长周期大地电磁测深数据采集及处理技术

研究岩石圈底部的上地幔盖层甚至软流圈的电性结构,需要采集周期长达几万秒的长周期大地电磁场信号,这对仪器设备、采集以及处理技术都提出了更高的要求.本文论述了用于采集长周期信号的仪器设备及其特殊性,讨论了长周期大地电磁测深测站的布置要求,并采用长周期大地电磁测深仪器试采了长周期大地电磁场信号.对试采信号的处理结果表明,采用长周期仪器设备和稳定性好的不极化电极,合理布置测站,能够采集到最长周期达几万秒的长周期大地电磁场信号.     

希尔伯特-黄变换在海底大地电磁测深数据处理中的应用

海水运动产生的电磁场,是海底大地电磁探测数据中的主要噪声之一,影响了数据处理与解释的精度.为提高海底MT探测的应用效果,本文在海底MT信号处理中引入HHT时频分析方法.结合海底MT噪声的特点与海底MT信号的特性,对南海实测数据进行分析,通过对比去噪前后信号的Hilbert时-频谱和边际谱,表明利用经验模态分解及其多尺度滤波特性,能够有效压制海水运动产生的电磁噪声.经HHT去噪后的测深曲线在一定程度上有所改善,仍存在"飞点"现象;再结合Robust估计,明显改善海底大地电磁探测数据质量,得到满意的观测结果.     

藏北高原主要断裂带电性结构特征

对600线的部分测点及2100线的全部测点构成的五道梁-绿草山大地电磁深探测剖面进行了二维非线性共轭梯度反演,得到青藏高原中北部二维电性结构模型.根据该电性结构模型,结合研究区域重、磁及区域地质资料推断了青藏高原中北部主要断裂的位置、产状和切割深度等信息.研究结果表明,青藏高原中北部发育有F1-F16一系列深断裂.其中,F1(苟鲁山克错-囊谦断裂带)和F9(乌兰乌拉湖-玉树断裂带)共同构成金沙江缝合带的北界,是松潘-甘孜-可可西里地块与羌塘-唐古拉地块的分界线;F4、F10-F12共同构成昆仑断裂带,F4(阿尼玛卿断裂带)是南部松潘-甘孜-可可西里地体和北部北昆仑-柴达木地体的分界线;F6、F13-F16为柴北缘断裂带,由南倾的岩石圈深断裂F6和一系列产状相背、北倾的逆冲断裂F13-F16所构成;F7和F8可能反映岩石圈内产状平缓、隐伏的滑脱构造形迹.     

大地电磁测深二维反演方法求解复杂电性结构问题的适应性研究

为探讨二维反演方法在三维电性结构中的适应性问题,本研究中设计了一系列的二维/三维正演模型进行实验计算,分析了三维高阻/低阻异常体对模型响应的畸变作用,并从反演模式选择和数据旋转方向两个方面进行模型二维反演的对比分析,与三维反演的结果进行了比较,最后采用了实测数据进一步进行了二维和三维反演的比较实验.实验和研究结果表明,在剖面选择方面,在剖面方向与垂直主构造方向相差不大的情况下,截取剖面方向,将电性主轴旋转到垂直剖面方向的二维反演结果与垂直主构造方向的反演结果都可以较好地还原正演模型,在大的构造的反映上并无太大差异.在地下为二维或近三维条件时,正演模型的主要结构都可以较好地被二维和三维反演解析出来.二维的反演结果可能甚至会比三维的反演结果的边界更清晰,更精确.然而,对于具有较强的三维结构的模型而言,其二维反演结果与原始模型可能仍然存在较大差异,其中TM+TP或TM模式的二维反演结果相对更接近原始模型,而TE模式的结果往往会有较大误差,需要在解释时特别注意以免得出错误结论.     

