用压缩质面法反演重力资料以估算地壳构造

本文用压缩质面来近似二维地质体。先由地面上测得的重力数据用矩阵方法反演此压缩质面各单元的面密度,然后从面密度与体密度差的关系求得各二维质体单元的厚度,进而得到各单元的近似地壳厚度。经正演校验和反复调整结果,使计算的重力异常值与实际测量值之残差小到满足要求,从而得到较准确的地壳底部界面。 由上地幔,玄武岩层和花岗岩层的密度差异及已算出的地壳厚度,从重力异常中分解出莫霍界面和康腊界面起伏所分别引起的重力异常。将后者同样用反演地壳厚度的压缩质面法进行计算,得到康腊界面。 文中以三种假想的地壳模型和一个实测剖面为例来检验本方法,并用其他确定地壳界面方法所得到的结果相比较,表明本文提出的压缩质面法结果较好。     

对“用压缩质面法反演重力资料以估算地壳构造”一文的讨论

This paper sets forth an adverse view on the calculation method expounded in the paper "Inversion of Gravity Data by Use of a Method of 'Compressed Mass Plane' to estimate Crustal Structure",published in No. 1,1977 of Acta Geophysica Sinica. We believe that the author of the above-mentioned paper has adopted self-contradictory hypotheses on the distribution of crustal density in the process of continuous calculations,tus leading to an irrational decomposition of anomalies,forcing an unified solution upon problems which can be solved in many different ways. This is not in conformity with the principles of inferential interpretation of physical field,but also runs counter to the unrelenting logic in mathematics. The inversed computation of the assumed crustal structure models done by us testify to the fact that the results are irrational if we use the method introduced in the said paper to estimate the undulations of crustal interfaces.     

对“用压缩质面法反演重力资料以估算地壳构造”一文的讨论

“用压缩质面法反演重力资料以估算地壳构造”一文发表在1977年第一期《地球物理学报》上。在应用过程中,我们发现一些问题,在此提出讨论。 1.平均密度问题 假定“深部重力异常”是由康腊界面与莫霍界面的起伏引起的(为了便于讨论,其它界面从略)。我们根据文献[1]作者常用的参数,做了两个起伏界面与对应的重力异常图(见     

用瑞利面波资料反演中国大陆东部地壳上地幔横波速度的三维构造

利用中国大陆东部21个台站的43条面波大圆路径上瑞利面波记录的双台资料,计算出双台间地震面波相速度频散,采用Tarantola概率反演的方法求得相速度频散曲线的分布,并由各处相速度频散曲线反演得到地壳上地幔的三维横波波速图像,进而得到中国东部地壳上地幔的S波速度结构.结果表明:我国大陆东部地壳厚度总体上呈东薄西厚的趋势,以105°E为界向西地壳厚度逐渐加深到55 km以上,其中有一个北东向的h形地壳厚度的坡度带.豫西及晋南地区为相对薄地壳的地区.大别山地区和泰山附近地区地壳变厚,但秦岭地区地壳不变厚.上地幔低速层上界面的深度在华北地区较浅,为80-90km,在鄂尔多斯、四川东部以及黔湘地区为120-130km.扬子地块东部及华南褶皱系中、东部上地幔顶部速度偏低使低速层的速度反差不明显.滇黔褶皱系的西部在200 km以内的上地幔中未出现低速层.     

利用重力资料研究地壳分层结构的遗传反演方法

根据模型分解思想，采用变密度多层地壳密度模型，据此推导了相应的重力异常正演计算公式。以遗传算法为基础，结合上述重力异常正演公式，形成了地壳多层密度结构的遗传反演方法。     

根据重力资料探讨北京—天津及其邻近地区的地壳构造

本文根据重力资料用压缩质面法反演北京—天津及其邻近地区的地壳构造,得到了这个地区的莫霍界面及地壳第Ⅱ界面的等深线图,并对其与地震发生的关系进行了初步探讨.说明在近代地震活动地区内上地幔隆起带的两侧及地壳内界面急剧变化的地带,尤其是地壳构造的转折交汇地带是发生大地震的构造背景.指出秦皇岛至绥中、锦西一带及昌平至延庆、房山一带,存在着这种背景,应加强中、短期的地震前兆观测与研究.     

根据重力资料探讨北京-天津及其邻近地区的地壳构造

本文根据重力资料用压缩质面法反演北京-天津及其邻近地区的地壳构造,得到了这个地区的莫霍界面及地壳第Ⅱ界面的等深线图,并对其与地震发生的关系进行了初步探讨.说明在近代地震活动地区内上地幔隆起带的两侧及地壳内界面急剧变化的地带,尤其是地壳构造的转折交汇地带是发生大地震的构造背景.指出秦皇岛至绥中、锦西一带及昌平至延庆、房山一带,存在着这种背景,应加强中、短期的地震前兆观测与研究.     

