位场数据边界识别的新方法—增强型水平导数法

边界识别是位场数据解释的一项基本任务.现有边界识别方法大多是基于水平与垂直导数的高通滤波器,但垂直导数的计算会明显地增大噪声的干扰.为了改善这一问题,本文提出了一种新的边界识别滤波器,该方法是利用不同阶水平导数之间的线性组合来进行地质体边界的识别,由于该方法不需要垂直导数参与计算,因此其输出结果较稳定.理论模型试验表明,该方法能够更加清晰的识别地质体的边界,且与其真实边界相吻合.最后将其应用于实际数据的处理中,其结果清晰地反映出断裂的位置及构造之间的界线,并能识别出更多的细节信息.     

改进的均衡滤波器在位场数据边界识别中的应用

边界识别是进行位场数据解释时一项必不可少的任务.现有的边界识别滤波器存在识别边界发散和深部地质体边界模糊的缺点.本文提出增强型均衡滤波器,可有效地改善上述缺点.该滤波器是利用不同阶导数之间的组合来进行地质体边界的识别,并在运算中引入一种计算高阶垂直导数的稳定算法.通过理论模型试验证明增强型均衡滤波器能使浅部与深部地质体的边界同时清晰地显示,且相对于其它边界识别滤波器能更加准确和清晰地识别出地质体的边界.最后将增强型均衡滤波器应用于实测位场数据的解释,根据其识别结果可容易地划分出断裂的水平位置及不同地层之间的界线,并能发现更多的细节信息.     

位场边缘识别特征点提取方法及应用

位场边缘识别技术在地质构造特征研究中发挥着重要作用,但相关的自动化解释技术却发展缓慢.本文在位场边缘识别技术的基础上,研究了一套脊点提取、连接及特征线综合信息提取方法,可促进自动化地质解释的发展.首先,依据脊点的局部性质判断其存在性并计算其位置,采用分类连接、双向连接及排序等技术保证了脊点连接的连续性和高效性;之后,利...     

基于三维构造张量的位场边界识别滤波器

地质体构造边界位置的确定是位场数据解释中的一项重要工作,现有很多基于位场梯度张量数据的边界检测滤波器,但存在识别边界位置模糊且无法均衡深浅地质体异常的缺点.本文定义了位场数据的三维构造张量,并提出基于位场构造张量的边界滤波器.为了同时显示不同振幅异常的边界位置,对新定义的滤波器进行归一化处理.在高阶均衡滤波器的计算中需要计算位场的垂向高阶导数,本文引入一种计算的稳定算法,基于拉普拉斯方程利用位场水平导数求解垂向导数,可减小垂向导数计算中产生的误差.将定义的滤波器应用到合成的重磁数据中证明了新方法相比传统的滤波器能更加清晰、准确地圈定边界位置,而且针对同时含有正负异常的地质情况,可避免产生额外的错误边界.最后将新的滤波器应用到实测的重磁数据的解释中,结果显示基于构造张量的滤波器可更准确清晰地划分出断裂的边界位置,发现更多的构造细节.     

波场梯度法研究进展

波场梯度法是一种基于密集台阵记录的地震波形的地震数据处理方法,适用于多种地震信号/震相,比如P波、S波、Rayleigh波、Love波和环境噪声等.由于充分考虑了波场的时空变化,可以获得更多的地震波传播参数或介质参数,比如应力、旋度、地震波速度、方位角、几何扩散、辐射模式、方位各向异性和Q值等.自2007年波场梯度法的原理提出以来,该方法在河湾河谷的强地面运动研究、断层探测、月壳浅层结构成像、地球浅地表或地壳地幔速度结构和方位各向异性反演等方面得到较好的应用.基于不同的信号处理方法,波场梯度法也发展出不同的研究分支,比如基于傅里叶变换、小波变换或希尔伯特变换的波场梯度研究;基于不同参考坐标系、不同台网类型或不同震相/信号源也可以将波场梯度法划分为不同的研究方向.本文主要从方法原理、研究进展和方法比较对波场梯度法进行详细地描述,同时对其发展趋势进行简单地讨论.     

