构造倾向识别的重力空间导数成像技术

笔者提出重力空间导数成像技术,来实现构造倾向的识别。根据不同高度重力异常水平导数极值点分布与构造倾斜方向的对应关系,可直观地显示断裂的倾向,且计算简便。理论单台阶和双台阶模型试验表明,重力空间导数成像技术能准确和稳定地获得断裂的倾向特征。由于本方法是利用上半空间重力数据的导数,所以模型试验结果具有较高的抗噪性。利用重力空间导数成像技术对松辽盆地重力异常数据进行断裂倾向识别,盆地北侧断层的倾向大多为NW倾,说明盆地构造的形成主要受控于西太平洋板块俯冲的作用,盆地南端部分构造表现为垂直倾向,这与后期西伯利亚板块的南向运动有关。     

南海重力异常特征及其显著的构造意义

在南海地区地震测深数据有限的情况下,利用重力异常可以研究南海大范围的深部地壳结构及地质构造展布特征。基于空间重力异常,结合最新的地形、沉积物厚度及地震测深等数据,分别从地震约束的莫霍面反演和无约束的三维相关成像两个视角研究南海的地壳结构,利用壳幔界面起伏、地壳厚度及三维等效密度分布来探讨地壳结构的纵横向变化。同时,联合采用延拓、水平梯度及线性构造增强滤波方法聚焦重力异常中的区域线性特征,突出显示了反映地壳横向变化的深断裂、洋陆转换边界、海盆扩张轴等线性构造的展布。重力解释与贯穿南海南北的广州-巴拉望地学断面对比表明,重力异常反演及异常的区域线性特征,较好地揭示了南海海域大范围的地壳结构与区域构造展布。     

布格重力异常揭示的贵州深部构造特征

贵州地区大地构造位置位于扬子板块西南部,区内自元古宙以来经历了多期次构造变形,构造变形具有分区分块特征。基于贵州地区布格重力异常数据,利用小波多尺度分解方法提取出不同深源层地质构造的重力异常信息,并结合地质资料和人工反射地震剖面对贵州地区深大断裂分布、各构造单元变形特征、燕山运动影响深度及莫霍面埋深等进行了讨论。研究表明,贵州地区断裂构造发育,其中垭都-紫云断裂、贵阳-镇远断裂、三都断裂、遵义断裂、赫章-遵义断裂5条深大断裂将全区分割成6个主要构造变形单元,这些边界断裂控制了各构造单元的变形及贵州重力场分布特征;对这5条断裂展布特征、切割深度、倾向等进行的详细研究表明,贵州地区现今构造格局定型于燕山运动,由于深部滑脱层的调节作用,燕山运动主要造成了埋深小于6~7km地层的褶皱变形,埋深大于6~7km的地层未受燕山运动的影响,仍保留东西向构造变形特征。此外,利用Parker密度界面反演法得到贵州地区莫霍面起伏为38~48.5km,由东部印江-荔波一带的38km逐渐降低到六盘水附近的48.5km,总体上向西倾斜。     

盐源盆地重力场与断裂构造特征研究

以盐源盆地1∶5万实测重力数据为基础,对该区重力场进行了解释推断。由研究区大部分为第四系所覆盖,进行了深层重力异常的提取,即利用钻井资所料确定的新近系密度界面深度,采用"剥皮"技术提取古近系及以下地层的重力异常,根据剥皮后的区域布格重力异常图进行了重力异常分区,将研究区划分为三个重力异常区。研究区内已知断裂出露较少,为查明区内隐伏断裂构造,以布格重力异常、剩余重力异常、方向导数等异常图为依据,根据断裂构造所具有的重力异常特征标志划分断裂构造,推断断裂17条,其中大断裂2条,一般断裂15条,并在断裂构造的解释方面获得了新的认识。为了确定盆地内中、新生界的分布和各地层的接触关系,选择了兴隆公社-北门场东西向长剖面进行了剖面拟合计算,推测出了沿剖面方向沉积层的纵横向分布特征。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