辽南地区地壳构造轮廓

为了研究辽宁省海城7.3级地震发生的地质背景——辽南地区的地壳构造,根据已有的反映深部界面起伏的重力资料,以及本文提出的方法除去新生代沉积和浅部构造影响后的重力异常,用等效压缩质面方法计算莫霍界面深度。并采用密度差异的原理,从重力异常中分解出康拉界面的影响,从而求得康拉界面的深度。根据13条计算剖面的结果,给出辽南地区的康拉界面和莫霍界面的分布。根据莫霍界面的起伏,此地区大致可划分为三个部分。中部:为一北东向的上地幔隆起带,北低南高,一直向西南延伸入渤海。隆起的东南坡陡,西北坡缓,且呈台阶式次第下倾。在此大的构造背景上展布了一系列具有相当规模的次一级正、负构造。地壳厚度在隆起部分为31—32公里,但其东缘较薄,约为30公里左右。东南部:地壳厚度一般为34—35公里,最大可达38公里.西北部:地壳厚度向西北方向由34公里逐渐增至40公里左右。海城地震就发生在中部隆起带的较陡的东南坡上。 文中对有关的计算方法作了简要的介绍。并对一些问题进行了讨论。     

利用重力资料反演三维密度界面的质面系数法

文中给出一深度为h的水平矩形质面在地面产生的重力公式,对比了此公式算出的重力异常与三维长方体公式算出的重力异常,得出:当三维地质体的厚度与其埋深之比小于0.2—0.4时,二者的重力效应几乎相等,它们之间最大偏差在1—3％以内。用给出的重力公式进一步导出了重力反演三维密度界面的质面系数法。用理想模式检验,结果表明,本文给出的方法收敛快,反演误差较小,计算效果较好。最后用一实例,验证了方法的适用性。     

利用重力资料反演三维密度界面的质面系数法

文中给出一深度为h的水平矩形质面在地面产生的重力公式,对比了此公式算出的重力异常与三维长方体公式算出的重力异常,得出:当三维地质体的厚度与其埋深之比小于0.2-0.4时,二者的重力效应几乎相等,它们之间最大偏差在1-3％以内。用给出的重力公式进一步导出了重力反演三维密度界面的质面系数法。用理想模式检验,结果表明,本文给出的方法收敛快,反演误差较小,计算效果较好。最后用一实例,验证了方法的适用性。     

INVERSION OF GRAVITY PROFILES BY POLYNOMIAL METHOD *

The inversion of a gravity profile associated with a twodimensional distribution of mass with constant difference in density is dealt with, in an initial approximation, by using a polynomial of appropriate degree. The method can be applied successfully, for example, to sedimentary basins. Some examples confirm the applicability of the method, which can be readily programmed on a computer.     

多条人工地震测深剖面资料联合反演首都圈三维地壳结构

为了对多条二维剖面资料进行统一分析和解释,本文考虑了各剖面交点处的约束条件,通过建立统一的偏导矩阵,将各剖面资料联立求解.利用该方法对中国地震局地球物理勘探中心在首都圈内6条人工地震宽角反射/折射剖面资料进行了重新处理和解释,得到该地区的地壳三维速度结构和构造特征.在此基础上,结合其他地球物理研究成果,确定了壳内存在的4处低速层（体）的空间范围及断裂的走向.     

多条人工地震测深剖面资料联合反演首都圈三维地壳结构

为了对多条二维剖面资料进行统一分析和解释,本文考虑了各剖面交点处的约束条件,通过建立统一的偏导矩阵,将各剖面资料联立求解.利用该方法对中国地震局地球物理勘探中心在首都圈内6条人工地震宽角反射/折射剖面资料进行了重新处理和解释,得到该地区的地壳三维速度结构和构造特征.在此基础上,结合其他地球物理研究成果,确定了壳内存在的4处低速层（体）的空间范围及断裂的走向.     

深部大尺度单一密度界面重力异常迭代反演

对于深部大尺度单一密度界面的重力异常反演,需顾及球形观测面和重力铅垂线变化的影响。为此,本文通过球谐展开,得到重力异常的级数展开式,并推导出积分形式的反演迭代解。该迭代方法要求设法分离出单一密度界面的重力异常,已知界面上、下层的密度差和尽可能多的深度控制点。模型和实例显示其效果良好,可用于莫霍界面、岩石层底界面等深部密度界面重力异常的反演。     

THE COLLOCATION APPROACH TO THE INVERSION OF GRAVITY DATA1

Gravity data inversion can provide valuable information on the structure of the underlying distribution of mass. The solution of the inversion of gravity data is an ill-posed problem, and many methods have been proposed for solving it using various systematic techniques. The method proposed here is a new approach based on the collocation principle, derived from the Wiener filtering and prediction theory. The natural multiplicity of the solution of the inverse gravimetric problem can be overcome only by assuming a substantially simplified model, in this case a two-layer model, i.e. with one separation surface and one density contrast only. The presence of gravity disturbance and/or outliers in the upper layer is also taken into account. The basic idea of the method is to propagate the covariance structure of the depth function of the separation surface to the covariance structure of the gravity field measured on a reference plane. This can be done since the gravity field produced by the layers is a functional (linearized) of the depth. Furthermore, in this approach, it is possible to obtain the variance of the estimation error which indicates the precision of the computed solution. The method has proved to be effective on simulated data, fulfilling the a priori hypotheses. In real cases which display the required statistical homogeneity, good preliminary solutions, useful for a further quantitative interpretation, have also been derived. A case study is discussed.