层状各向异性介质海洋可控源电磁场灵敏度计算及特征分析

海洋可控源电磁（CSEM）方法已广泛应用于地质构造研究以及海底资源探测,但其在各向异性地层中的分辨能力依然不明确.灵敏度分析是一种分析电磁场对探测目标分辨能力的有效方法,传统的地球物理反演方法也需要精确计算电磁场关于地下介质电阻率的灵敏度.在模拟和解释海洋CSEM资料时,地球物理数值模拟常在笛卡尔直角坐标系下进行,且通常假定发射源为理想的水平电偶极源.然而,在实际的海洋可控源电磁勘探作业中,由于海水运动等影响,发射源可能会发生旋转和倾斜等.复杂姿态的电偶极源可通过计算并矢量叠加三个正交方向发射源分量的电磁场以获得总电磁场,因此需三个正交方向电偶源电磁场的计算方法.本文推导了笛卡尔直角坐标系下,电阻率垂直各向异性介质中三个正交方向电偶极源电磁场表达式,并详细导出了电磁场分量关于各向异性电导率的灵敏度解析表达式.通过与各向同性算法对比,验证了本文所提出灵敏度计算方法的正确性;模拟了不同方向电偶源情况下地电模型的灵敏度并分析其特征.计算结果表明,薄层将显著影响地下介质各向异性电阻率的灵敏度分布,垂直电偶源对海底地层各向异性电阻率的分辨能力高于水平电偶源,通过反演各向异性率间接恢复低灵敏度的各向异性电阻率值是一个可行的反演策略.

     

地质雷达资料的偏移速度分析和叠前偏移

地质雷达资料偏移成像的精度与地下介质介电常数分布的确定精度有直接关系.提出用全局最优化偏移速度分析方法求取介电常数分布.目标函数定义为各共成像点道集零延迟归一化互相关值之和.在假设地下介质是分块的,且每块介质的介电常数可以用有限项的与空间坐标有关的多项式函数来表示的前提下,用遗传算法由浅至深逐块确定使目标函数达到最大的多项式函数的各项系数从而确定介电常数.叠前偏移用时间域有限差分求解麦克斯韦方程组的逆时偏移方法实现.合成雷达记录的偏移速度分析和偏移叠加结果表明,全局最优化偏移速度分析有较高的精度,偏移叠加剖面与实际构造一致.     

永久散射体雷达干涉技术监测上海地面沉降

在地下水开采以及工程建设活动的双重影响下,城市地面沉降问题突出.传统的地面沉降监测水准测量虽精度高,但点密度低、成本较高.永久散射体雷达干涉技术(PSInSAR)监测地面沉降,具有低成本、大面积和高精度特点.选用2003~2005、2007~2008、2008~2009年间覆盖上海城区的中等分辨率Envisat ASAR影像,获得上海不同时期沉降速率图.其中2003~2005和2007~2008年间的结果与水准数据进行了比较验证,达到了毫米级精度.利用2008~2010年间获取的TerraSAR-X影像得到的沉降速率图还表明:基于序列高分辨率SAR数据不仅可以监测地面沉降,还可对大型单体建筑物及地铁等线状地物进行形变监测,证实了PSInSAR方法的有效性和应用潜力.     

基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价

松辽盆地具有高大地热流、高地温梯度特点,是我国地热资源有利远景区.前人对松辽盆地干热岩研究取得了系列认识,但部分地热评价中缺乏重要参数(如大地热流、地温梯度),评价数据以收集资料为主,造成预测的地热有利区存在争议.本文通过处理分析大量实测地球物理数据,获得了壳内高导层埋深、居里等温面埋深、莫霍面埋深和中生界基底岩性等分布特征,结合大地热流、地温梯度等信息,利用模糊数学法开展松辽盆地深层地热资源评价,结果表明：松辽盆地深层地热资源具有“中部优、东南部良好、西部和北部差”的分布格局;大庆-松原和肇东-哈尔滨是两大深层地热资源有利区,其干热岩总资源量为6.236×10²² J,折合为2.128×10¹² tce(吨标准煤当量),指示了深层巨大的干热岩资源潜力.     

日本上地壳S波衰减成像

地球介质的衰减特性可以从地震波中的频谱信息中获取,并且能够提供地球内部结构非均匀性的重要信息.与大量的速度结构研究相比,对衰减结构的研究却较少,且大多仅对日本群岛局部地区做研究.本文运用ML振幅层析成像技术反演获得了整个日本群岛上地壳的品质因子Q0值（1 Hz时的Q值）.计算中共利用了日本Hi-net台网971个台站记录到的5559个地震事件,超过60000 条Sg波最大振幅-频率数据,并且满足震中距小于2°、震源深度小于10 km.计算结果表明,低Q0值区域主要存在于日本群岛的中央火山带,与日本新生代以来的火山分布非常一致;同时,位于从神户到京都东北地区、以及四国岛东部等地的非火山区,断层密集,对应的Q0值也很低;另外,西太平洋俯冲海沟与日本群岛东海岸之间的区域也是低Q0值区,这说明高温、岩石强烈破碎、深厚的沉积物是造成地震波强烈衰减的主要原因.高Q0值主要分布在中央火山带前缘与日本东海岸之间.     