位场边缘识别方法研究进展

研究地质体的边缘位置是重、磁位场数据解释永恒的主题,也是其优势.最近几年,国内外利用重、磁位场进行地质体边缘识别研究的文章明显增多,但没有作者系统整理和对比各方法的优点和缺点,给使用者带来诸多不便.本文首先将现有重、磁位场边缘识别方法分为数理统计、数值计算和其他三大类,并概述了各类方法的研究现状;之后较详细总结了数值计算类中垂向导数、总水平导数、解析信号振幅、倾斜角、θ图这5种基本的边缘识别方法以及在这些基本方法之上发展起来的诸如倾斜角总水平导数、增强解析信号振幅等方法的研究历史和应用效果;并用理论模型对比了几种主要边缘识别方法的识别效果.通过以上总结、对比和分析,指出了重、磁位场边缘识别方法使用中需要注意的问题以及将来的研究重点及发展方向.     

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.     

利用加强水平方向总水平导数对位场全张量数据进行边界识别

位场全张量梯度数据以其信息量大、含有更高频的信号成分,能更好地描述小的异常特征等优点在地球物理领域中得到广泛应用.边界检测是位场解释中不可缺少的任务,需要新的边界探测器来处理位场梯度张量数据.为了充分利用位场梯度张量数据的多信息成分,本文定义了方向总水平导数和加强方向总水平导数,并利用其定义新的边界检测器.为了能同时显示不同振幅大小异常的边界,本文对其进行了归一化处理.通过模型试验,证明了归一化方法能更加清晰准确地显示浅部和深部的地质体边界信息.最后将该边界检测方法用于加拿大圣乔治湾实际测得全张量重力梯度数据和中国朱日和地区的磁异常数据中,并得到了较好的边界检测结果.     

基于尺度空间技术的归一化Facet模型位场边界识别

边界识别是位场数据处理解释中的重要环节,传统边界识别方法通常不能均衡深、浅部地质体边界.基于尺度空间技术和归一化的Facet模型检测算子,本文开发了一种带通空间滤波和边缘检测相结合的边界识别方法,有效地提高位场数据边界识别的精度和可靠性.为了验证本文算法的有效性和稳定性,分析了不同尺度空间函数和检测算子对算法的影响,并且对比了传统边界识别方法的效果.理论模拟和实际数据分析表明,利用位场垂向二阶导数进行的基于尺度空间技术的归一化Facet模型边界识别方法不仅算法的稳定性强,而且可以避免高阶导数对噪声干扰放大作用,同时均衡深部和浅部地质体边界,从而可以更精确地识别地质体的形态.

     

识别断裂构造的DCT法

为了提高欧拉反褶积(Euler法)的反演精度,提出基于DCT的Euler法确定断层断点位置的反演方法,从理论上给出了基于DCT的Euler齐次方程,指出异常导数的计算精度是影响Euler法反演精度的核心问题.台阶模型实验证实:用DCT法计算的重力异常垂向一阶导数的最大误差为0.460×10-9/s2,均方差为0.189×10-9/s2,水平导数最大误差为0.182×10-9/s2,均方差为0.028×10-9/s2,与DFT法相比,其计算的异常导数具有很高的精度.通过对正演模型的计算,确定了基于DCT的Euler法模型反演的位置为台阶断面的中心点位,与理论点位相对应;在反演模型实验中,证实了DCT法具有较高的反演精度,同时在实际应用中,进一步验证了该法的可行性、实用性和准确性.     

位场波数域转换算法误差方程及其应用(英文)

偏移抽样理论是本文作者建立的更普遍的傅立叶变换数值计算的理论. 基于这一理论,作者在现文中导出了位场波数域转换算法误差方程,该方程不仅给出了更灵活的位场波数域转换算法,而且揭示了位场波数域转换中的误差规律.源于该方程的DFT0η η(0.5,0.5)化极技术可以大大提高低纬度(包括磁赤道)化极磁异常的分辨率和精度.该方程所揭示的波数域位场高通转换中边缘振荡的规律性(来源、形成机理和基本性质),从理论上指出了改善现有高通转换位场数据拓边技术效果的途径.     

