联合GPS与重力资料反演分析川滇地区现今地壳形变

联合GPS与重力数据,反演给出了川滇地区(96°~106°E,20°~36°N)的活动块体运动速度和主要活动断裂的错动速率。受青藏块体的北东向推挤和青藏高原隆升引起的重力势能作用,川滇地区围绕着喜马拉雅东构造作顺时针旋转运动,造成川滇地区东侧断裂作左旋走滑运动,而西侧断裂以右旋走滑为主。鲜水河-夏宁河-则木河-小江断裂是区内最活跃的断裂带,其左旋走滑速率分别为12.1±0.6 mm/a,9.0±1.2mm/a,6.4±1.0 mm/a,6.0±1.2 mm/a和8.3±0.5 mm/a。龙行山断裂具有2.6±1.1 mm/a的右旋走滑和1.3±1.2 mm/a的挤压速率。反演结果表明,区内的地壳运动模式更趋向于“连续变形”假说。     

海洋多源环境信息网格分析平台及原型实现

探讨了海洋多源环境信息网格分析平台框架及其关键技术,同时以南海海区为试验区,选取三种代表性海洋环境信息,搭建了海洋多源环境信息网格分析平台示范性原型系统。实践证明了相关技术路线的可行性与实用性。     

全球地磁感应测深数据三维反演

全球地磁感应测深能获得地幔转换带及下地幔上部的导电结构.但目前稀疏的地磁台站分布及部分台站的观测数据稳定性较差,影响了三维反演对地下电性结构的分辨力和反演可靠性.为此,区别于传统的L2-范数反演方法,本文提出并实现了基于L1-范数的地磁测深响应三维反演技术.在反演中,利用L1-范数度量数据预测误差,降低"飞点"数据的影响,将相关系数较小的C-响应估计也纳入反演数据中.三维正演模拟采用球坐标系下的交错网格有限差分法,反演采用有限内存拟牛顿法.文中利用指数概率密度分布函数构造非高斯噪声的合成数据,并采用棋盘模型对反演方法的可靠性进行了验证.之后,我们将本文提出的三维反演方法用于全球129个地磁观测台站的C-响应数据反演,结果表明在地幔转换带深部,中国东北地区为高导电异常,南欧和北非则均为高阻;夏威夷在900 km以下为高导;菲律宾海及以东地区在转换带表现为明显的高阻,这些结果与前人研究结果一致.由于采用了更多的台站数据,我们的反演结果还发现一些新的异常：南美洲南端,转换带表现为明显的高导;澳大利亚东南部,地幔转换带深部,也存在一个明显的高导异常,这些异常分布和地震层析成像的低速区一致.因此,L1-范数三维反演能够充分利用全球C-响应数据信息,提高地磁测深对地球深部电性结构的分辨能力,更好的研究全球地幔电性结构.     

基于广义模型约束的时间域航空电磁反演研究

由于航空电磁具有海量数据,因此快速有效的成像和反演手段至关重要.本文针对层状介质模型推导与实现了广义模型约束条件下时间域航空电磁一维反演.从正则化反演的目标函数出发,通过改变模型约束项构造Lp范数反演和聚焦反演,进而通过改变模型求解域构造出基于小波变换的稀疏约束反演.针对不同反演方法目标函数的构建方式,本文进一步从数学原理上分析不同反演方法的预期效果,并通过理论模型和实测数据进行验证.结果表明L0.8范数反演、聚焦反演和基于小波变换的稀疏约束反演可以得到更符合地下层状介质陡变界面的反演结果.

     

基于浅地层剖面数据和改进地声模型的底质反演方法

浅地层剖面仪发射的声脉冲能够穿透海底面进入沉积层内部,其回波中携带了丰富的底质信息。地声模型是底质声学与物理性质关系的数学描述,广泛用于海底声学与地声反演研究。本文通过对浅地层剖面数据的处理、解译得到海底反射系数,与考虑底质松密影响的改进Biot-Stoll模型相结合,提出底质反演新方法并开展实例验证。研究结果表明：通过对浅地层剖面原始记录的读取、解译,提取反射波振幅,并结合设备声源级,可有效求取海底反射系数。通过引入相对密度改进孔隙度计算公式,进而在基于Biot-Stoll模型构建海底反射系数和底质平均粒径关系过程中进一步考虑了底质松密的影响。基于山东威海某海域及文献的算例均显示,本文提出的改进地声模型可缩小底质反演与实测结果之间的相对误差、提升基于浅地层剖面数据的海底底质地声反演精度。     

