基于自适应核密度的贝叶斯概率模型岩性识别方法研究

准确地刻画岩石类型及其结构关系可以为能源矿产勘探、深部结构与构造等研究提供重要信息.目前利用地球物理技术可以通过不同岩石对应的物性参数(如密度、磁化率、电阻率、速度等)之间的差异进行岩性识别,但是不同岩石物性往往存在一定程度的重合,利用单一物性进行岩性识别的结果不够准确,因此利用多源数据进行岩性识别具有重要的意义.贝叶斯方法属于统计分类方法,依靠概率进行分类,概率密度的计算依靠样本属性之间的相互联系.基于此,我们将基于自适应核密度估计的贝叶斯概率模型引入到岩性识别中.该方法对于多类不同物性参数具有良好的适应能力,预测的岩性分类结果带有概率参数,可以存在模糊区间,提供多种岩性分类结果.该方法具有较强可扩展性,可以同时处理参数和非参数信息,使得已知地质信息以及物性参数得到最大化的利用.实验证明该方法的岩性识别结果较好,相比于传统高斯算法和固定带宽核密度估计,自适应带宽的核密度估计获得的分类结果更稳定、更准确.     

SAG-2M型与KSS31M型海洋重力仪比测结果分析

为检验我国自主研发的SAG-2M型海洋重力仪的技术性能,验证其获取重力数据的可靠性,选用德国KSS31M型海洋重力仪开展同船比测工作。按照海洋地质调查规范分别处理了2台重力仪的原始重力数据,对2台重力仪得到的自由空间重力异常数据的交点差、测线及网格数据进行了对比分析及相关性分析。数据对比分析结果表明,两种型号重力仪测量精度相当,数据异常形态及变化趋势一致,幅值基本吻合,两者数据高度线性相关。通过此次同船比测工作,认为我国自主研发的SAG-2M型海洋重力仪平台稳定,测量精度与德国KSS31M型海洋重力仪相当,该比测结果对今后SAG-2M型海洋重力仪的研发及测量工作具有重要参考价值。     

北秦岭华阳川地区重磁三维反演及岩浆岩特征研究

华山岩体、老牛山杂岩体等中酸性花岗岩体和华阳川韧性剪切带在北秦岭华阳川地区的成矿过程中起着重要的作用,既是构造演化的记录,又是构造—岩浆—成矿的重要指示。本文在系统研究华阳川地区地面和航空重力、磁测数据以及地面电法剖面等多种地球物理资料的基础上,完成物性统计分析、航空和地面数据融合处理,通过先验信息约束的重磁2.5D交互式反演和三维反演计算,构建了华阳川地区区域三维地质—地球物理模型,为区域地质背景和深部地质构造的研究提供地球物理依据;推断解释了华山岩体、老牛山岩体和华阳川韧性剪切带的三维形态和空间分布,探讨了华阳川韧性剪切带、老牛山岩体和华山岩体的深部接触关系,对大岩体外围接触带的铀、钼等矿床的深部找矿具有一定指导意义。     

珠江口盆地中新生代主要断裂特征和动力背景分析

对新处理及新采集的地质地球物理资料进行综合分析,结合前人研究成果,编制了中生代和新生代珠江口盆地主要断裂图,讨论了主要断裂的存在证据、展布形态、活动性质以及它们与盆地各级构造发育的关系等基本特征,并初步分析了它们形成演化的地球动力学背景。珠江口盆地断裂主要由NEE向和NW向断裂组组成,其次为NWW向断裂组和NE向断裂组。中生代西太平洋俯冲带呈NESW向穿过南海东北部,相伴的有NE向火山弧、弧前盆地等压性构造和NW向左行走滑断裂,构成左行压扭体系。晚白垩纪至新生代NEE及NWW向断裂带控制了大规模张裂和沉积盆地的形成,又被NW向断裂带错切,形成了南北分带、东西分块的构造格局,显示了右行张扭应力场特征。     

基于正则化思想的tilt-Euler法在边缘深度反演中的应用

地质体边缘深度在重、磁位场数据半定量解释中起着至关重要的作用。由于重、磁异常及其各阶导数均满足欧拉齐次方程,tilt-Euler法在边缘深度反演方面备受青睐。然而,当重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数无法计算,导致倾斜角不能满足欧拉方程,tilt-Euler法无法使用。为了解决此问题,本文基于正则化思想,对倾斜角的一阶导数进行修改,使得重、磁异常的总水平导数或者总梯度模等于0时,倾斜角的一阶导数依然可以计算,修改后的倾斜角导数依然满足欧拉方程,称改进的方法为rtilt-Euler法;同时利用识别精度更高的归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)边缘识别方法对反演结果进行约束,剔除偏离边缘位置的坏点。理论模型试验结果表明,改进后的方法消除了重、磁异常总水平导数或者总梯度模很小或者等于0时,倾斜角导数无法计算以及反演结果不稳定的问题。将该方法应用到澳大利亚奥林匹克坝氧化铁铜金矿床边缘深度反演中,反演结果显示氧化铁铜金矿床边缘深度主要集中在0～100 m和100～200 m这两个深度段内,与沉积物剖面显示的矿床边缘深度0～200 m相符,证明了该方法的有效性。     

2D磁异常分步反演方法分析研究

2D磁异常分步反演方法是利用二维(剖面)磁测数据确定场源几何参数以及物性参数的一种反演方法,该方法的优点是构造的形态函数S不受场源磁化特征的影响,因此可以在未知场源物性参数的前提下,通过拟合依次反演得到磁性源形体横截面几何参数、磁化强度以及磁化方向.本文阐述了2D磁异常分步反演方法的原理及步骤,对形态函数S的特征及求取方法进行了讨论,分析了区域背景干扰(正常场)对反演结果的影响并提出了初步解决方案.在方法研究的基础上,进行了单一理论模型及组合理论模型的试算,得到了较好的反演结果.为了验证该方法的效果,对实测剖面进行了试算,得到了场源的边界及场源埋深信息,为进一步反演提供了有用的参考.     

