青藏高原东北缘地壳及上地幔顶部速度结构研究

本文利用青藏高原东北缘71个固定台站与418个流动台站记录到的天然地震事件资料,采用双差层析成像方法对近震走时数据进行反演,获得了研究区高分辨率的三维P、S波速度结构和地震重定位结果.研究结果表明,本文给出的P、S波速度模型较已有的全球模型能更好的解释体波走时与面波相速度观测资料.松潘—甘孜和祁连构造带下方20~40 km深度范围表现为显著的P、S波低速异常,其中松潘—甘孜地块的壳内低速层可能与地壳部分熔融有关,而祁连构造带的壳内低速层则可能与地壳增厚有关.精定位后的岷漳6.7级地震和九寨沟7.0级地震震源深度都位于脆性的上地壳.两个地震的震源区地处不同块体的边界,均处在高、低速过渡带.震源区的壳内低速层可能处于部分熔融或易于蠕变的状态,脆性上地壳更容易积累应变能,从而导致地震的发生.

     

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。     

磁总场异常垂直梯度三维相关成像

本文提出了磁总场异常垂直梯度三维相关成像方法,用于成像地下等效磁源分布.它首先将地下待成像空间划分为三维规则网格,然后直接计算每个网格节点磁偶板子在观测面理论磁总场异常垂直梯度与实测磁总场异常垂直梯度的互相关,其相关系数值表征等效磁偶极子分布(即磁偶极子发生的概率).理论长方体组合模型数据和实际某矿区磁测资料试验结果表明本文方法计算得到的相关系数值能基本反映地下的磁源分布,且分辨率明显高于磁总场异常三维相关成像的分辨率,也高于基于熵滤波分离异常的磁总场异常三维相关成像的分辨率.     

四川盆地东西陆块中下地壳结构存在差异

四川盆地是中上扬子克拉通的主要组成部分.作为我国三大稳定克拉通之一,扬子克拉通经历了自太古代以来的长期演化,直到新元古代晚期与华夏板块发生碰撞拼合前,一直被认为是一个稳定的统一陆块.基底包括了新太古宙-新元古代岩层,其上广泛被新元古代晚期至显生宙地层覆盖,仅有~2.9—2.95 Ga基底岩石零星出露于四川盆地的西缘、西南缘和三峡地区,使得对于沉积盖层之下的中下地壳的性质和分布规模的认识十分有限.重力异常则能够宏观揭示区域结构特征.本文通过刨除沉积盖层和莫霍面起伏引起的重力异常而获得了中下地壳的重力异常,反映了四川盆地东西陆块中下地壳存在结构差异,结合深地震反射资料、航磁异常和地球化学资料,证实了该分界线位于重庆—华蓥一线,故而推测中上扬子克拉通在太古宙-古元古代可能存在东西两个陆核.     

基于GPU的任意三维复杂形体重磁异常快速计算

提出了基于图形处理单元的任意三维复杂形体的重磁异常快速正演计算方法.将地下半空间剖分为大小相等规则排列的一组长方体单元,任意三维复杂形体可以表示成很多不同体积和密度(磁性)的长方体的近似组合.用解析方法计算出所有这些长方体在计算点的重力(磁力)异常,并累加求和,就可以得到整个模型体在计算点引起的重(磁)异常值.为了提高近似程度,需将地下半空间剖分得很细,用传统的CPU串行程序计算相当耗时.GPU在处理能力和存储器带宽上相对CPU有明显优势,采用GPU并行算法,可大大提高计算速度.相关试验结果表明,用GPU实现的正演快速算法计算结果正确,效率明显提高,为重磁异常三维物性反演提供了基础.     

低纬度磁异常化极的伪倾角方法改进

基于改造化极因子的低磁纬度频率域化极方法具有计算速度快、控制参数少、操作简单、化极稳定等优点.本文分析压制因子法和伪倾角法的化极因子特征及其控制参数的影响,在此基础上改进伪倾角法的化极因子,即在磁偏角垂直方向及附近采用伪倾角法化极因子,而在其他方向采用常规频率域化极因子.改进后的伪倾角法既能有效压制磁偏角垂直方向及附近化极因子的放大作用,使得化极稳定,又能减少其他方向有效信号的化极特征的损失,提高化极精度.理论模型数据试验表明本文改进方法有效.利用本文改进方法对南海海域磁总场异常数据进行了变磁倾角化极,得到南海海域化极磁异常,这为研究南海大地构造特征和岩浆活动提供重要的参考资料.     

