位场总水平导数极值位置空间变化规律研究

通过对位场总水平导数函数性质的研究表明,位场总水平导数不是位函数,因而利用位场总水平导数构造新的边缘识别方法时会出现"奇点",使得计算结果的稳定性下降.对单一边界、双边界、多边界模型重力异常总水平导数和重力异常垂向导数总水平导数极值位置的空间变化规律研究表明,重力异常垂向导数总水平导数和化极磁力异常总水平导数的极值位置相同,与重力异常总水平导数的极值位置空间变化规律相似.利用位场总水平导数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,但能收敛于某一固定值;重力异常垂向导数总水平导数比重力异常总水平导数的峰值更加尖锐、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,但存在"次极大值"的影响.     

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".     

位场数据归一化总水平导数垂向导数边缘识别方法(英文)

位场数据边缘识别技术常常用来识别地质体的边缘位置.本文提出了一种新的位场数据边缘识别方法--归一化总水平导数垂向导数,它具有边缘探测和边缘增强两种功能.该方法首先计算位场数据的总水平导数THDR和总水平导数THDR的n阶垂向导数VDRn,并对n阶垂向导数VDRn采用取大于0的阈值技术得到总水平导数峰值PTHDR,该值可以用来进行边缘探测;其次,计算总水平导数峰值PTHDR与总水平导数THDR的比,并用最大值进行归一化得到归一化总水平导数垂向导数,该值可以用来进行边缘增强;最后,通过理论模型和实际资料检验了方法的有效性和可靠性.     

位场各阶垂向导数换算的新正则化方法

位场垂向导数大量应用于位场数据处理与解释中.当前广泛采用的位场各阶垂向导数换算方法为基于Laplace方程并结合波数域和空间域方法的具有递推特性的ISVD(integrated second vertical derivative)算法.本文在位场垂向导数换算的正则化方法和径向平均功率谱的基础上,提出一种位场各阶垂向导数换算的新正则化方法.新正则化方法仅需通过分析位场径向平均功率谱来确定一个截止波数,即可稳定换算位场各阶垂向导数.理论模型和实测数据实验结果表明:(1)新正则化方法物理意义明确、计算简单,且各阶垂向导数换算的稳定性和精度明显优于ISVD算法;(2)在用新正则化方法求得各阶垂向导数的基础上,利用泰勒级数法可以获得大深度、高精度的位场向下延拓结果.     

用CT技术反演面波Q值空间分布及其研究前景(英文)

本文运用CT技术反演地壳面波品质因数Q值空间分布,采用在医学上X—CT技术中的卷积反投影方法,引用 Radon 变换反演和图像重建方法来拟合地壳面波 Q 值的空间分布。由600次地震实际的2200条地震波射线的面波振幅、周期资料,进行实际地壳 Q 值反演,首先获得四川盆地附近:北纬26°—34°,东经103°—112°范围的面波 Q 值分布,作出该区 Q=210-255的等值线图,其平均 Q 值为225,在四川盆地中部面波 Q 值偏高,这可能与该盆地中部沉积物介质比较均匀,非弹性成分较少有关。然后以上述经纬度范围的四川盆地为基地,将面波扫描的方框分别向北、向南、向西、向东移动各2度,再做四次 Q 值成像,取其中间重迭部位,计算 Q 值的平均值及其残差,得每经纬度为半度的像素中观测误差的空间分布图。求得该范围的平均误差为8%。进一步将平面范围地震面波 Q 值成象扩大成球面上的投影成像:系将上述单框 Q 值图像沿经纬度方向各移动2度进行叠加,使若干个平面小单框复盖在预想的球面上的大区域上,除去边缘部分之外,在该范围的经纬度网上都叠加有一个以上的 Q 值数据,通过计算每个网点上的平均 Q 值及其标准误差的等值线,可获得球面上大范围的 Q 值成象图。得到了7×7框范围内的面波 Q 值分布图。本文探讨了 Q值成像在改进面波震级标度和解释地震震级的路径校正值以及为地震监测预报服务的研究前景。     

重力梯度法的角点位置最优化选取研究(英文)

常规的重力梯度法对地质体位置划分很模糊,当深度越大,地质体越小时,对Vzz和Vzx求导的误差也越大,导致结果与实际偏差很大。本文提出状态判别因子对角点位置进行优化确定,比常规高阶重力导数法更精确,使重力梯度法在对小地质体和断裂上有更好的分辨率,理论模型试算和实际资料处理效果很好,为找矿或划分地下地质体产状提供了更有利的依据。     

