中国南部海区编图及其基本地学特征

新编中国南部海区及邻域1:100万地质地球物理系列图与"中国东部海区及邻域1:100万地质地球物理系列图"为一套系列成果,包括空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、沉积物分布图和区域构造图五种专题图件.这五种图件采用统一的地理底图,根据不同专题的技术要求,利用当代先进的编图方法和成图技术,综合已有资料、前人成果和近年实测数据编制而成.本文在充分阅读新编图件的基础上,对中国南部海区的地球物理场特征、沉积物分布规律、区域构造演化等基本地学特征进行了分析研究,加强了对南部海区地质、地球物理特征的认识.     

我国海洋地学编图现状、计划与主要进展

我国海洋地质地球物理工作起步晚,整体调查程度较低,进一步加强我国海洋地学编图显得十分必要.我国实施的"海洋地质保障工程",将分"中国海陆"、"中国海及邻域"和"中国各海区"三个层次来进行地学编图.第一层次编制了空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、地震层析成像图、莫霍面深度图、地质图、大地构造格架图和大地构造格架演化图等8种图件.编图反映出中国海陆重力异常是"线性异常带纵横交错,块状异常区坐落其间"、重力梯级带主要为块体结合带;陆地磁力异常大致正负磁异常相间分布,海域北部为沟-弧-盆相关异常、南部磁条带异常;莫霍面总体特征为"东西分带,南北分块";地震层析成像反映出中国东部和西部岩石层厚度的差异以及上地幔软流层的分布特点;大地构造格架和演化图再现了块体体制向板块体制的转换过程.本次编图强调地球深部结构的变化对表层构造的关联,重视地球物理资料与地质构造的结合,以深-浅层结合来划分中国大地构造格架.已有成果表明,中国海陆大地构造格局可以用"块体构造学说"来描述.     

国内外重力异常编图进展及重力异常计算方法改进

论述了国内外重力异常图,特别是海陆联编重力异常图的编制方法、图面表达以及重力异常计算.介绍了中国地质调查局组织编制的几个层次的地质地球物理系列图中的重力异常图.对我国重力调查规范提出了改进建议.国际上逐渐采用GRS80椭球体作为重力测量和计算的水平及垂直基准,有利于重力数据库的管理和不同来源重力数据间的换算及融合使用.北美重力数据库新标准规定了海区布格改正具体参数和计算方法.我国区域重力调查规范的改进应跟进国际发展动态,研究使用全球通用的参考椭球体作为水平和垂直基准.现行的海洋重力调查规范过于简单,除需增补重要技术规定外,还应对海区布格重力异常计算方法进行研究,特别应对海陆联编重力图的编制方法进行规范.     

黄海及邻区莫霍面起伏特征

针对地壳构造形成的动力学机制,在广泛收集区域地质、地质构造和地球物理等资料的基础上,着重对重力数据进行了数字化、坐标、重力公式、投影方式和比例尺的统一化处理,进而进行了网格化处理.为将区域异常和局部异常分离开来,以便以对深部构造的系统研究,笔者选取趋势分析法分别对研究区内预处理后的布格重力异常数据(Δg)进行了三维多项式迭代拟合计算,得到了区域布格重力异常二阶、五阶、十阶趋势分析结果.继而,利用二级近似公式迭代法对布格重力异常五阶趋势分析区域异常数据进行了三维运算处理,得到了黄海及周边地区的莫霍面埋深值.分析了黄海及邻区莫霍面起伏特征,并进行了深部构造区划,探讨了深部断裂构造与莫霍面起伏间的成因联系,为深部构造和活动断裂演化的地球动力学研究提供了依据.     

两幅全国均衡重力异常图的差异

地图出版社于１９８９年出版的《中国岩石圈动力学地图集》（国际岩石圈委员会１２５号出版物）中的全国“均衡重力异常”图,与地质出版社１９９６年出版的《中国地球物理图集》（国际岩石圈委员会２０１号出版物）中的全国“均衡重力异常图”的比较表明,在东经１０５°以西的大部分山区,如冈底斯山、昆仑山、阿尔金山、祁连山、巴颜喀拉山以及秦岭等处,两幅图件显示的均衡重力异常有较大的差异;不仅符号相反,而且数值相差达到１００或２００余毫伽．这个差异必然导致对同一个地区的两种截然不同的均衡状态估计．对于差异如此大的基础图件,有必要仔细核对,查明造成差异的原因。     

中国海陆及邻域布格重力异常编图研究

收集、整理了中国海陆及周边22个国家陆地实测重力资料和海域卫星测高重力资料,建立了覆盖2672万平方千米的重力异常数据集.研究解决了高精度海洋卫星测高重力数据与陆地实测重力数据的海陆异常联编、不同来源和背景重力数据之间的调平以及大区域重力异常编图表达等技术问题.采用当代规范、先进的数据拼接与编图技术编制了中国海陆及邻域1500万布格重力异常图,并进一步结合区域地质构造认识,划分了38个重力异常区.     

