基于改进泰勒级数法的总强度磁异常稳健向下延拓

位场向下延拓隶属于经典不适定问题,观测数据中细微的误差在向下延拓过程中都被严重放大,甚至会掩盖真实信息。如何精确地求解总强度磁异常（Bm）在垂直方向的各阶导数,是利用泰勒级数实现稳健向下延拓的关键。为此,本文首先分析了调和函数的相关性质,从理论上证明了Bm为准调和函数的结论,在精确计算各阶垂向导数基础上,提出利用改进泰勒级数实现磁场稳健向下延拓。为降低边界效应对向下延拓计算结果的影响,提出采用半余弦函数对磁场在4个方向上进行平滑扩边处理。通过球体与长方体仿真试验以及航空、船载实测磁场数据对提出方法进行了验证。结论表明,提出的技术方法可实现磁场稳健向下延拓,当观测数据无噪声时,计算结果精度要明显优于现行的FFT法、常规泰勒级数法以及积分-迭代法;当观测数据含有噪声时,本文方法和积分-迭代法计算结果精度相当。     

局部重力场球冠谐分析中的导数计算及应用

在建立局部地区的地球重力场模型中,球冠谐分析是一种有效的方法。在球冠坐标系下建立重力场模型时,仅涉及到重力位的垂向分量,不必进行关于极角的微分运算,所以仅用单个正交基来建模,但若要在球冠坐标系下对重力场作进一步分析,如类似于平面处理的导数运算,来突出地质体的边界,要计算极角的微分,利用单个正交基表示则不易收敛,且误差较大。本文中作者采用两个正交基函数在球冠坐标系下对重力场建模,推导计算了径向导数和曲面导数模,并利用棱柱体正演模型进行检验,结果表明双基函数建模更适合曲面上的位场表示。最后计算了冲绳海槽地区卫星测高重力异常数据的曲面导数,径向导数清晰划分了东海陆架上大构造单元,曲面导数梯度带显示了东海陆架外缘隆起带,也指示了陆架盆地内的一些局部构造。这表明双基函数的球冠谐分析是一种有效的曲面位场建模方法。     

南海东部海盆晚期扩张的构造地貌研究

东部海盆存在三组走向不同的北东向线性构造带, 它们分布于黄岩海山链南、北两侧约350 km宽的中央区内, 是张性基底断裂在海底的反映. 这三组构造带分别对应海盆三个扩张期: 磁条带异常6c~6a(24~21 Ma), 6a~5e(21~19 Ma)和 5e~5d(5c) (19~16 Ma). 东部海盆扩张方式具有不稳定性、分段性及不对称性的特点. 各扩张期内, 线性构造走向呈连续变化, 而各扩张期之间线性构造走向则均有3° ~5°跃变, 反映扩张方向存在渐变和突变的演化特点; 与扩张同期的北西向转换断层, 空间分布上呈由东向西逐步加密的特征, 各段间北东向线性构造走向变化较大, 反映扩张轴纵向延伸的分段性; 在21 Ma(磁异常6a)前后, 存在一次重要的海底扩张增速事件, 从早期的30.54 km/Ma增加到晚期的42.88 km/Ma, 对应基底断裂、沉积作用和火山活动等扩张特征的跃变; 扩张不对称率普遍东部大于西部, 扩张速率南侧明显大于北侧, 导致海盆扩张具有东宽西窄的特点及较强的不对称性.     

冲绳海槽南段基底组成分析

根据反射地震、折射地震和磁力等资料,结合周边地质,探讨冲绳海槽南段基底组成。在海槽周边的东海陆架盆地、台湾褶皱带和琉球岛弧褶皱带,发育不同程度变质的晚古生代、中生代和早第三纪地层。多道反射地震表明,海槽南段沉积盖层由上第三系和第四系组成,声学基底由下第三系及更老地层构成。邻近海槽南段的折射地震揭示,除第四系．中新统速度层之外,还存在纵波速度分别为4．7—5．3km／s和6．3km／s的下第三系和中生界速度层。磁力异常分析和正反演拟合计算结果表明,海槽磁性基底主要由变质岩系构成,次为燕山期中酸性岩浆岩和喜山期中基性岩浆岩,磁性基底大部分相当声学基底。综合分析表明,海槽南段基底主要由不同程度变质的下第三系、中生界和上古生界构成;在海槽某些构造部位,已有喜山期基性岩浆岩形成。     