基于下一代三向车轮双星编队改善地球重力场空间分辨率研究

由于当前GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)串行式编队存在"南北向条带误差"等缺陷,因此本文基于星间速度插值法开展了利用下一代三向车轮双星编队ACR(Along-Cross-Radial)-Cartwheel提高地球重力场空间分辨率的可行性研究论证. 第一,采用GRACE卫星轨道参数和关键载荷精度,利用三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演了120阶地球重力场.结果表明:基于ACR-Cartwheel-A/B双星编队反演地球重力场的模拟精度较德国波茨坦地学研究中心(GFZ)公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型的实测精度平均提高2.6倍,从而检验了基于下一代三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演地球重力场精度优于当前GRACE串行式双星编队的可行性. 第二,通过星间速度插值法,采用卫星轨道参数(初始轨道高度350 km、平均星间距离100 km、初始轨道倾角89°、初始轨道离心率0.0046)、卫星关键载荷精度指标(星间速度10-7 m·s-1、轨道位置10-3 m、轨道速度10-6 m·s-1、非保守力10-11 m·s-2)、观测时间30天和采样间隔10 s,基于经向车轮双星编队Lo-AR(Longitudinal-Along-Radial)-Cartwheel-A/B、纬向车轮双星编队La-AR(Latitudinal-Along-Radial)-Cartwheel-A/B和三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B,分别反演了120阶地球重力场;在120阶处,累计大地水准面精度分别为5.115×10-4 m、4.923×10-4m和3.488×10-4 m. 结果表明:(1)由于La-AR-Cartwheel-A/B编队的轨道稳定性优于Lo-AR-Cartwheel-A/B编队,因此基于La-AR-Cartwheel-A/B编队反演重力场精度高于Lo-AR-Cartwheel-A/B编队;(2)由于ACR-Cartwheel-A/B编队可以同时获得轨向、垂向和径向的重力场信息,卫星观测数据具有各向同性优点,因此ACR-Cartwheel-A/B编队是建立下一代高精度和高空间分辨地球重力场模型的优化选择.     

零偏VSP资料波阻抗反演方法研究(英文)

VSP资料钻前预测的关键在于高精度的波阻抗反演,本文针对VSP资料高分辨率、高信噪比以及能精确地分离出上、下行波的特点,提出了一种利用VSP资料进行井底以下钻头前方地层波阻抗反演的方法。该方法首先对VSP走廊叠加记录采用非线性迭代反演方法反演地下地层的波阻抗;通过在迭代过程中不断修改阻尼因子,以及引入预条件共轭梯度法求解方程组,增强了解的稳定性和收敛速度。理论模型与实际资料的处理结果表明该方法具有较好的效果,并在VSP资料钻前预测研究中具有良好的应用前景。     

空间归一化边界识别方法用于判断地质体的水平位置及深度(英文)

边界识别是重磁数据解释中的常用方法之一,依据其结果可划分出地质体的水平范围。边界识别结果受地质体埋深及导数计算误差的影响所识别边界与真实边界之间存在一定的差距,且边界识别法无法直观地给出地质体的深度信息。为了获得异常体的水平位置和深度信息,本文提出空间归一化边界识别方法,其对不同深度的边界识别函数进行归一化计算,空间归一化边界识别法的最大值对应于异常体的水平位置和深度。常规边界识别结果的误差随理深的减小而减小,而空间归一化边界识别法是通过最大值来判断地质体的位置,最大值是在地质体处获得,因此归一化边界识别方法所获得的结果是准确的。通过理论模型试验证明归一化边界识别方法能有效地完成异常体的水平位置和深度的计算,所获得的水平位置和深度信息与理论值相一致,为下一步的勘探计划提供了更加可靠的依据。将其应用于实际航磁数据的解释,获得了断裂的具体分布形式。     

零偏移距VSP资料层Q反演及其应用研究(英文)

地层品质因子Q的可用于地震资料高分辨率处理,而从VSP资料下行直达波更容易获取准确的地层品质因子。通过对零偏移距VSP资料的监控子波和下行初至波的频谱进行综合分析,仿照Ricker子波频谱的表达式,本文提出了震源子波频谱新的表达式。在震源子波频谱新的表达式基础上,我们介绍了改进的频谱拟合法和改进的谱比法的层Q值反演方法及相应的处理流程。基于本文提出的层Q值反演方法,利用实际的零偏移距VSP资料的下行直达波,反演稳定的层Q值,并用于零偏移距VSP资料及井旁地面地震资料的反Q滤波振幅补偿处理,提高了地震资料的分辨率。     

归一化总水平导数法在位场数据解释中的应用

本文提出归一化总水平导数法,通过对总水平导数进行空间归一化计算实现了异常体水平位置和深度的估计,此外还推导出基于归一化总水平导数的欧拉反褶积法来估算地下地质体的空间位置,两种方法反演结果的相互验证可有效地提高反演结果的可信度.理论模型试验证明空间归一化总水平导数法和归一化总水平导数欧拉反褶积法均能有效地完成异常体的水平位置和深度的估计,所获得的位置参数与理论值相一致.在利用归一化总水平导数法进行磁异常解释时,对数据进行化磁极计算可得到更加准确的结果.将其应用于实际航磁数据的解释,获得了岩脉的大致分布特征.     