基于界面反演增强的位场边缘识别方法

准确识别含油气构造及控矿断裂与岩体等地质边界是能源和资源勘查的重要任务之一,重、磁位场边缘识别方法在研究地质边界方面有独特的优势,已成为能源和资源勘查中不可或缺的重要手段。为增强位场边缘识别方法对深部小规模构造的识别能力,本文将界面反演与归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)位场边缘识别技术结合起来,首先利用密度界面反演技术处理重力异常,使结果能突出小规模地质构造特征,之后将NVDR_THDR作为边界提取和增强的技术处理反演的界面深度。裂陷盆地模型试验及孤立形体组合模型试验结果表明,本文方法具有明显的边缘增强效果,并且能在一定程度上平衡深部和浅部异常。最后将该方法用于鄂尔多斯盆地北部重力资料处理之中,结果也表明了本文方法可以更好地识别盆地基底小规模断裂,实际应用效果较好。     

基于EIGEN-6C2重力场模型反演青藏高原地壳结构

重力数据是地下场源产生的重力场的叠加, 包含了地下从浅部到深部的丰富信息.高阶卫星资料的丰富为青藏高原深部构造研究提供了重要资料.基于EIGEN-6C2模型作为原始数据, 首先对青藏高原布格重力异常和均衡重力异常分别作1~5阶尺度分解, 得到不同尺度重力异常的分布特性, 探讨不同空间尺度反映的地壳构造意义.其次, 基于径向对数功率谱估计平均深度方法理论, 进一步研究1~5阶细节反映的场源深度.再次, 利用Canny算子的多尺度边缘检测识别和分析重力异常中表现不明显的断裂, 定位断裂在地表的位置, 识别青藏高原内部断块边界, 完成活动块体和次级块体的划分.最后, 对布格重力异常进行沉积层及岩石圈改正, 采用Parker-Oldenbarg三维位场反演法反演青藏高原莫霍界面起伏.      

基于重力数据的断裂构造识别及其在武威地区的应用

为查明青藏高原东北缘武威地区沙漠腹地区域断裂构造展布特征,笔者采用区域性断裂在重力异常场和剩余重力异常场的识别标志,结合小子域滤波联合总水平导数法,对武威地区区域性断裂的浅部信息进行提取,精细刻画断裂发育特征,并通过地震反射剖面结果进行验证。结果表明,研究区整体发育北西向、北西西向和北东向3组断裂构造,其中新识别出F₁、F₂两条北东向断裂,并对F₄断裂西段走向进行了修正。断裂的空间展布特征约束了武威盆地的断裂构造格架,为该区域盆地划分及成矿等提供基础地质信息。     

利用重力异常的小波模方法识别断层

利用小波特性可以提取航空重力异常的重要信息,笔者采用小波分析方法建立三维地质体模型,讨论了小波模与地质体边界的对应关系。以我国某海域航空重力资料为例,利用小波模极大值识别了断裂信息,并与航空布格重力异常及其方向导数识别的断裂进行对比分析。结果表明,利用小波模不仅可以识别断裂构造,在航空布格异常和方向导数识别模糊的地区效果更为明显。     

东天山戈壁沙漠覆盖区重磁场特征与构造格架研究

依据重力和航磁异常数据及其处理结果（Tilt导数和欧拉反褶积）,对东天山戈壁沙漠覆盖区断裂构造和岩体重新进行了解译,结合岩石密度和磁性特征及前人研究成果,分析了东天山的构造格架。结果表明,东天山构造线主体方向为近EW向,构造格局具有南北分带的特点,重力和航磁异常图上密集梯级带对应研究区一级断裂,即康古尔塔格一黄山深断裂和阿奇克库都克一沙泉子断裂。重力和航磁原始异常经过Tilt导数和欧拉反褶积处理后,微弱信息得到明显增强,进而识别出一些新的断裂构造和岩体。     

重力数据处理中几种断裂构造识别方法的组合应用

为了提高使用重力数据推断断裂构造的有效性,先以"田"字形小子域滤波法突出重力梯级带异常,再分别联合水平总梯度模、解析信号振幅及水平方向导数进行二次处理.通过理论模型试验,比较单方法及不同组合方法的处理效果,并将组合方法应用到金羊盆地实测重力数据的处理中,推断研究区的断裂构造格架.与地震剖面划分的断裂进行比对,证明了利用组合方法划分断裂构造的有效性.研究结果表明,已有断裂构造识别方法的组合应用能够更清晰地刻画地质体的边界,在应用重力数据推断断裂构造方面具有非常好的实用性.     