大气掩星反演误差特性初步分析

GPS大气掩星探测技术可以获得全球大气折射率、气压、密度、温度和水汽压等气象参数,该技术基本原理是基于几何光学近似的Abel积分反演.地球扁率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等因素在某些高度范围影响大气反演的精度.本文采用模拟的方法,分析其中地球扁率及电离层对反演结果的影响,并讨论局部圆弧修正及电离层修正的效果.利用CHAMP掩星实测轨道数据和有关电离层和大气经验模式、采用三维射线追踪方法模拟计算几种情形下的GPS掩星观测附加相位数据,对模拟数据进行反演,将反演气象参量剖面与模拟时给定模式剖面进行比较,得到了0～60 km高度范围内的反演误差.误差统计分析结果表明,局部圆弧中心的修正以及电离层修正,对于高精度的GPS掩星反演是非常重要的;电离层修正残差仍是制约30～60 km高度范围内反演精度的重要因素,进一步完善和优化大气掩星反演需要发展新的电离层修正算法.     

云南省江城地区盐盆地重力勘探与深部找钾启示

云南省江城勐野井钾盐矿是目前我国发现的唯一固体钾盐矿.该地区地质构造复杂,近几年通过野外地质、地球物理及钻井勘探,认为钾盐来自深部侏罗系,并沿断裂构造带挤压塑流到表层,可能在深部还存在大面积的"盐源".为实现找矿突破,亟须了解控制盐矿形成的构造及围岩的三维结构特征.通过对江城地区高精度重力数据位场分离、边缘检测、3D物性反演的地球物理处理与解释,获得了勐野井地区江城湖盆的基底变化、断裂展布等地质信息,确定了研究区构造格架、地下密度体的三维分布与岩盐矿的关系,推断在勐野井矿区西北深部可能还有侏罗系盐岩甚至钾盐的存在,该地区将是未来找矿工作的重点.研究成果为江城地区下一步钾盐矿勘查提供了线索和依据.     

带有横向约束的全局优化波阻抗反演方法及应用

地震波阻抗反演是一种基于地震数据得到波阻抗参数的非线性优化问题。不依赖于目标函数梯度信息的全局优化算法是求解地震波阻抗反演问题的有效方法。然而这类方法采用逐道反演的策略,忽略了相邻地震道的空间相关性,导致反演结果的横向连续性差。针对该问题,提出了一种融入旁道最优解的模型空间初始化方法约束波阻抗反演的搜索空间范围,以改善反演结果的横向连续性,进而提出了一种带有横向约束的多组变异差分进化地震波阻抗反演方法。合成地震记录算例表明,该方法相比于传统方法不仅具有更快的收敛速度,而且反演结果具有更好的横向连续性。此外,该方法被应用于胜利油田某区块的储层波阻抗参数反演,反演结果与测井资料有很好的一致性,且有效地刻画了储层砂岩厚度。     

基于改进麻雀搜索算法的瑞利波频散曲线反演

非线性优化算法在给定的参数搜索范围内对最优解进行全局搜索,在全局搜索方面具有先天的优势,具有一定的跳出局部极值的能力。本文将一种新兴的非线性优化算法——麻雀搜索算法引入瑞利波频散曲线反演问题,针对频散曲线反演问题瑞利波频散曲线反演问题多参数、多局部极值的特点,引入自适应t分布对算法进行改进。三种理论模型的反演实验数据表明,改进的麻雀搜索算法与传统麻雀搜索算法相比具有更好的反演精度和稳定性,同时具有较好的抗随机噪声的能力。与粒子群算法和差分进化算法两种较成熟的非线性优化算法进行对比,改进的麻雀搜索算法较好地平衡了迭代前期的全局搜索和迭代后期的局部搜索,取得了与粒子群算法和差分进化算法相比更好的效果。     

基于二维NLCG反演的水文地质结构辨识研究

地下水调查是草原水资源合理开发利用的前提,而探明水文地质结构对地下水调查尤为重要。笔者充分利用大地电磁法（MT）和地面核磁共振（SNMR）各自的优点,尝试采用MT和SNMR对水文地质结构进行探测,并通过二维非线性共轭梯度（NLCG）反演解译了电性与地层两者的对应关系;实现了典型层状含水层模型和局部含水层模型正反演试验;通过实测数据反演与钻孔资料对比验证了该反演算法对低阻含水层地质体解译的有效性。试验结果对水文地质调查具有一定参考意义,也为同类数据反演提供了方法借鉴。