两幅全国均衡重力异常图的差异

地图出版社于１９８９年出版的《中国岩石圈动力学地图集》（国际岩石圈委员会１２５号出版物）中的全国“均衡重力异常”图,与地质出版社１９９６年出版的《中国地球物理图集》（国际岩石圈委员会２０１号出版物）中的全国“均衡重力异常图”的比较表明,在东经１０５°以西的大部分山区,如冈底斯山、昆仑山、阿尔金山、祁连山、巴颜喀拉山以及秦岭等处,两幅图件显示的均衡重力异常有较大的差异;不仅符号相反,而且数值相差达到１００或２００余毫伽．这个差异必然导致对同一个地区的两种截然不同的均衡状态估计．对于差异如此大的基础图件,有必要仔细核对,查明造成差异的原因。     

应用多种来源重力异常编制中国海陆及邻区空间重力异常图及重力场解读

本文通过分析陆地实测空间重力异常数据、海洋船载测量空间重力异常数据、卫星测高重力异常,布格重力异常数据、EGM2008地球重力模型数据等多种来源数据的性质和精度,并对相关数据进行对比,研究了编制1:500万中国海陆空间重力异常图的数据使用方案和技术方法.在地形较为平坦、实测数据分布均匀的陆区,使用实测数据,在地形复杂,实测数据稀少以及没有实测数据的陆区或岛屿,利用布格重力异常反推空间异常的方法合成平均空间重力数据,西藏地区的数据对比实验证明合成平均空间重力异常数据是一种有效的数据补充.利用三观测列方差分解法在南海地区对船载测量空间重力数据和美国SS系列及丹麦DNSC08GRA卫星重力数据进行了方差分解计算,结果表明不同来源的卫星测高重力数据具有很大的一致性,数据精度较以往有了很大的提高.海区空间重力数据使用原则是在船载重力测量数据校准下,全面使用卫星测高重力数据进行编图.海陆过渡区的异常处理应以EGM2008地球重力模型重力场为基准参考场,实现海陆异常平缓过渡,无缝连接.对中国海陆空间重力异常场进行了小波变换处理,对空间重力异常场进行了解读,勾画出三横四竖的一级重力梯级带及其所围限的8个一级重力异常区,并划分了二级重力异常区和梯级带,为块体构造学体系中大地构造格架的建立提供了地球物理证据.     

EGM2008地球重力模型数据在中国大陆地区的精度分析

本文介绍了5′×5 ′的EGM2008地球重力模型及其在全球的精度评价.按照地形变化规律,将中国大陆大致分为7个区域,在10 km网度上,将EGM2008地球重力模型数据与中国地面实测空间重力网格数据进行了对比.由于数据源的问题,中国大陆的模型数据精度普遍低于北美和欧洲.二种数据在地形平坦的东部地区差别较小,向西随着地形复杂程度的增加,二种数据之间的标准差从小于10 mGal增大到50多mGal.畸变点分析表明精度极低的网格点均分布在地形起伏大的地区.总体而言,5′×5′的EGM2008地球重力模型数据在中国大陆将近80％的面积上的精度可达10 mGal之内,可用于小比例尺重力编图和构造研究.在地形起伏较大的中国西部以青藏高原为例进一步比较了EGM2008重力模型和重力测点数据,结果表明在重力点分布稀疏不均匀的地区,平面网格数据难以准确表达重力场信息.由于缺少地面重力数据控制,EGM2008重力模型数据在中国西部精度较低,但模型数据依然在很大程度上提高了空间重力异常信息的丰富程度.将中国区域重力调查成果数据应用于地球模型的构建是一项有意义的工作.     