川滇地区重力场特征与地壳变形研究

对川滇地区重力场特征进行了研究,获得了研究区内地壳厚度分布及变形特征。总体上,研究区内地壳厚度从西北向东南逐渐减小。川滇菱形块体中内部出现了广泛的地壳增厚现象,并可能一直延伸至菱形块体的最南端。丽江-小金河断裂带在重力场特征上表现为龙门山断裂带向西南的延伸,其东侧主体构造走向等特征与扬子地块一致,推测丽江-小金河断裂带与龙门山断裂、红河断裂带一起构成了扬子地块的西边界。滇西地区布格重力一阶导数与现今地壳变形格局总体一致,主体构造方向为北北西-近南北向,代表了“新”构造主体构造线的方向;上延至45km后,主体构造上转变为以近东西向为主。     

Crustal structure and sedimentation history over the Alleppey platform,southwest continental margin of India:Constraints from multichannel seismic and gravity data

The Alleppey Platform is an important morphological feature located in the Kerala-Konkan basin off the southwest coast of India. In the present study, seismic reflection data available in the basin were used to understand the sedimentation history and also to carry out integrated gravity interpretation. Detailed seismic reflection data in the basin reveals that:(1) the Alleppey Platform is associated with a basement high in the west of its present-day geometry(as observed in the time-structure map of the Trap Top(K/T boundary)),(2) the platform subsequently started developing during the Eocene period and attained the present geometry by the Miocene and,(3) both the Alleppey platform and the Vishnu fracture zone have had significant impact on the sedimentation patterns(as shown by the time-structure and the isochron maps of the major sedimentary horizons in the region). The 3-D sediment gravity effect computed from the sedimentary layer geometry was used to construct the crustal Bouguer anomaly map of the region.The 3-D gravity inversion of crustal Bouguer anomaly exhibits a Moho depression below the western border of the platform and a minor rise towards the east which then deepens again below the Indian shield. The 2-D gravity modelling across the Alleppey platform reveals the geometry of crustal extension,in which there are patches of thin and thick crust. The Vishnu Fracture Zone appears as a crustal-scale feature at the western boundary of the Alleppey platform. Based on the gravity model and the seismic reflection data, we suggest that the basement high to the west of the present day Alleppey platform remained as a piece of continental block very close to the mainland with the intervening depression filling up with sediments during the rifting. In order to place the Alleppey platform in the overall perspective of tectonic evolution of the Kerala-Konkan basin, we propose its candidature as a continental fragment.     

基于重磁场特征的敦化盆地构造格架研究

依据重力、磁力异常数据及其处理结果( 水平梯度模和斜导数) ,对敦化盆地边界、基底起伏、断裂位置及以火成岩为代表的磁性体分布进行了研究。盆地重力异常的分析和水平梯度模及斜导数的计算结果表明,盆地基底具南部凹陷、中央凸起和北部凹陷的“两凹一凸”的起伏形态特征,盆地内断裂以SW--NE 向为主,盆地为单断半地堑式盆地。依据航磁异常,将盆地划分为4 个异常区: 东北部磁异常区、中部低磁异常区、西南高磁异常区和西南边部相对低磁异常区。结合磁异常水平梯度模和斜导数的计算结果显示,以火成岩为代表的磁性体受SW--NE 向构造控制。     

银川盆地构造发展——深地震反射剖面揭示浅部地质与深部构造的联系

横跨银川盆地北西西向的深地震反射剖面,清晰揭示了银川盆地边界断裂以及整个地壳的结构构造特征,这对研究具活动大陆裂谷性质的银川盆地浅-深构造关系具有重大的意义。贺兰山东麓山前断裂、黄河断裂作为银川盆地的西、东边界断裂,前者为一条缓倾斜、延伸至上、下地壳边界的犁式断裂,而后者则为一条切穿地壳并延伸进入上地幔的深大断裂。根据深地震反射剖面揭示的地壳结构特征,银川盆地浅部结构并非前人认为的"堑中堑"结构,而是表现为由一系列东倾犁式正断层控制的新生代断陷。略微下凹的Moho面几何形态以及厚2~3.2 km的层状强反射带为下地壳最显著的反射特征。Moho面深度与强反射带厚度变化趋势与银川盆地沉积厚度变化趋势几乎一致。本文认为,强反射带的成因可能是由源自地幔的基性岩浆以岩席状的形式底侵进入地壳底部造成的,而这部分形成强反射带的物质可能补偿了因银川盆地断陷而造成的地壳减薄,最终导致银川盆地之下Moho面并未像之前所认为的那样隆起。     