利用重力场研究塞萨尔盆地及邻区构造特征

为了利用地球物理资料研究塞萨尔盆地及邻区构造特征,系统搜集整理了研究区已有的重力资料。根据布格重力异常,采用最小曲率位场分离方法、归一化总水平导数垂向导数方法(NVDR-THDR)识别出断裂信息,结合地质地球物理资料,重点分析了主要断裂的地质地球物理特征,确定了研究区内的断裂体系。研究发现,研究区内主要发育近EW向、NNW向、NW向和NE向4组断裂,认为Oca走滑断裂向西延伸至海区内,推测了SMB走滑断裂和Algarrobo走滑断裂平面位置;认为不同走向的4组断裂控制了研究区的构造格架,使之整体呈"倒三角"型,"倒三角"内分西、中和东3个构造块体,块体间以断裂为界分别为Santa Marta岩体、塞萨尔盆地和Sierra de Perija山;最后,结合断裂分布、基底特征及前人研究,重新推测了塞萨尔盆地的边界,其边界均受断裂所限,盆地范围向南、向西扩展;盆地内部,断裂F8、F9将盆地划分为北部坳陷、中部隆起和南部坳陷3个次级构造单元。     

东沙群岛海区晚新生代构造特征及其对弧-陆碰撞的响应

东沙群岛及其邻近海区(简称东沙海区)位于南海北部大陆边缘,东邻马尼拉俯冲构造带。为了讨论晚新生代以来东沙海区的构造变形特征,从中找出吕宋弧对中国东南大陆边缘碰撞的构造相关,特别是8Ma以来的吕宋岛弧和中国大陆边缘之间构造消减过程的响应。根据地震地层学分析,结合区域重磁资料、ODP184钻孔资料对东沙群岛海区晚新生代构造特征进行了分析。东沙海区自南海扩张后发育了3个沉积层序(层序Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ),经历了较强烈的构造抬升作用、岩浆活动、沉积物剥蚀。该区发育NEE-SWW和NW-SE向两组断裂,且以NEE-SWW向断裂最为发育。断裂大多具有多次活动,且为上新世到第四纪的活动断裂构造,断块抬升幅度大,沿断裂带发生岩浆侵入。分析结果表明,晚新生代期间经历了二次重要的构造运动,即东沙运动(9．8-4．4Ma)和流花运动(1．89-1．4Ma),奠定了该区的构造格局。综合该区东强西弱构造变形、构造抬升发生的时间和应力场变化等特征看,该区受8Ma以来中国东部大陆边缘与吕宋岛弧碰撞所产生的构造运动的影响,在8Ma以前,由于台湾岛不存在,活动的古东海大陆边缘延伸至东沙群岛海区东北部。     

古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系

为了进一步理解南海地区前新生代的构造演化过程,明确古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系,通过对古南海遗迹（蛇绿岩、蛇绿混杂岩以及俯冲增生带）的研究,结合周围陆区地质及古生物资料,将古南海的演化划分为4个阶段。①古特提斯残留海阶段（T₁-T₂）:古南海是在早-中三叠世的古特提斯残余海基础上发展而来,与古特提斯残余海是一个连续的演化过程。②古太平洋边缘海阶段（T₃）:晚三叠世,由于古特提斯洋的全面关闭,古南海主要受古太平洋的影响。③中特提斯与古太平洋叠加影响阶段（J-K₁）:早侏罗世,古南海开始扩张,并受中特提斯和古太平洋叠加影响;晚侏罗世,南沙地块向华南大陆开始漂移,古南海进一步强烈扩张。④俯冲消亡阶段（K₂末期-E）:晚白垩世,南沙地块开始裂离华南大陆,古南海开始向南俯冲;至始新世,伴随着新南海的扩张,古南海加速消亡于巽他地块之下,并在南海南部地区形成了卢帕尔线蛇绿岩带以及一系列的俯冲增生带。     

基于重磁异常相关分析的场源位置及属性识别方法

针对传统的重磁对应分析在场源区域外趋于高相关度的缺点,本文提出了一种基于相关系数和垂向导数的重磁场源位置及属性识别方法,给出了一个新的重磁场源平面位置及属性判别参数（GMCP）,该参数能够有效地缩小重磁场源的识别范围.判别参数GMCP值非零分布范围反映了场源的规模.GMCP值的正负反映了场源属性,当GMCP大于零时为正相关,代表了该区域存在高磁高密度或低磁低密度的重磁同源地质体;当GMCP小于零时为负相关,代表了该区域存在高磁低密度或低磁高密度的重磁同源地质体;GMCP趋于零,则表示无重磁同源地质体.两组不同干扰水平的同源复杂组合模型实验、两组不同源组合模型试验以及南海中央海盆实际重磁数据处理结果均验证了该重磁场源位置及属性识别方法的正确性和有效性.