中国海陆及邻域大地构造格架图编制

20多年来,中国海陆及邻域的地质地球物理调查在不断进步,尤其是海域取得很多新认识,但中国海陆及邻域的大范围编图,尤其是大地构造图,没有随之更新;中国海陆的编图还一直存在海陆不接、海域编图相比陆域落后的问题;亟需编制一幅中国海陆及邻域的大地构造图.1992年编制的"中国海域及邻区地质地球物理系列图"的大地构造图,运用以活动论为内涵的全球构造理论作为指导思想,对中国海区及邻域的大地构造特征做出了较好的诠释.最近,中国海陆地质地球物理系列图编制项目,把1:500万中国海陆及邻域大地构造格架图作为图种之一.在全球构造理论基础上发展而来的块体构造学说,作为本次编图的指导思想,根据其大地构造体系,板块和板块边界作为一级构造单元,块体和结合带(缝合带等)作为二级构造单元,结合系列图中重力图、磁力图、地质图等图件成果,以及最近的其他调查研究资料,完善了对特提斯在南海周边的界线、东海陆架的基底构造属性等认识,在研究区内共划分出了欧亚板块、菲律宾海板块和印度—澳大利亚三大板块,6个板块边界构造单元,30个块体、14个结合带和10个缝合带.     

中国东北地区剩余重磁异常特征与地质构造及成矿带的关系

在分析中国大陆宏观格架、全国布格重力异常和东北地区1:50万剩余重、磁力异常的基础上,结合东北地质及构造演化史,分析了东北剩余重磁异常特征,并探讨了剩余重磁异常特征与地质构造的关系.总结了与成矿有关的剩余重磁场特征,说明了剩余重磁异常可在刻画地质构造、断裂分布、地层分布及成矿带方面提供重要的参考信息.     

中国东海和邻区重力测量结果及其构造意义

本文根据1977和1979年利用ZYZY型海洋重力仪,在中国东海及邻区获得的重力测量数据,对仪器的测量精度再次进行了评定,编制了自由空间异常,布格异常和地壳厚度等基础图件,参考有关地质和地球物理资料,对研究区的地壳结构特征进行了初步探讨     

南海重力异常的沉积层密度改正及其对区域构造特征分析的意义

南海位于太平洋板块、印澳板块和欧亚板块交汇处,自晚中生代以来历经张裂作用、海底扩张以及印藏碰撞、菲律宾海板块西向运动等构造事件的叠加改造,不仅形成了复杂多样的构造格局,而且堆积了厚薄不均的沉积层.为了考察沉积层密度改正对利用重力资料分析南海不同尺度构造特征的影响,本文利用南海各区域不同深度沉积层的地震波速度及钻孔密度等数据,建立了沉积层与沉积基底密度差随深度变化的二次函数关系式,并基于该关系式,计算了南海沉积层相对基底密度低而产生的重力异常值.结果显示,南海沉积层的重力异常值在海盆区介于-40~-60 mGal,而在堆积巨厚沉积物的莺歌海盆地可达到-135 mGal;相对于空间重力异常、布格重力异常,经沉积层重力异常改正后的地壳布格重力异常更能突出深部不同尺度的密度结构和莫霍面的起伏特征,其总水平导数模更突显了南海西北部红河断裂带的海上延伸;利用谱分析技术估算岩石圈强度时,经沉积层重力异常改正的地壳布格重力异常数据获得的岩石圈有效弹性厚度值更为符合地质实际,特别是在长条形的巨厚沉积区如莺歌海盆地和马来盆地.分析表明,重力异常的沉积层密度改正对揭示南海构造特征具有重要的意义.

     

Application of singularity index mapping technique to gravity/magnetic data analysis in southeastern Yunnan mineral district,China

The fractal/multifractal based singularity index mapping technique efficient in characterizing singular physical or chemical properties is applied for the analysis of gravity and aeromagnetic data in southeastern Yunnan mineral district, China. As follow-up after the introduction of singularity theory to geochemical and geological mapping scenarios, this study extends its application to delineate geophysical potential fields. Based on low gravity and low magnetic properties of granitic intrusions in the study area, singularity mapping technique is used as a high-pass filter to emphasize the geophysical anomalies caused by granitic intrusions in support of future mineral exploration. Comparing with the traditionally used band-pass filtering method, it is shown that the new technique provides an improved and simplified approach in geophysical data analysis with the advantage of scale independence.     