塔里木盆地重磁场特征与基底结构分析

根据塔里木盆地的布格重力与航磁资料,通过不同高度的解析延拓、不同方向水平梯度计算,分析了盆地内部与盆地边缘重磁场特征的差异,并反演计算了基底起伏与莫霍面深度。结果显示：盆地内部重磁异常变化相对平缓,盆地边缘变化剧烈;莫霍面形态中部上隆,盆地南北边缘分别向南、北加深;盆地边缘的前陆盆地表现为基底深凹;盆地边缘断裂特征与内部有所不同,边缘断裂基本平行于盆地边界,规模大,延伸长。反映了刚性的塔里木岩石圈在印藏碰撞的远距离效应下发生挠曲与整体变形,盆地边缘发育大型断裂系统,使应变能主要在周边变形最强烈的区域释放,形成了盆地周边比盆地内部活动强烈的特点。     

中沙地块南部断裂发育特征及其成因机制

利用最新多道地震剖面资料,结合重力、磁力、地形等地球物理资料,揭示了中沙地块南部断裂空间展布特征、断裂发育时期、断裂内部构造形变特征及深部地壳结构,并基于认识探讨了断裂的发育机制。研究结果认为,中沙地块南部陆缘构造属性为非火山型被动大陆边缘：地壳性质从西北向东南由减薄陆壳向洋陆过渡壳再向正常洋壳发育变化;Moho面埋深从中沙地块下方的26 km快速抬升到海盆的10~12 km;从中沙地块陡坡至其前缘海域的重力异常明显负异常区为洋陆过渡带,在重力由高值负异常上升到海盆的低值正、负异常的边界为洋陆边界。中沙地块南部发育有4组阶梯状向海倾的深大正断裂,主要发育时期为晚渐新世到中中新世。断裂早期发育与南海东部次海盆近NS向扩张有关,后期遭受挤压变形、与菲律宾海板块向南海的NWW向仰冲有关。该研究有助于更好认识南海海盆的扩张历史和南海被动大陆边缘的类型。     

根据重力资料定性与定量解释银川平原断裂体系

银川平原是活动断层发育的地区,活动断层与地震灾害联系密切,研究银川平原的断裂体系对城市发展具有重要意义。笔者对银川平原1∶20万布格重力资料进行二次处理,分析了该地区的布格重力异常特征,并利用重力异常边界识别方法划分了断裂体系;运用断裂参量图法、欧拉反褶积法、最优化反演以及2.5D人机交互反演等方法对研究区83503线剖面做定量反演,并利用地震资料进行约束。笔者利用现有的重力资料,探讨了根据重力资料解释平面断裂体系以及剖面断裂定量反演的方法,得出了银川断裂有北延趋势、黄河断裂部分段相对前人断裂划分结果向西偏移等新认识,为活动断层的研究提供了新的参考资料。     

小子域滤波联合总水平导数在重力资料处理中的应用--以内蒙古银额盆地EQ区块断裂构造识别为例

为了进一步提高小子域滤波法识别地质体边界的有效性和实用性,以银额盆地EQ区块1∶5万高精度重力资料为基础,分别利用小子域滤波、总水平导数、改进后的小子域滤波联合总水平导数等方法对重力资料进行处理,探讨各种方法的处理效果,并采用联合方法处理结果作为断裂识别的重要依据,推断出EQ区块的断裂构造格架。与地震剖面和电法剖面的解释结果进行对比,证实了推断的断裂,证明该联合方法的有效性。理论模型试验与实际应用结果表明,改进后的小子域滤波与总水平导数计算的联合处理方法将场源体边界锐化,提高了横向分辨能力,突出了地质体边界特征,能更清晰地表现研究区的断裂构造格架。