20 Ma以来Mohns洋中脊的非对称扩张速率与地壳结构

超慢速扩张的Mohns洋中脊共轭两侧的地球物理场与地壳结构具有显著的非对称性.利用我国第五次北极科学考察采集的水深、重力与磁力数据,结合历史资料,我们计算了14条垂直Mohns洋中脊剖面的扩张速率、剩余水深、剩余地幔布格重力异常(RMBA)、地壳厚度和非均衡地形.对洋中脊共轭两侧以上计算结果的进一步对比发现,Mohns洋中脊两侧整体(下文均指同一地质时刻各剖面的平均值)的非对称性呈现明显的两段性:20~10.5 Ma,相比Mohns洋中脊东侧,西侧的扩张速率更慢、地壳更厚、非均衡地形更低; 10.5~0 Ma,扩张速率、地壳厚度和非均衡地形的非对称的极性与20~10.5 Ma期间完全相反.后一阶段,整体扩张速率在西侧更快、剩余水深更浅,但是对应更薄的地壳和更高的非均衡地形.我们推断前者为冰岛沿Kolbeinsey洋中脊的作用增厚了Mohns洋中脊西侧地壳并使得洋中脊向西侧跳动,而后一阶段反映了岩浆供给减少后西侧集中的构造活动导致的更多的拉伸与隆升.沿各剖面上,10.5~0 Ma期间构造活动集中的洋中脊西侧均具有薄地壳和高非均衡地形,但构造拉伸的增加并不总是对应增快的扩张速率.岩浆在浅部更多地向东侧的分配以及洋中脊向西侧的跳动可能使得东西两侧具有相近的扩张速率.

     

中西太平洋海山区的岩石圈有效弹性厚度及其地质意义

中西太平洋海山区是太平洋板块上洋壳年龄最老、磁条带异常最复杂、海山分布最密集、地质构造最独特、构造活动最强烈的一个区域, 为探讨区内众多海山的构造成因, 以板块构造理论为指导运用弹性板挠曲理论计算了中西太平洋海山区岩石圈的有效弹性厚度.结果显示, 研究区的有效弹性厚度总体上表现为北西高南东低的趋势, 西边的麦哲伦海山链表现出南北低中间高的趋势, 东边的中太平洋海山群呈现出由西往东厚度递减的现象, 且这2个典型区域的岩石圈有效弹性厚度与现今法属玻利尼西亚群岛处的比较接近.据此推测它们是在白垩纪期间(约130~90 Ma)形成于现今法属玻利尼西亚群岛处的大规模热点群附近, 且受到了后期火山岩浆活动的改造作用.      

西罗斯海阿黛尔盆地新生代构造特征及指示意义

本文根据西罗斯海北端阿黛尔盆地及周缘地球物理资料,对地震数据进行二维F-K频率与波数滤波处理,获得噪音被压制,同相轴更连续以及深部信号被明显揭露的数据资料。基于此分析了该区新生代构造特征和岩浆活动,并结合该区冰川作用,总结了与冰川有关的沉积相。研究发现,16 Ma时受到残余岩浆加热造成的阿黛尔海槽隆升作用以及阿黛尔盆地最开始不对称扩张的双重影响,在阿黛尔海槽两翼外分别形成隆起褶皱区和掀斜隆升区。隆起褶皱区以高角度断层和褶皱为特征,分布在阿黛尔海槽东翼南部,覆盖范围较小。掀斜隆升区则以雁行断层和掀斜断块为特征,分布在阿黛尔海槽西翼南部,向南一直伸到陆地边缘。利用火成岩体与围岩间的接触关系,将本区火成岩形成时代大体分为两期:早期和晚新生代火山。早期火山形成时间不易确定,只零星散落在掀斜隆升区内,推测其形成可能与残余岩浆活动有关。晚新生代火山形成时间至少晚于5.5 Ma,分布范围广且分散,基本覆盖整个研究区。这期岩浆活动无论从时间还是空间上可能都与裂谷作用无关,而是受到上新世以来大规模冰川消退造成的地幔减压熔融作用的影响。     

南海北部古俯冲带的位置及其对南海扩张的控制

为了确定南海北部古俯冲带的具体位置,作者利用美国LCT综合反演软件对收集到的重磁数据进行处理解释,结果显示在南海北部从台湾西南部到一统暗沙隆起,即沿南海海盆北部陆坡为一条布格重力异常水平梯度峰值带,指示了古俯冲带的具体位置;其北部的高磁异常代表了与之对应的古火山弧。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带,钻井资料显示俯冲带存在的时代为晚侏罗世到早白垩世。据此绘制了南海地区晚中生代到现今的构造古地理演化图,指出南海的扩张应与晚中生代俯冲带这个先存的软弱带有关,南海海盆正是从古俯冲带的位置开始扩张。     

海洋地磁三分量测量技术

与拖曳式总场测量相比,海洋地磁三分量测量能够获得更多的地磁场矢量信息,并能通过船载测量在更大海区范围内进行.本文从船载三分量测量和拖曳三分量测量两个方面总结了国外的发展现状,分析了海洋地磁三分量测量中船磁(载体磁场)标定和载体定姿两个关键技术,并结合我国海洋磁测发展现状建议首先发展船载海洋地磁三分量测量系统.     

15年测高资料反演南海北部潮汐结果的分析

在调和分析的基础上,结合差比关系的运用,利用T／P和Jason-1卫星测高数据进行了南海北部潮汐状况的反演、分析。其中沿轨数据和交点数据的海面异常（SLA）样本标准差（STD）值计算表明,对于15年资料而言,潮汐分析结果已基本一致。对3年轨道改变后的T／P资料分析发现,运用差比分析的办法能使其分析精度有20％左右的提高,达到与15年资料相近的分析效果。最后文章将近岸的反演结果与实测值作了对比,得出在大多数地区（除水动力复杂区域外）,沿轨数据的反演水位与实测值的误差均值小于19cm,STD值小于14cm。