黄骅坳陷前新生代残留盆地结构与基底性质研究

利用综合地球物理方法研究前新生代残留盆地结构是当前深层油气勘探亟待解决的问题之一.本文基于高精度重力、航磁、地震等综合地球物理资料,通过位场正演剥离和正则化滤波技术对黄骅坳陷前新生代残留盆地结构展开研究,构建黄骅坳陷宏观的盆地立体格架,分析前新生代残留地层的展布及残留厚度特征,探讨盆地基底的三分性问题.研究表明,黄骅坳陷宏观上呈现垂向分层、东西分带、南北分区的盆地结构特征;前新生代残留盆地总体为NNE-NE向展布,但沉积中心与残留地层厚度明显不同于新生代沉积特点,在歧口新生界巨厚区残留厚度较小;盆地基底表现出三分性特征,区内"T"型交叉的两组隐伏深断裂可能为燕辽基底、鲁西基底和太行基底的拼接线;前新生代盆地结构、残留厚度与基底三分性特征均表现出受深部断裂构造的影响和控制.     

球坐标系密度界面反演方法及在华南大陆的应用

密度界面反演方法在油气勘探、推断区域构造、获取地壳结晶基底面、莫霍面起伏形态等方面具有重要意义。现有的密度界面反演方法大多基于笛卡尔坐标系统,当涉及到大区域乃至全球尺度的密度界面反演时,地球曲率的影响将不可忽视,需考虑基于球坐标系Tesseroid模型的密度界面反演方法。然而,受计算精度和效率制约,已有的基于Tesseroid模型的密度界面反演方法并不能很好地适用于地表重力观测数据的反演计算。笔者基于前人研究,给出了一种适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。该方法首先将常规的球坐标系高斯—勒让德重力积分公式进行简化,提高了重力正演计算效率。随后,引入并改进了前人的自适应剖分方案,提高了重力正演计算精度。在此基础上,采用Cordell迭代优化算法,得到了适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。通过模型数据试验,对本文球坐标系密度界面反演方法进行了验证。结果表明,笔者对高斯—勒让德积分公式加以改进和引入改进的自适应剖分方案后,很好地克服了计算精度和效率对地表观测重力计算的掣肘,并且,基于球坐标系的密度界面反演结果优于基于笛卡尔坐标系的密度界面反演结果。在华南大陆实际数据试验中...     

危机矿山重磁资料精细处理与解释:以湖北省大冶铁矿为例

针对湖北大冶矿区复杂的地质问题, 基于高精度重磁实测数据, 采用三维重磁数据概率分析和物性反演技术, 实现了大冶矿区重磁资料的精细化处理与解释, 为大冶危机矿山深部及外围找矿提供了重要的参考.在无约束条件下对高磁异常源进行了三维概率成像反演, 并结合地质先验信息完成了矿区航磁异常的带地形人机交互三维反演, 预测了矿区沉积岩类与闪长岩体接触带的空间延展形态, 定量反演了矿区的三维物性特征, 反演结果显示在矿区深部(1000m以下) 及接触带弯折部位为有利的找矿区域, 目前通过实钻已得到证实.      

地震剖面线条化的一种简单算法

地震剖面线条化是应用模式识别方法自动追踪剖面中的同相轴, 并自动绘制线条图.首先探测地震道中的周波, 并描述周波属性, 然后根据相邻三道周波相关的目标函数最小原则追踪同相轴, 描述同相轴属性, 并记录同相轴属性表.根据同相轴属性表, 可对地震剖面进行基于同相轴属性的统计分析和滤波以及定量解释.本文对现有的地震剖面线条化方法进行了改进简化, 实现地震剖面同相轴快速自动追踪和自动绘制线条图.合成数据和实际数据试验表明该方法计算简单、快速、有效.