐断裂带中段地区布设的三条重力剖面,以及有关的重力资料,分析了该地带的重力异常特征;计算了地壳厚度。结果表明:沿断裂带中段未形成一条完整的重力梯级带;在其两侧,重力异常与地壳构造差异较明显;在该断裂带存在着轴部重力高与地壳减薄。结合地质研究成果,讨论了造成该断裂带重力异常与地壳构造特征的可能原因。     

沈阳PET型重力异常分析

沈阳台PET型重力仪2015年4月重力开始持续下降。2015年6月仪器供电故障后,这一重力持续下降趋势还在继续,直到2015年10月这一趋势开始回升。经过现场考察、分析和讨论后,认为沈阳地震台PET型重力仪异常变化并非人为干扰、降雨干扰及环境干扰等因素导致,而是由于电源故障断电导致的数据异常情况。     

中国布格重力异常水平梯度图的判读和构造解释

分析和对比中国大陆布格重力异常水平梯度的彩色图像,得到一些新的构造特征信息. 大致以105°E为界,图像的东部以蓝色低梯度为背景,出现中、高梯度带状构造和大梯度差值边界的线状构造;西部以高、中梯度的带状构造为格架,镶嵌着低梯度区,区内有阴影线状构造. 总体上,重力异常水平梯度构造可概括为三大组. 第一组是NNE向的大兴安岭、太行山、武陵山高梯度带与斜切东部全区的郯庐大断裂带和NNW向的斜切西部全区的三条大断裂带;第二组为西部的NWW向与NEE向高、中梯度带的交叉构造格局,以及东部近于等间距的三条NWW向断续的阴影构造带和一条单一的构造线,而华南则仅有NE向的低梯度构造线;第三组是横贯全区的的几条近EW向和中部SN向宽而复杂的构造带,在后者的东、西两侧散臣着大间距、小长度、断续的SN向阴影构造线. 这三组重力梯度构造不仅反映了地貌起伏的信息,而且显示了大区域构造,特别是深部构造的密度差. 各组线状构造带的内部结构和各组的形成时间及演变历史可能不同,但它们相互复合构成现今总体的构造格局,对大尺度现代构造应力场作用都会有不同的响应,因此导致主应力方向的区域性变化.     

江淮地区布格重力异常与中强地震发生的构造环境分析

通过对布格重力异常等值线的离散化、梯度计算和粗化处理，生成江淮地区布格重力异常梯度分级图。布格重力异常高梯度区与中强地震的空间分布有很好的一致性，与低梯度分布区的弱地震活动性形成鲜明的对比。同时，布格重力异常高梯度区的分布具有线性展布特点，可以划分出两组布格重力异常梯级带，一组走向北东，另一组走向北西西。同方向的条带具有相互平行、间距近似相等的特点，不同方向的构造带相互交切，形成一幅网络状图象。沿着这些梯级带存在断裂构造，它们在晚第三纪至第四纪早期有过构造运动，但晚更新世以来活动不明显。在江淮地区，布格重力异常梯级带、晚第三纪至早第四纪活动断裂和中强地震在空间有比较明显的对应关系。因此，在现今构造活动不太强烈的地区，布格重力异常梯级带可以认为是划分中强地震潜在震源区的一个重要标志。     

利用重力异常研究内蒙古八大关—伊敏苏木剖面的地壳构造

在波数域中处理八大关—伊敏苏木剖面重力资料,使用离散余弦变换反演法计算出重力基底起伏界面深度,利用Hilbert变换计算重力归一化总梯度及其相位.根据布格异常特征及归一化总梯度相位曲线,划分了15条断裂,反演了该剖面重力基底起伏界面,并对重力基底构造特征进行了分析,将研究区划分出3个凹陷区,确定伊敏凹陷、鄂温克凹陷和东明凹陷为油气远景区.     

重力勘探法在侵入岩体导矿构造上的分析应用

在全国矿产资源潜力评价工作中,如何在与侵入岩体成矿相关矿种中提取与导矿相关的导矿岩体与构造,提高重力资料的研究程度和应用水平,使重力勘探在研究多金属矿产的物质来源,示矿信息等诸方面起到有效的作用.本文从江西省德兴-婺源地区的15万重力测量资料研究中,通过使用RGIS2010重磁电数据处理软件对15万重力测量数据进行趋势分析,求取四阶趋势剩余场,通过对重力剩余场与地质构造,岩体的重力场体现,使用重力归一化梯度辅助反演解释岩体的空间形态特征,为金属矿产预测提供矿源物质提供来源通道和预测岩体深度提供依据.     