华北克拉通中东部基底构造单元的重磁特征

系统收集并重新处理了华北克拉通中东部的重磁资料,利用处理结果,结合近年来华北克拉通前寒武纪结晶基底构造研究的进展,重新将华北克拉通中东部划分为2个一级重磁异常单元和7个二级重磁异常单元;重点描述了7条分划性断裂的重磁特征,特别指出中国东部重力梯度带正是华北克拉通中部带的集中表现,而郯庐断裂带和兰考～聊城～盐山～台安-大洼断裂带是燕山期陆内不同刚性块体调整的重要边界,所以也是重磁特征的变异带．据此,对华北克拉通断裂与构造单元的重磁异常特征赋予了新的地质意义．研究表明,华北克拉通现今的地球物理特征能够反映结晶基底构造,其原因是华北克拉通现今构造格局是中新生代构造继承结晶基底构造的结果．     

格莱尼改正及其在地球物理数据处理中的意义

格莱尼改正是重力改正的一种,是对球面半径约166.7 km以外地形和均衡造成的重力综合效应的改正,改正后所得格莱尼异常可对应研究区范围内地壳结构特征,具有重要的研究意义.但近年来国内的重力研究中,对格莱尼改正的认识和重要性还不是十分透彻,特别是在大区域研究中,忽略这一远区重力效应可能会对研究结果的解释造成误导.针对这一问题,本文介绍了格莱尼改正的含义、由来与研究历史,指出了在大区域研究中需要考虑格莱尼效应的重要性,以"扇形球壳块"法为例给出了格莱尼改正的计算原理,列举了格莱尼异常在地球物理中的常见应用,并通过重力改正与莫霍面深度反演实例,通过对反演结果的控制点检测与精度评价,指出格莱尼异常反演所得莫霍面埋深更接近地震方法结果,从而表明了格莱尼改正在地球物理研究中的不可忽视性,并指出完全布格改正与格莱尼改正在计算方法上可实现统一.     

Geophysical Constraints on the Location and Nature of the North Saharan Flexure in Southern Tunisia

Gravity data, integrated with seismic refraction/reflection data, well data and geological investigations, were used to determine the location of the paleogeographic boundary between the Precambrian Saharan domain and the younger Tunisian Atlas domain. This boundary (North Saharan Flexure or NSF) has not been as clearly defined as it has been to the west in Algeria and Morocco. The gravity data analysis, which included the construction of complete Bouguer and residual gravity anomaly maps, revealed that the Atlasic domain is characterized by relative negative gravity anomalies and numerous linear gravity trends implying a thick and deformed sediment cover. The Saharan domain is characterized by relatively positive gravity anomalies with few gravity trends implying a thin and relatively undeformed sediment cover. An edge-enhancement analysis of the residual gravity anomalies revealed that the NSF is characterized by a series of discontinuous east- and northwest-trending linear anomalies south of 34°N that are not related to the well-known faults within the Gafsa and Accident de Medenine regions. Based on the continuity of the amplitudes of seismic reflection data and the trends of the residual gravity anomalies, the NSF is not an abrupt discontinuity but a series of step faults dipping toward the Atlasic domain. To obtain a more quantitative representation of the southern edge of Tunisian Atlas, a regional gravity model constrained by two wells and seismic reflection/refraction data was constructed along a north-south trending profile which confirms the presence of thicker sediments north of the NSF. Our analysis shows that the NSF has controlled the depositional environment of the sedimentary rocks within the region since at least Triassic time and has acted as a barrier to Atlasic deformation south of the NSF. The NSF is considered an important tectonic feature that has controlled the paleogeographic evolution of the southern margin of the Tethys Ocean, and it continues to be active today based on seismicity hazard studies.     

综合地球物理方法在华南桂中海相残留盆地沉积相预测中的应用

沉积相研究是盆地隐蔽油气藏勘探中重要的研究内容之一,综合利用地球物理方法有效识别构造、岩性或沉积相差异是盆地隐蔽油气藏勘探的前提.本文基于重力、航磁、地震等综合地球物理资料,通过重磁异常正演剥离和剖面正反演拟合技术研究了华南桂中地区海相地层的密度分布特征,预测了岩相、沉积相的变化规律.研究发现,本区中、下泥盆统海相地层存在横向的岩性、岩相变化,研究区西北、东南部的台地相区重力异常高、岩石拟合密度值高;中部“X”型台地边缘相区重力异常杂乱、岩石拟合密度变化范围大;东部台沟相区重力异常低、岩石拟合密度值低.利用综合地球物理方法预测沉积相为盆地岩性圈闭油气藏和生物礁油气藏勘探提供了新的研究思路,研究成果已得到初步检验,但还有待进一步完善与实践.