基于航空磁测数据和全球模型的适用于中国地区的岩石圈磁场模型初步研究

基于最新的全球模型LCS-1的近地面模拟值,结合中国地区1970—2011年测量的航磁数据,通过三维曲面Spline(3DSS）模型建立了适用于中国地区的全球三维岩石圈磁场模型,重点考察中国地区的岩石圈磁场分布及几个磁异常极值点随高度的变化情况,并将所得结果与LCS-1进行分布特征的比验分析．结果显示两种模型的磁场分布基本一致,尤其是俄罗斯的库尔斯克磁异常和中非的Bangui磁异常等区域,但在局部地区存在差异,在高空0.5 km处能明显地展示中国地区的岩石圈磁场分布情况,并在1 km处展示处更多的分布细节．模型最大的特点是可以反映研究区域的大、中、小尺度的岩石圈磁场分布,几个显著的正负极值点随着高度而出现近似线性下降和上升的趋势．3DSS模型不仅能够兼顾全球磁场的大尺度变化,还能突出显示研究区域磁异常的复杂分布形态．     

强自旋极化效应的高精度Overhauser磁力仪研究

Overhauser磁力仪是磁法勘查技术的重要基础仪器, 被广泛用于磁场标量数据精度要求较高的地球科学研究、国防安全等领域.传统的Overhauser磁力仪受限于动态核极化效应中电子自旋能量较弱, 导致质子系统吸收能量少, 输出感应衰减信号(FID, Free Induce Decay)差, 使得地磁总场测量精度低.对此, 本论文提出引入强自旋极化效应设计新型Overhauser磁力仪, 利用重核磁场磁化自由电子, 增强自由电子能量, 从而提升质子系统磁化强度, 改善磁力仪测量精度.论文讨论了适用于地磁测量的强自旋极化Overhauser效应理论架构及其自由基结构, 并针对强自旋极化效应的激发与FID信号的测量, 设计了新型Overhauser磁力仪的传感器激发部件、信号提取与测频方案, 最后实验分析了强自旋极化效应激发参数, 并将新型Overhauser磁力仪与传统磁力仪及商用磁力仪进行了性能对比.结果表明, 强自旋极化效应可有效改善FID信号幅度, 相对传统类Overhauser磁力仪信号幅度增加2.8倍, 新型Overhauser的实际测量精度可达0.048 nT, 与国际领先商用Overhauser磁力仪相当.

     

基于GEI方法对苏皖地区地电活动指数的可靠性研究

使用地电扰动幅度与静日变化幅值比的地电活动指数(GEI)计算方法,连续计算江苏、安徽两省6个地电场台站2018年第一季度的单台地电指数D、平均地电指数Ds。同时将地电指数D、Ds与单台地磁指数K、平均地磁指数K(即[K+0.5])对比得到:86.48%的指数D与指数K完全相同或仅相差1,89.44%的指数D s与指数完全相同或仅相差1。两类电、磁指数的高度吻合说明:(1)连续产出的地电指数是可靠的。(2)地电指数D、Ds可以量化界定地电场活动水平。极个别的地电指数D、Ds与地磁指数K、仍存在一定差异,这与地电场台站观测有关,提升地电场观测资料的质量能更好地确定地电指数。(3)地电指数与地磁指数相互弥补能更准确地确定地球电磁活动水平,其在相关的地球科学技术领域有广泛的应用前景。     

小尺度地磁场勒让德多项式建模方法

根据地面实测地磁场数据,提出一种基于勒让德多项式的对小尺度地磁场的模型建立方法,结合数据预处理、最小二乘拟合方法,采用高阶的模型描述典型小尺度区域的地磁场,绘制出地磁图.通过实验验证,模型拟合实验点的数据与真实数据的磁场总强度平均误差小于30 nT,并且反映出小尺度区域中磁场的精细结构,有效地抑制了边界效应,大大提高了地磁场建模能力.另外讨论了勒让德多项式建模方法的优缺点以及使用范围.这为地磁场在空间延拓、探矿、地下结构分析提供了重要的方法和理论基础.     