重力异常场空间-波数混合域三维数值模拟

重力勘探中复杂条件下的三维正演计算量大存储要求高,使得这种条件下重力勘探高效、精细正反演变得困难.针对这一问题,提出一种空间-波数混合域数值模拟方法,该方法将空间域引力位积分进行水平方向二维傅里叶变换,将三维空间域卷积问题转换为多个不同波数之间相互独立的空间垂向一维积分问题,一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征密度变化,可得出单元积分的解析表达式.该方法计算量和存储需求少,算法高度并行;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和密度异常体的重力异常,兼顾计算精度与计算效率;优势之二在于用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;充分利用一维形函数积分的高效和高精度,不同波数之间一维积分高度并行性及快速傅里叶变换的高效性,实现重力异常场三维数值模拟.设计棱柱体模型,通过数值解和解析解对比验证了该方法的正确性、适用性和高效性.针对任意复杂地形条件下的重力场及其张量的模拟问题,提出一种快速算法,对其有效性进行了验证.探究标准FFT法的截断效应对计算精度的影响,对比分析Gauss-FFT法和标准FFT扩边法两种方法的计算精度和效率,总结了二者的选取策略,结果表明选用标准FFT扩边法计算效率更高.实际地形的数值模拟表明本文算法适用于任意复杂地形的高效计算.

     

基于优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征的分析

首先对具有代表性的重力异常分离方法进行简单介绍, 在此基础上使用这些方法对同一组理论模型数据进行试验, 优选出异常分离效果较好的优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征进行分析, 初步认识此次地震发生的深部构造背景, 得出以下初步结论： 龙门山断裂带在研究区布格重力异常中反映为一条近北东走向的显著重力梯度带. 该梯度带在天全附近分为两支, 芦山地震震区靠近重力梯度带分叉处, 且M_S≥3.0余震同样呈近北东向展布, 与梯度带走向基本一致, 认为此次强地震的发生与重力梯度带下的深部结构及构造活动密切相关; 芦山地震震区浅部结构与深部构造特征存在较大差异, 构造复杂及地壳深浅部耦合关系较差, 说明此次强地震的发生受浅部和深部构造的共同控制.     

大震前重力地脉动异常分析

研究了高台地震台和兰州地震台在2008年5月12日汶川8.0级、2009年8月28日青海海西6.4级、2009年9月30日撒摩亚群岛8.1级地震前重力记录资料脉动幅度及频谱变化,总结了重力地脉动在时间域和频率域上的临震前兆异常特征,发现有与宽带地震仪低频波异常对应的异常信息,即震前时域脉动曲线出现纺锤型或喇叭口形态,0.1～0.14Hz的频幅最大值在震前几天加速增大直到发震.跟踪地脉动异常变化可以为地震短临预报提供有用信息.     

地震分析预报的重力变化异常指标分析

定义了描述地震前重力变化异常时变距和量级的参数S和G。根据收集到的89个4.0级以上地震震例,统计分析了震前重力变化异常范围和量级与震级的关系,得到了流动重力地震分析预报的量化参考指标。结果表明:5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常量级参考指标分别为50、70、90、120μGal,重力变化异常范围参考指标分别为140、220、350、660km。此外,由于流动重力观测周期等方面的局限性,根据流动重力观测资料尚难以获得震级与重力变化异常时间过程的关系。     

华南地区流动重力变化异常指标分析

2013年以来华南地区先后发生2013年9月4日福建仙游MS4.8、2017年7月15日广西南丹MS4.0、2018年3月20日广东阳西ML4.2、2019年3月5日广东雷州ML4.1、2019年8月20日海南三亚MS4.2、2019年10月12日广西北流MS5.2、2019年11月25日广西靖西MS5.2与2021年8月4日广西德保MS4.8等中强地震。通过系统梳理以上中强震例震前不同时空尺度流动重力变化特征,总结提炼地震孕育与重力变化异常时空演化特征之间的关系,分析利用流动重力地震观测资料开展地震预测的“时、空、强”定量依据。结果表明：华南地区多次4、5级左右地震震前出现局部重力场变化,且地震易发生在与构造活动有关联的重力变化四象限中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带附近;华南地区4、5级左右地震前重力变化时变距和量级分析表明：震级为4级时,重力变化异常范围约100 km,重力变化异常量级约40μGal,震级为5级时,重力变化异常范围约150 km,重力变化异常量级约50μGal;目前流动重力观测多为1～2期/年的复测周期,未能对震前重力场演化过程进行较详细跟踪,在时间上流动重力以...