南海重磁异常特征及火成岩分布(英文)

南海火成岩油气藏具有广阔的勘探前景,综合利用地球物理方法圈划与识别火成岩体、研究火成岩分布是火成岩油气藏研究的基础。针对南海重磁场特征,采用低纬度、变倾角化极技术进行了磁异常化极处理,利用优选延拓方法实现重磁异常分离并提取南海海域浅部火成岩重磁异常信息,利用磁异常三维相关成像给出南海火成岩的三维空间等效分布,在重磁梯度突出局部异常边界信息的基础上,通过梯度加权的重磁相关分析勾画不同类型火成岩的平面展布,火成岩的分布特征显示出受地壳深部结构及断裂构造的控制与影响。     

重力垂直梯度的测定及其应用与潜力

近年来,随着重力垂直梯度测量精度的提高及间接推求方法的改善,它在地球科学的研究中的作用日益扩大,本文叙述了利用高精度重力仪直接测量垂直梯度的方法与注意事项,阐明了垂直梯度在地学研究中的意义与作用,其中包括(1)可以更精确测定大地水准面与正高;(2)可以更好探测地下的物质的分布及界面起伏;(3)可根据垂直梯度及形变资料反演场源及解释引起上述变化的动力机制.关于如何进一步发掘其潜力,这里也提出了建议.     

补偿向下延拓方法研究及应用

位场向下延拓是重、磁处理和解释的常用方法,但其不稳定性限制了其在资料处理及反演中的应用.本文基于补偿圆滑滤波思想以及空间域向下延拓迭代法,通过逐次补偿的办法实现位场的稳定向下延拓.同时,在频率域空间给出了该下延方法的频率域响应因子,并讨论了其低通滤波特性,理论模型和实际位场资料试验表明该方法向下延拓稳定性具有较高的延拓精度.将其应用于重力密度界面反演中,改进反演的稳定性,实际莫霍界面反演表明下延因子具备实用性.     

补偿向下延拓方法研究及应用

位场向下延拓是重、磁处理和解释的常用方法,但其不稳定性限制了其在资料处理及反演中的应用.本文基于补偿圆滑滤波思想以及空间域向下延拓迭代法,通过逐次补偿的办法实现位场的稳定向下延拓.同时,在频率域空间给出了该下延方法的频率域响应因子,并讨论了其低通滤波特性,理论模型和实际位场资料试验表明该方法向下延拓稳定性具有较高的延拓精度.将其应用于重力密度界面反演中,改进反演的稳定性,实际莫霍界面反演表明下延因子具备实用性.     

preliminary discussion on horizontal gravity gradient and its application to seismic gravity precursor research

In this paper, according to the synthetic gravity anomaly of a horizontally infinite cylindrical geologic body, gravity gradient in horizontal direction was calculated by potential field discrete cosine transformation in frequency domain. In the calculation, the minimum curvature method was used to extend edge lines. We found that the gravity gradient field from the potential field transformation was dependable by comparison with synthetic gravity gradient, except the data in the edges. Then, the accumulative horizontal gravity gradients before Lushan M_S7.0 earthquake were calculated for the accumulative gravity anomaly from September 2010 to October 2012. In the north-south direction, gravity gradient in Daofu-Kangding-Shimian and Markang-Lixian-Lushan exhibited a positive high value, and the strike of the high value zone was in line with the strike of Xianshuihe Faults and Markang Faults. In the east-west direction, high value zone was not as obvious as that in the north-south direction. Gravity gradients in the direction along and vertical to the strike of Longmenshan Faults were calculated by the definition of directional derivative. In the along-strike direction, high gravity gradient values appeared in Markang-Lixian areas along Markang Faults and Daofu-Kangding-Shimian areas along Xianshuihe Faults, and extremum appeared in Kangding-Shimian and the area nearby Lixian. In the direction vertical to the strike of Longmenshan fault zone, high gravity gradient values appeared in Lixian-Lushan-Kangding-Shimian areas, and the extremum appeared in the area nearby Kangding. The results indicate that gravity gradient in the direction along and vertical to the strike of faults can better show the relative gravity change on the two sides of faults. Lushan M_S7.0 earthquake is located at the transition zone between the two high value zones of gravity gradient. The total horizontal gravity gradient shows that the location and strike of the high value zone are basically consistent with regional faults, and the extremums of total horizontal gravity gradient appeared nearby Lixian, Kangding and Shimian.     

