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.     

基于重磁震资料的南海新生代盆地分布综合研究

作为西太平洋最大的边缘海,南海分布有30多个新生代沉积盆地,其蕴含着丰富的油气资源.但由于资料的限制,南海存在不同区域盆地研究程度不同,不同区域盆地面积差别较大,部分盆地只是坳陷而没有达到盆地的级别以及盆地外围可能存在凹陷等问题.南海新生代盆地分布问题制约了其油气分布规律、储量等基础地质问题的研究.本文以地震剖面数据为约束,以重力资料为主、辅以磁力资料,研究了南海新生代盆地分布及构造区划.通过提取新生代盆地及其构造单元引起的重力异常,结合地震剖面等资料反演了新生界底界面深度及新生界厚度.在充分调研已有盆地和构造单元划分方案的基础上,根据南海的地质及地球物理特征,确定了盆地及构造单元划分标准.以新生界厚度为基础并结合重、磁、震、地质等资料,进行地质-重磁震联合解释,将南海原有的36个盆地重新划分为24个盆地,盆地总面积扩大了约15万km².研究表明,南海新生代盆地沉积层厚度在1.5~16 km之间,有6个北东东/北东向沉积坳陷带、2个近南北向沉积坳陷带以及1个三角沉积坳陷区;盆地展布方向主要为北东和北东东向,其次为北西和近南北向,呈现"南三北三"的分布特征.     

基于重力资料的南海及邻区断裂分布特征研究

断裂构造作为重力异常一个非常重要的解释成果,它与能源和矿产资源勘查、构造单元划分和大地构造分区有着密切的联系.有些地质界线以断裂为界,有些能源或矿产资源与断裂伴生.本文利用重力异常,采用归一化总水平导数垂向导数（NVDR-THDR）断裂识别方法推断了南海及邻区主要断裂平面分布位置,首次采用重力异常曲率属性方法反演了南海及邻区主要断裂视深度.在南海及邻区推断断裂57条,其中一级断裂14条,二级断裂43条;断裂走向以NE和NW向为主,其次为NEE、NWW和NNE向以及NNW、EW和近SN向;一级断裂长度大部分为600~1400 km,二级断裂长度大部分为400~900 km;断裂视深度约为2~10 km,其中一级断裂视深度大部分为2~10 km,二级断裂视深度大部分为2~8 km.该研究成果可以为南海及邻区油气勘探、矿产资源勘探以及基础地质研究提供依据.     

基于磁力资料的南海及邻区磁性基底和居里面深度特征研究

磁性基底和居里面是研究地壳和岩石圈的地质构造和热演化过程的两个重要磁性界面.为了研究南海及邻区磁性基底和居里面所反映的深部构造及其热活动的地质效应,本文在对磁异常进行化极处理的基础上,采用最小曲率位场分离方法,获得了磁性基底和居里面引起的化极磁异常,利用双界面模型快速反演方法,反演了南海及邻区的磁性基底和居里面深度,研究了磁性基底、居里面深度及其分布特征,讨论了磁性基底、居里面与新生界深度之间相关性特征及其地质意义.研究表明,磁性基底深度5~20 km,洋盆南北两侧磁性基底走向分别以NE、NEE向为主,中南半岛周缘磁性基底呈NW、NNW走向.居里面深度15~32 km,宏观表现为"洋壳浅、周缘深"及周缘"北浅南深"的特征,洋盆地区居里面深度呈现"西南浅、东部深",洋壳与陆壳接触带在居里面深度上表现为梯级带特征.新生界深度与磁性基底深度相关性（Correlation between the depth of magnetic basement and Cenozoic,CDMBC）多以不规则形状分布,在盆地的沉积中心呈现正相关;新生界深度与居里面深度相关性（Correlation between the depth of Curie surface and Cenozoic,CDCSC）多呈NE、NEE向带状正相关分布,走向与盆地走向一致;莺歌海盆地、琼东南盆地、万安盆地南部和曾母盆地CDMBC呈正相关、CDCSC呈负相关,莺歌海相关性特征推测为：居里面随岩石圈变形隆起而抬升,磁性基底张裂下沉,发生大规模沉降引起;琼东南盆地相关性特征推测为：居里面随岩石圈变形下坳而下降,沉积中心与磁性基底下沉方向一致;万安盆地和曾母盆地相关性特征推测为：深部流体沿南海西缘断裂直接进入地壳,引起该处居里面深度变浅.     

南海构造格局及其演化

依据重磁资料在南海及其邻区识别出17条深大断裂和10个重磁异常区.据此并结合其他地质资料,在南海及其邻区划分出7个地质结构不同的构造单元.早白垩世南海地区曾形成过统一的基底,新生代时统一的南海基底发生肢解,这一个肢解过程经历了两个在时空上接踵发生、交叠作用的构造事件.第一个构造事件为巽他地块与华夏古陆之间古南海的萎缩、闭合和地块碰撞;第二个构造事件为南沙地块裂离华夏古陆并向巽他地块增生,且伴随新南海的持续扩张,直至中中新世.区域构造演化控制了南海沉积盆地呈"北三南三、东西两竖"格局分布,进而控制了油气富集区的分布.     

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。     

重力勘探在沉积型铝土矿床调查中的应用研究

我国北方沉积型铝土矿主要赋存于奥陶系灰岩与石炭系中统本溪组接触面的凹斗处,由于该接触面存在一定的密度差,故可以利用布格重力异常的低值区来圈定靶区。但由于观测面的起伏变化以及中间层校正和地形校正时密度选择不准的影响,使得布格重力异常会出现与地形成镜像或同向关系的"虚假异常",这给靶区的圈定造成了一定的影响。为消除或削弱这种"虚假异常",采用曲面处理方法和回归分析方法对布格重力异常进行处理。结果表明,通过这两种处理方法很好地消除了布格重力异常中的"虚假异常",正确地反映了奥陶系灰岩与石炭系接触面凹斗的起伏形态,准确地圈定了靶区,达到了高效找矿的目的。     

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.     

裂陷盆地基底双界面模式二维重力反演

裂陷盆地基底的起伏表现为非光滑的几何形态,传统的重力反演结果并不能很好地反映这种特点.此外,大多数情况下,重力观测面并不位于盆地上界面,应为单独的起伏观测面,盆地应为上界面和基底组成的双界面模式.基于此,本文研究了起伏观测面上裂陷盆地基底双界面模式二维重力反演方法.研究中假设沉积盆地的沉积层与基底的密度差随深度按双曲线规律变化.将沉积盆地的沉积层剖分成相邻的垂直柱体,其水平尺寸是已知的,顶面与沉积层上界面重合,底面深度代表基底的深度,即为要反演的参数.反演中引入全变差函数作为盆地模型的约束,使得反演结果呈现非光滑形态,符合裂陷盆地基底特征.为减小反演多解性,引入已知深度点作为约束.建立由重力数据拟合、已知深度约束及全变差函数组成的目标函数,采用非线性共轭梯度算法使目标函数最小化.模型试算结果表明该方法可反演裂陷盆地基底起伏,并通过调整正则化参数的值可反演坳陷盆地基底起伏.将该反演方法用于珠江口盆地惠州凹陷和运城-临汾裂陷盆地实际资料处理,其结果较好地反映了裂陷盆地基底起伏特征,为研究盆地构造、油气勘探等提供重要参考.     

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。