青藏高原东缘及四川盆地的壳幔导电性结构研究

自从2008年M_S8.0级汶川大地震发生以来,青藏高原东缘便成为地质与地球物理研究的热点区域.该区域的龙门山断裂带标志着青藏高原东缘与四川盆地的边界.汶川地震即发生于龙门山断裂带内的映秀-北川断裂上.该地区现有的研究工作多集中于青藏高原东缘及四川盆地的西部,对四川盆地东部构造情况的研究目前较少.在SinoProbe项目的资助下,完成了一条跨越青藏高原东缘及整个四川盆地的大地电磁测深剖面.该剖面自西北始于青藏高原内部的松潘-甘孜地块,向东南延伸穿过龙门山断裂带、四川盆地内部及四川盆地东部的华蓥山断裂,最终止于重庆东南的川东滑脱褶皱带附近.维性分析表明剖面数据整体二维性较好,通过二维反演得到了最终的电性结构模型.该模型表明,从电性结构上看,沿剖面可分为三个主要的电性结构单元,分别为:浅部高阻、中下地壳低阻的松潘-甘孜地块,浅部低阻、中下地壳相对高阻的四川盆地,以及华蓥山以东整体为高阻特征的扬子克拉通地块.龙门山断裂带在电性结构上表现为倾角较缓、北西倾向的逆冲低阻体,反映了青藏高原东缘相对四川盆地的推覆作用.其在地下向青藏高原内部延伸,深度约为20 km左右.在标志逆冲推覆滑脱面的低阻层下存在一电性梯度带,表征着低阻的青藏高原中下地壳与高阻的扬子地壳之间的电性转换.位于四川盆地东边界的华蓥山断裂在电性结构上表现为一倾向为南东向的低阻体插入高阻的扬子克拉通结晶基底,切割深度约为30 km左右.这一结构反映出华蓥山向西的推覆作用.在电性结构模型的基础上,进一步讨论了青藏高原东缘的壳内物质流、青藏块体与扬子块体的深部关系以及青藏高原东部的隆升机制等构造问题.     

基于有限差分正演的带地形三维大地电磁反演方法

本研究实现了一套基于有限差分（FD）方法的大地电磁测深数据带地形三维反演算法及代码.其中,在大地电磁场正演数值模拟方面,开发了起伏地形条件下基于交错网格剖分、有限差分方法的大地电磁测深三维正演代码;在满足平面波场假设的前提下,使用长方体网格剖分模拟三维起伏地形,实现了带地形三维正演计算;并设计理论模型进行试算,经试算结果与前人的有限元法计算结果对比,验证了所研发的带地形三维正演计算的正确性与可靠性.在反演方面,本研究基于非线性共轭梯度方法编写了大地电磁测深带地形三维反演代码,试验了不同的共轭梯度搜索因子β,避免了目标函数对海森矩阵（参数二次导数矩阵）的显式计算和存储,初步实现了大地电磁资料的带地形三维反演.最后,对一系列理论模型进行正演计算,利用其生成的合成数据模拟实测数据进行反演,并与现有的不带地形大地电磁测深三维反演结果比较,检验了所研发的带地形三维反演计算的可靠性与稳定性.     

利用建阳新一代天气雷达观测夏季对流云特征

每年６月中一下旬华南前汛期结束后，影响华南天气系统主要是副热带高压。在这一天气形势下，主要降水云系是对流云，它是人工催化增雨的主要对象。为揭示夏季对流云结构特征及降水机制，许多研究者作了大量研究。２０世纪７０年代湖南省气象局用双经纬仪配合常规雷达对对流云宏观特征进行过观测。２００１年福建省气象局陈秋萍、曾光平等人利用“７１３”雷达对夏季对流云回波特征、生命史进行初步探讨。     

太行山山前平原降水量特征及其分布的小波分析——以栾城为例

运用墨西哥帽函数(Mexican Hat Function)小波分析方法对太行山山前平原典型地区的栾城站40年来的降水量以及当地典型作物冬小麦不同生育期阶段的降水量进行了小波分析。结果表明，分时段的降水量并无一个稳定的周期，而是变周期。该区全年降水量变化在40年尺度上可分为1980年前的偏多期和其后的偏少期；10～30年尺度上可分为60年代末以前的偏多、1997年以后的偏少和这期间的动荡期；在较小时间尺度上存在5～7年的周期变化，今后10年内年降水量的总体趋势依旧偏少，5年内为少中有稍偏高于平均降水量的趋势。冬小麦全生育期均存在较明显的4个阶段的交替变化，1967年以前的偏多期、1967～1983年左右的偏少期、1984～1994年左右的偏多期、1995年以后的偏少期。     

可能的地震前兆的一个统计性质及其与地震类型的关系

定点观测地震前兆异常的性质看上去与地震的类型有关. 以出现异常的台项数与当地定点观测前兆的总台项数之比来度量异常出现的程度, 称为相对异常台项比. 对倾滑型地震、东部的走滑型地震、西部的走滑型地震, 分别考察其相对异常台项比随地震震级的变化. 对于走滑型地震,相对异常台项比随震级的增加而线性增加, 东部的斜率大约是西部的斜率的二倍; 而对于倾滑型地震, 相对异常台项比并不随震级的增加而增加. 有限的数据所给出的线索显示:相对异常台项比似乎与视应力水平有关. 这一结果对地震预测工作可能具有启发意义.      

用数字地震资料确定软基岩场地放大和衰减的联合效应

从强地面运动随机模拟方法应用出发，针对我国很多地区浅地壳S波速度结构研究程度较低，场地放大和衰减联合效应（简称场地联合效应）估计困难的现状，提出一种用中小地震的数字观测资料确定软基岩场地联合效应的方法. 并采用该方法，结合研究区实际算例，确定出研究区软基岩场地的联合效应.