瞬变电磁合成孔径成像方法研究

瞬变电磁法虽然广泛应用于资源勘探和工程勘察中,但仍存在一些亟待解决问题.迫切需要引进一些新的技术与方法,以进一步提高解释精度.由于瞬变电磁资料可以通过数学公式转换成虚拟波;多孔径瞬变电磁物理模拟证明TEM多孔径具有相干性;相邻位置上同一地质体的反射回波具有较好的相关性.所以,对于瞬变电磁资料可以进行多孔径合成成像.本文借助于合成孔径雷达的基本思想,提出一套新的数据处理方法,即采用相关叠加技术,实现多孔径数据合成.在完成瞬变电磁虚拟波提取后,将传统的以剖面为主的处理方式发展成为以测点为中心的多孔径合成,将传统的以单点处理方式发展成为逐点推移多次覆盖的处理方法.采用相关叠加的方法来进行合成孔径,由此大大提高瞬变电磁法的分辨率.从波场的角度拓展和丰富了瞬变电磁场的内涵,使得从实测资料中提取到常规瞬变电磁法提取不到的信息,对地下目标体成像更为有利.通过对所设计模型和实测资料处理,结果表明合成孔径成像效果较好.研究成果为发展瞬变电磁成像技术,提高分辨率提供了一条新途径.     

复杂地表条件下保幅高斯束偏移

高斯束偏移是一种准确、灵活、高效的深度域成像方法,其不但具有接近于波动方程偏移的成像精度,还保留了Kirchhoff偏移灵活、高效的特点以及对复杂地表条件良好的适应性.本文提出了一种适用于复杂地表条件的且具有相对振幅保持特点的高斯束偏移方法.通过考虑地表高程、倾角以及实际的道间距等信息,推导了基于高斯束表示的波场反向延拓公式,并结合反褶积成像条件,得到了复杂地表条件下的共炮域保幅高斯束偏移公式.同原有方法相比,本文方法不但可以直接在起伏的地表面进行局部平面波的分解,具有更高的成像精度,而且可以得到反映地下随角度变化反射系数的成像结果.数值模型的试算验证了上述结论.     

基于非结构化网格的边界积分方程方法的断层自发破裂模拟

地震自发破裂模拟是震源动力学研究的重要内容,了解复杂的断层动力学破裂过程对深入认识震源特征和解释运动学反演结果具有重要意义.基于边界积分方程方法的破裂模拟已经被广泛使用,大多采用的是平面断层模型的结构化网格划分.由于实际的断层往往具有较为复杂的几何特征,为了更为灵活地刻画断层几何复杂性,我们建立断层模型的三角形网格离散方案,通过精确的解析解形式来计算断层各个单元之间的应力格林函数,联立滑动弱化摩擦准则和非奇异边界积分方程,对断层的自发破裂过程进行了模拟.在简单的平面断层模型下,将计算结果与前人的结果进行了对比,验证了方法的正确性与有效性.对于几种常见的复杂断层模型,例如弯折、阶跃、含障碍体断层等,我们模拟了其破裂过程并对计算结果进行了比较与分析.模拟结果表明,非结构化网格划分的边界积分方程方法能够很好地模拟平面矩形断层或由其组成的规则断层,同时也能成功地模拟具有复杂几何形状的不规则断层上的动力学破裂过程.本研究的结果显示了边界积分方程方法在模拟复杂断层系统的动力学破裂问题上具有较广阔的应用前景.

     

利用全波形匹配方法确定水力压裂诱发地震震源机制

准确确定水力压裂诱发地震的震源机制对于描述裂缝破裂类型以及工区地应力状态十分重要.本文采用全波形匹配的方法确定诱发地震震源机制解,在拟合波形的同时对实际数据P波初动极性和纵横波振幅比也进行匹配,并在此基础上发展了一种基于邻域算法分级优化确定震源机制解的新方法.新方法的优势在于它对解具有更强的约束,并且能够解决现有方法中存在的权值系数选择问题.合成数据测试结果表明新方法能够得到可靠的震源机制解.本文将该方法应用于国内某页岩气田水力压裂诱发地震监测数据,反演结果表明诱发地震的震源类型以走滑破裂为主,表明该地区的最大水平主应力大于垂直主应力.

     