Major active faults determine the location of the Tongonan geothermal field: Evidence provided by rock alteration and stable isotope geochemistry

Abstract The influence of major active faults on rock alteration and stable isotope geochemistry is described for the Tongonan geothermal field, Leyte, the Philippines. In the Pliocene, acid alteration with characteristic iron enrichment (3 g/100 g) and calcium depletion (2 g/100 g) occurred along a Riedel shear fault in the Malitbog sector, and initial minor acid alteration also occurred along a similar shear in the Mahiao sector. Later, sodium metasomatism (5 g/100 g) coincided with the highest aquifer chloride (10 000 mg/kg) as a result of dissociation of saline magmatic fluids discharging through the reservoir rocks in the Upper Mahiao. The incursion of magmatic fluids (possibly δD 35‰, δ¹⁸O +7‰) set up a vigorous convection cell of meteoric water, which focused around low‐angle (L) shears centered in the Sambaloran sector. Meteoric water (δD ?35 to ?40‰, δ¹⁸O ?6 ± 1‰) depleted the reservoir in silica (6 g/100 g) and potassium (1–2 g/100 g). It also completely exchanged oxygen isotopes rapidly (within months) at high temperatures (300–400°C), and now does so continuously with fractured isotopically fresh or incompletely altered rock at small scales (centimeters or less) exposed by a 2 cm/year creep around the L shears to form a new component called geothermal water. Geothermal water mixes with meteoric water at lower temperatures (<300°C) to create the characteristic shift in δ¹⁸O of 6‰ at near constant δD (?35 ± 5‰). The 10‰ variation in δD is due to groundwater recharge derived from rain falling on steep terrain (5‰) and to enrichment of deuterium in boiling saline solutions (5‰); it is not due to two‐component mixing of meteoric with magmatic water. The low (～1) isotopic water/rock (W/R) ratios calculated from oxygen isotopes in previously published reports are meaningless, because the water contains four components (predominantly geothermal and meteoric water; <10% magmatic and rock water). W/R ratios of up to 1500 calculated from spring and rock chemistry are more realistic and, with a flow rate of approximately 50 L/s through a 30 km³ reservoir, can account for the estimated 3 My age of the system.     

二次创业与南方海相碳酸盐岩油气勘探的发现与展望

本文概述了中国南方碳酸盐岩地区的油气勘探经历和认识过程.在刘光鼎院士提出的"油气资源二次创业"理论方法指导下,我国在海相碳酸盐岩地区开展的地球物理勘探工作取得了重要成果.海相碳酸盐岩地区具有更复杂的地质构造和演化过程,该类地区寻找油气是世界性难题,传统勘探手段已不适用.本文给出了该类地区进行地球物理勘探的新思路、新方法、新技术,并以举世瞻目的普光大气田的发现说明了新方法的合理性和优势.文章最后给出在南方海相碳酸盐岩地区进行油气地球物理勘探的发展远景.     

南海礼乐盆地礁体水热循环及其对地温场的影响

南海礼乐盆地自渐新世以来持续发育碳酸盐岩礁体,礁体区地温场可能受到礁体与周围低温海水间水热循环的扰动.为了解礁体与周围海水间的热交换过程及其对礁体区地温场的影响,以便从位于礁体区的钻井测温数据中提取深部热信息,本文以过礁体区S-1井的地震剖面为基础,在流热耦合条件下对礁体内的水热活动进行数值模拟.结果表明,礁体与海水间存在水热交换,该水热活动对礁体区温度场有明显的扰动,使得礁体上部温度和地温梯度明显降低,进入礁体下伏地层后,地温梯度逐渐趋于正常;水热循环对礁体区地温场的影响程度与礁体的厚度和渗透率密切相关,礁体厚度越大、渗透率越高,礁体及其下伏地层温度越低;计算剖面中,2100 m厚礁体之下可能存在约400 m厚、渗透率约为3×10^-12 m²的高渗碎屑岩层,高渗层上覆礁体平均渗透率估计介于1×10^-13~5×10^-12 m²之间.分析表明,在受水热活动影响的礁体区,礁体下伏地层中的热流可近似代表礁体区的深部热背景,S-1钻井深部热流介于65~75 mW·m^-2之间.