基于10ka尺度的区域非偶极子磁场变化的研究

我们利用千年时间尺度的全球地磁模式CLAS10K.1b和CALS3K.4计算和分析了公元前10000年(10000 BC)至公元1900年(1900AD)中国大陆非偶极子(ND)磁场的时空变化,还考察了ND场和ND场Z分量的功率谱.以地磁ND场垂直分量Z为例,结果显示10000 BC—1900 AD期间,ND场有三个主要的变化期.10000 BC—2500 BC期间,正值区几乎占据了整个大陆;在2500 BC—1500 AD期间,正值区域变成负值区域.1500 AD—1900 AD,负向区域变为正值区域.东亚地区ND场的磁异常最早出现在1682 AD,其极值强度在研究期间总共增加了18128.73 nT,自1682年以来,极值位置一直向东南移动.ND场Z分量的平均年变率也可分为3个阶段,随时间共增加了56.45 nT/a.球谐阶数截断至N=3时东亚ND场磁异常区已基本形成,N>5时磁异常极值位置基本固定在44°N和103°E,强度随阶数增加而不断增强.功率谱表明,ND场的功率变化主要受Z分量功率的影响.     

中国地区地磁场的球冠谐和分析

本文根据中国及其邻近地区的地磁三分量绝对测量资料,利用球冠谐和分析方法,计算出中国地区地磁剩余场的冠谐模型,地磁剩余场△X,△Y,△Z的模型均方根偏差分别为106.9,89.7,137.6 nT.提出由地磁场的国际参考地磁场和地磁剩余场的冠谐模型组成的联合模型作为中国参考地磁场的模型,它能较好地表示中国地磁场的分布.以地磁场的联合模型为正常背景场,计算出三分量磁异常的冠谐模型,并分析了磁异常的基本特征,它将为深入研究中国岩石层结构提供新证据.     

地磁场的空间相关性及其在地震预报中的应用

本文扼要叙述了震磁关系研究的现状,阐述了“震磁效应”分析的基本原理,提出了“空间相关”和“现象相关”两种“震磁效应”分析的基本方法。作者应用我国华北地区若干台站资料,以局部地区地磁场空间相关性的分析为基础,重点讨论了“空间相关法”,给出了具体震例分析的初步结果。最后,就有关“震磁效应”分析的几个问题进一步做了简要讨论。     

中国地区地磁场水平梯度的计算与分析

根据2000年中国地区156个地磁台站和复测点的实测数据以及国境外的6个地磁台站实测数据,加上国境外36个IGRF点,分别利用Taylor多项式模型和曲面Spline模型,建立了中国地区地磁场总强度(F)、磁偏角(D)和磁倾角(I)的地磁模型,通过对两种模型中各分量的φ(纬度)和λ(经度)进行微分,计算得到F、D、I的水平梯度值,并绘制相应分量沿南北方向和东西方向的水平梯度图,将其与2000年IGRF10的水平梯度图作比较,最后对水平梯度的空间分布以及三种梯度图进行了分析比较.结果表明:F和I的水平梯度主要随纬度变化,F随纬度增加,变幅约为7.0～6.0 nT/min,在中部地区(25°～35°N,90°～120°E)强度达到最大;I随纬度的增加,变幅约为2'/min～1'/min;D的水平梯度随纬度和经度而变化,随着经度和纬度的增加,变幅分别约为0.4'/min～-0.3'/min和-0.1'/min～-0.4'/min.     

山东地区地电场和地磁场观测数据对比分析研究

介绍了山东地区同时拥有地电场和地磁场观测的5 个电磁台站的基本概况,选取了各台2011 年度的观测数据,并对其观测资料质量进行了简要评价。重点对5 个台站的地电场和地磁场观测数据进行了全面、系统的对比分析,探寻了地电场、地磁场日变规律以及地电场、地磁场观测对各类干扰响应的区别与联系,为两种观测资料的分析处理提供了相互参考、相互借鉴的依据。