中国大陆Pn波速度结构与强震孕育的深部背景

在作者以往工作的基础上，增加了中国地震年报（1997～1998年）、朝鲜以及我国各区域地震台网的数据，使Pn到时数据增加到近14万条，从中选取符合反演条件的8043次地震在581个地震台站上记录到的Pn射线99440条,重新作了中国大陆Pn波速层析成像,空间分辨率达到3°×3°. 文中将Pn波速度横向变化与活动地块的划分进行了对比,结果表明: Pn波速度横向变化与Ⅰ级活动地块区之间关系密切，大致以105°E为界，西部地区速度以正异常为主，其中西域地块区速度正异常最大，其次是青藏地块区，而滇缅地块区为负异常区；东部地区速度以负异常为主，华北地块区速度负异常最大，其次是东北亚地块区. 西部的地块区上地幔顶部Pn波速度各向异性的平均快波速度方向大体为NWW—SEE向;东部的地块区大体为NNW—SSE向，大致与相应的张应力优势方向一致. Pn波速度横向变化与强震活动间的关系也较明显，所有MS≥7.0的强震大部分发生在上地幔顶部Pn波速度的低速异常区上面的地壳内，少数发生在高、低速区域的过渡地带或两个高速区之间的相对低速部分.     

中国早期人类分布的环境制约因素探讨

在环境因素起制约作用的背景下,随着中国古人类演化与生存能力的进步,其数量和空间分布在不同时间段呈现出不同的特征。为了更好地了解中国早期人类的时空分布特征,本研究以中国境内已发表的2110处旧石器遗址的坐标和年代信息为基础,采用统计学和空间分析的方法,对遗址的时间分布进行以蒙特卡洛模拟为基础的时间不定性模拟,对遗址的空间分布进行核密度估计和聚类分析;同时,利用环境空间数据集中的海拔、水源、气温和降水信息,对不同时期内各个遗址所在地的环境条件进行统计分析。研究结果表明,在旧石器时代,随着时间的发展,中国境内的遗址数量不断增多,分布范围也逐渐从中部、南部和东部地区向条件较恶劣的北部和西部扩张。其中,600 ka和57 ka为这一变化的两个关键时间点,600 ka之前遗址数量较少,分布也较为局限;在600 ka至57 ka之间,遗址数量缓慢增加,分布范围也在季风区内逐渐扩大;57 ka之后,遗址数量迅速增长,分布遍布中国境内的大部分地区。本文所梳理的中国境内旧石器遗址整体时空分布特征,为进一步解读中国早期人类的环境适应能力,特别是古人类的体质演化和技术进步的环境驱动机制提供参考。

     

利用时序DInSAR监测填海造陆地区地表沉降

通过研究时序DInSAR相位模型,利用振幅离差、时间相干系数和统计分析多重方法提取了相干点目标,并根据不同相位分量的时空特性分离出形变相位,继而提取出相干点目标上的沉降速率。以上海市临港新城主城区为实验区,利用24景Envisat ASAR影像,得到了2007-10～2010-02间的沉降速率分布,并分析了冲填土年代对沉降的影响。     

不定积分变换法对二度体磁异常的研究Ⅰ-水平圆柱体、直立薄板的不定积分变换

作者从二度磁性体的磁异常公式出发,推导出各异常的不定积分变换结果,并由变换结果绘制不定积分变换的磁异常参量图.本文选取2种规则形态磁性体,在取不同空间几何参数的条件下,讨论它们不定积分变换后参量图的曲线变化规律,并总结其异常特征,而后将其与积分变换前的参量图对比进行磁异常讨论和效果分析.该方法能反映一些重要的地质信息,将有助于实际的磁异常解释.     

东海及其邻域壳-幔结构与展布特征

莫霍面是地壳和上地幔的分界面,是个重要的密度界面,东海莫霍面的展布特征,对于研究东海深部构造具有重要意义.利用最新重力异常数据反演莫霍面深度,结合前人的莫霍面深度结果,分析东海及其邻域的壳－幔结构与展布特征.从莫霍面深度图可见东海及其邻域莫霍面起伏变化很大,深度在12～34 km之间变化,东海及其邻域地壳厚度为6～34km,东海陆架地区地壳厚度变化与大陆地区相比并不明显,显著减薄开始于冲绳海槽地区,琉球岛弧处地壳厚度明显再度增加,莫霍面呈现两凹两凸形态,认为东海及其邻域地壳自西而东从陆壳－过渡壳－洋壳逐渐过渡的.