Spatial and temporal variation of gravity field in the capital region

Ｓｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｃａｐｉｔａｌｒｅｇｉｏｎＣｈａｎｇ－ＣａｉＨＵＡ；（华昌才）ＹｏｎｇＧＵＯ；（果勇）Ｄｕａｎ－ＦａＬＩＵ；（刘瑞法）ＧａｎｇＸＩＡＯ；（肖钢），Ｊ．Ｔ．...     

中国大陆地磁场Z 分量日变幅的时空特征分析

通过分析中国大陆76个地磁台站2008年1月1日至2010年12月31日地磁场Z分量日变幅的时空特征,得到结论如下:①在时间上,回归分析和傅里叶分析结果表明,所有台站地磁Z分量的日变幅均有明显的周期性变化,周期主要有365天、183天、122天、73天等,其中365天的周期振幅最大(即年周期)。②空间上,地磁场Z分量日变幅随纬度整体呈非线性变化,在25°N附近存在拐点(极大值点),在15°～25°N,日变幅随纬度的增加而增加,在25°～50°N,Z的日变幅随纬度的增加而减小。③通过地磁场Z分量日变幅时空分布与等效电流对比,结果显示地磁场Z分量日变幅的时空变化特征主要是由等效电流的时空演化决定的。④若粗略地把地磁场Z分量日变幅最大值所处的纬度视为等效电流的焦点所在的纬度,则焦点所在纬度夏季最高,春秋季次之,冬季最低,逐日焦点变化最大可达10°。     

垂直电场观测试验及数据初步分析

地震发生前的电磁异常现象已被地面、卫星等多种观测手段观测到．目前,我国已经建成了100多个水平地电场观测台站,然而对于垂直电场的观测仍是一个空白．自2009年4月开始,在甘肃天祝地震前兆科学台阵的红沙湾、黄羊川、松山建立了3个垂直电场观测试验站,进行垂直地电场的试验观测,在我国专门的垂直地电场观测试验研究尚属首次．通过近1年的观测试验,取得了有价值的观测资料．从数据的初步结果来看,垂直电场的日变化形态清晰,黄羊川和松山观测数据的日变幅度在16 mV/km左右,红沙湾观测数据的日变幅度在8 mV/km左右;垂直电场日变化周期的主要成分是24小时的全日波,其次是12小时周期的半日波．      

A generalized derivative operator for potential field data‡

The enhancement of potential field data using filters based on horizontal and vertical derivatives is common. As well as the direct use of the gradients themselves they are used in filters such as sunshading, total horizontal derivative, analytic signal, horizontal and vertical tilt angles, the Theta map and other filters. These techniques are high‐pass filters of different types and so enhance noise as well as detail in the data. A new derivative operator is introduced in this paper, which generalizes the effects of some of the previously mentioned filters. This filter is a linear combination of the horizontal and vertical field derivatives, normalized by the analytic signal amplitude. The filter is demonstrated on aeromagnetic and gravity data from South Africa.     

基于垂向一阶导数与解析信号比值的欧拉反演方法

常规欧拉反褶积法中构造指数的选取以及分散解存在较多的问题,提出了基于联立垂向一阶导数与解析信号的欧拉齐次方程的RDAS-Euler反演方法。该方法可以更为精确的估计场源的范围及埋深,且不需考虑构造指数N的影响,避免了因构造指数不当而引起的反演误差。通过对单一地质体及组合地质体模型的实验证明本文方法能有效地完成目标体的反演工作,反演结果与理论值之间的误差小于10%,且相对于常规欧拉反褶积法更加稳定准确,能够更好的得到地质体边界及深度信息。将RDAS-Euler法应用于黑龙江省虎林盆地实测布格重力异常数据,获得了丰富的断裂信息,说明RDASEuler法增强了对断裂平面位置的识别能力。     

海洋地磁场的垂直空间变化分析

将海洋磁力测量数据归算到统一的基准面上可以提高测量和成图的精度.由于归算方法本身存在误差,并不是所有的测量数据都必须归算到统一的基准面上.本文首先理论分析地磁异常的垂直空间变化,然后采用曲面向上延拓技术,利用两个典型海洋磁场数据分析海洋地磁异常的垂直空间变化,研究了海洋地磁异常随高度变化的规律.最后得出海洋磁力测量数据进行归算的阈值条件.