大兴安岭南段北大山岩体的年代学和地球化学：对岩石成因及成矿潜力的指示

大兴安岭南段发育包括维拉斯托、黄岗、安乐、大井、毛登和边家大院等锡多金属矿床, 是我国北方最重要的锡多金属成矿带。北大山岩体是该锡多金属成矿带规模最大, 出露最完全的花岗质侵入体, 其北部主要为石英二长斑岩, 南部为黑云母花岗岩, 且南部岩相中常见电气石和绿柱石, 被认为是区内锡多金属矿床的成矿母岩。然而, 目前对该岩体岩石成因及其稀有金属成矿潜力的认识却存在较大争议。本文在对北大山岩体开展岩相学观察和锆石U-Pb定年的基础上, 通过全岩地球化学和锆石Hf同位素分析, 结合MELTS热力学模拟计算, 试图阐明该岩体的成因类型、源区特征和演化过程, 并讨论其成矿潜力。锆石U-Pb定年结果显示, 北大山岩体北部的石英二长斑岩形成于143.4±1.3Ma, 南部黑云母花岗岩形成于142.6±1.3Ma, 与大兴安岭南段早白垩世锡多金属成矿年龄峰值相一致。北大山岩体中含自形富水矿物角闪石及黑云母、富碱(K₂O+Na₂O=8.58%~9.34%)、ACNK/CNK值介于0.97~1.02, P₂O₅含量低(< 0.14%)且与SiO₂含量呈负相关, 指示该岩体为高钾钙碱性I型花岗岩。岩体的锆石Hf同位素组成较为亏损(ε_Hf(t)值平均6.81, n=20), 且全岩锆饱和温度较高(平均值为813℃), 指示其为新生地壳物质高温熔融的产物。主量元素变化关系和MELTS模拟结果表明, 北大山岩体为高钾钙碱性岩浆体系不同程度分离结晶的产物, 其中北部石英二长斑岩样品之间结晶分异程度较低, 而南部黑云母花岗岩的结晶分异程度较高。北大山岩体的形成时代、源区特征和氧化还原条件(△FMQ-2.5)与大兴安岭南段稀有金属花岗岩类似, 具有一定的锡多金属成矿潜力, 但其初融温度、挥发分组成(相对富B贫F)、分异演化程度(结晶分异和熔体-流体相互作用程度相对较低)明显不同于维拉斯托矿床成矿碱长花岗斑岩, 不会是该矿床的成矿母岩。

     

新疆塔中地区奥陶系地层划分与岩性研究

新疆塔中地区奥陶系分布广泛。主要根据化石、岩性特征、对比等将研究区内奥陶系划分为三统四组:下奥陶统蓬莱坝组与下伏上寒武统丘里塔格下亚群呈假整合接触,鹰山组归为中下奥陶统,一间房组划为中奥陶统,良里塔格组划归上奥陶统。良里塔格组可细分为3个岩性段,鹰山组可划分为4个岩性段。良里塔格组与鹰山组之间存在区域地层缺失和不整合,桑塔木组与上覆地层呈不整合接触,与下伏良里塔格组由于所处的位置不同呈整合或不整合接触。     

矿山爆破中的电磁辐射

利用ＥＳＭＩ电磁干扰接收机和由多频天线与ＳＲ－５０Ｃ磁带机组成的记录系统,在不同距离观测到矿山爆破中的电磁辐射信号,不仅记录到与地震波同时出现的电磁辐射,还记录到大量震后电磁辐射信号．讨论了所得结果的性质及在地震预报中的意义．     

GOES-16大气温度产品资料同化在一次飓风预报中的应用研究

为评价静止卫星大气温度廓线产品资料同化对飓风预报的影响,以2018年飓风"迈克尔"为例,选用GOES-16温度廓线产品,开展静止卫星资料同化及其对飓风预报影响的研究。首先,通过评估温度廓线产品精度,选取质量较好的高度层并以统计的各层均方根误差作为观测误差用于同化试验;然后,利用WRF-3DVar系统进行不同稀疏化及不同同化频次的循环同化敏感性试验;最后,利用WRF模式开展24 h数值预报。试验结果表明,在飓风"迈克尔"期间温度廓线在200～1 000 hPa之间的误差在2 K以内,将水平分辨率稀疏化为模式分辨率的6倍且循环同化频次为6 h时同化该资料对模式的初始场有最为合理的改进,从大尺度环境场上看使模式具备更合理的环流形势,能够有效提高对飓风的路径及强度的预报效果,更准确地模拟降水落区及美国佛罗里达州等降水关键区域的雨强。     

扬子地台西缘宁蒗-盐源地区志留系牙形刺生物地层特征

本文详细研究了宁蒗-盐源地区志留系岩石地层和牙形刺生物地层特征,自下而上建立了3个牙形刺组合带:①Panderodusgracilis-Panderodussimplex组合带;②Pterospathoduscelloni组合带;③Pterospathodusamorphognathoides组合带.从生物地层学、沉积学和区域对比的角度分析了Pterospathoduscelloni带和Pterospathodusamorphognathoides带之间的相互重叠关系,并认为其相互关系为渐变演化关系,不是突变关系.     

基于FY-3C微波成像仪的沙漠地表发射率反演

地表发射率是地表的固有属性,也是反演地表信息和大气温湿度廓线的重要参数.为了获取准确且具有具体物理含义的沙漠地区微波地表发射率,首先选取塔克拉玛干沙漠部分地区为反演区域,根据二元函数泰勒定理,推导了该地区的微波地表发射率与地表温度、地表湿度的线性、非线性函数关系.其次,利用最优控制原理,结合FY-3C微波成像仪的观测亮温资料与辐射传输模式(CRTM)模拟亮温数据,构建了沙漠地区微波地表发射率的线性与非线性反演模型.通过对比发现,利用线性和非线性反演模型得到的地表发射率不仅提高了反演区域亮温的模拟精度,而且模拟亮温的变化趋势也与观测更吻合.最后,对地表发射率的线性和非线性反演模型进行了不同时间与空间上的独立性检验,结果表明:除了反演区域外,在整个塔克拉玛干沙漠地区,两种模型反演的地表发射率仍比原地表发射率模拟亮温更接近观测.总的来说,线性和非线性反演模型对沙漠地区的微波地表发射率反演均具有一定的有效性和普适性,且非线性反演模型优于线性反演模型.