Hilbert-Huang变换在瞬变电磁去噪中的研究与应用

瞬变电磁法(TEM)是电法勘探的一个重要分支,具有受地形影响小、工作效率高、对低阻体分辨率高纯异常测量等优点.在野外数据采集过程中,瞬变电磁数据容易受到周边环境噪声的干扰.由于瞬变电磁的晚期信号能量弱,极易被噪声淹没,使得数据处理过程中出现假异常.为了更好地减弱噪声的影响,剔除假异常,得到真实的地下介质信息.本文把Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)方法应用到瞬变电磁数据处理中,通过对含有噪声的瞬变电磁仿真数据进行经验模态(Empirical Mode Decomposition,EMD)分解、重构,得到了真实的电磁信号,证明HHT方法在瞬变电磁去噪中可行.最后对TEM实测数据进行EMD分解、重构,结果表明该方法能够有效的压制噪声的干扰,突出TEM真实信号,较好的识别异常体的位置,提高TEM解译结果的准确性.     

再论纬向正常密度假说与内波假说的比较

本文对“纬向正常密度假说”和“内波假说”再次进行了讨论,进一步比较了二者的联系和区别.根据岩石圈板块概念和地幔对流假说的基本观点、以及“纬向正常密度假说”和“板块运动重力机制”的基本观点,提出了“软流圈板块”概念.     

洪镇变质核杂岩的形成机制及其大地构造意义

位于大别造山带东侧扬子板块上的洪镇变质核杂岩, 其下拆离盘韧性剪切带叠加在元古代董岭群变质杂岩之上. 该韧性剪切带现今剖面上分别呈背形或反“S”形, 但具有一致向南西缓倾的矿物拉伸线理. 露头构造、显微构造及石英C轴组构皆指示该韧性剪切带具有上盘向南西的运动方向. 糜棱岩中石英与长石的动态重结晶型式指示其为角闪岩相韧性剪切带, 原先形成于中地壳环境. 该变质核杂岩形成于早白垩世(白云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为(124.8±1.2) Ma), 在区域北东-南西向拉伸中沿向南西缓倾的韧性剪切带发生拆离运动. 随后洪镇花岗岩体的侵位(黑云母⁴⁰Ar/³⁹Ar坪年龄为121.7 Ma)使该韧性剪切带弯曲、抬升, 形成变质核杂岩. 洪镇变质核杂岩揭示, 区内早白垩世岩浆活动是发生在区域伸展背景下, 扬子板块东部在晚中生代也经历过岩石圈减薄.     

区域地磁场时空变化特征及模型研究

正基于时-空高分辨率的地磁数据,分析其描述的地磁场的时间-空间分布形态,选取合适的区域地磁场分析方法,提取区域地磁场的时间-空间变化特征,并建立高精度的区域磁场模型,以期为地震研究、地质构造研究、地球深部研究、矿产勘探、航空航天、通信导航等诸多科学领域和民用领域提供基础的、准确的、可信的中国地区地磁数据,是本论文的主要研究目的及意义。本文通过对中国地区地磁场长期变化的自然正交分量分析和中国地区地磁场的球冠谐和     

奇异值分解(SVD)实现地震波场分离与去噪新思路

依据不同性质的地震信号（反射波、折射波、直达波、面波、VSP上下行波、多次波、随机干扰等）之间在运动学、视速度和相干性上的差异,借助某种数学变换、SVD分解与重构联合、时域与频域结合的方式,通过这些间接的处理手段,把要提取的目标信号或要剔除的干扰信号转换到一种相干性更好的空间域中,再进行SVD分解与重构,最充分利用SVD滤波技术特点,实现地震波场分离与去噪,而不是直接对信号进行SVD分解与重构来实现地震波场分离与去噪,这样做可有效地避免以往对SVD波场分离与去噪技术应用空间狭窄、有效信号损失严重等缺陷性.     

快速演变的三板块边界上的一次大地震破裂

2007年4月1日,一次大海啸地震(MW8.1)使得所罗门群岛俯冲带在一个三联点处破裂。在这个三联点上,澳大利亚板块、所罗门海-伍德拉克盆地板块在不同滑动方向上同时向太平洋板块俯冲。大地震过程中,相关的滑动方向突变使得太平洋板块上部收敛滞弹性变形,这就产生了Simbo俯冲断层之上弧前的局部隆起,潜在地放大了局地海啸振幅。地震周期过程中的弹性形变似乎主要通过上冲的太平洋弧前来调节。这次地震显示了极其年轻的俯冲大洋岩石圈的孕震潜力和横贯坚实地质边界的破裂能力,也显示了引起隆起和海啸的复杂同震滑动的后果。     

北京地区气候变量的多分形特征研究

在气候系统的变量时间序列中往往存在着不同尺度间的自相似结构,这种自相似结构,又称为分形的特征.本文运用多分形去趋势波动分析方法(MF-DFA),分析北京市近50年来不同气象变量的逐日序列,并用一个扩展的二项式串级模式来分别估计其多分形谱.结果表明,平均气温等变量表现出多重分形的特征,并且多分形谱宽一致.而气温日较差和日照时数则表现出单分形的特征.且这种分形特征与长程记忆性相关,为中长期气候预测提供了理论基础.     

南美地区下地幔速度界面结构研究

下地幔间断面是地球内部结构研究的重要课题,对于理解地球深部的动力过程具有重要意义.美国西部密集地震台网记录到的南美洲太平洋地区深震的短周期波形资料有利于震源下方下地幔间断面的研究.本文收集了美国西北太平洋地震台网和犹他大学地震台网所记录的南美洲西部俯冲地区15个深震的19组短周期垂向台网资料,并利用4次根倾斜叠加方法提取震源下方下地幔中速度界面上发生转换的次生震相SdP,据此发现南美洲西部下方下地幔中800~1200 km深度范围内存在明显的转换点集中,主要分布在900,1000和1100 km三个深度附近,三个速度界面具有不同的起伏形态,应为在研究区域双层地幔对流中间边界层.     

用Rayleigh面波方位各向异性研究中国大陆岩石圈形变特征

中国大陆地质构造历史非常复杂,岩石圈长期积累的形变较大,而利用地震面波传播的各向异性是研究岩石圈形变特征的强有力手段. 本文利用双台窄带通滤波-互相关方法与基于图像分析的相速度频散曲线提取技术,提取Rayleigh面波相速度频散资料,进而反演中国大陆及邻区20～120 s周期Rayleigh面波相速度方位各向异性空间分布图像. 检测板测试结果显示：中国大陆大部分区域的方位各向异性横向分辨率在5°左右. 各向异性研究结果表明：中国大陆地壳上地幔方位各向异性特征存在显著的空间差异,反映出形变特征的空间差异;104°E以东地区地壳上地幔各向异性弱于西部地区,表明其构造变形总体弱于西部地区. 青藏地块及其东缘地区地壳与上地幔顶部变形最为强烈. 但东部的局部地区如华南地块与珠江口地区、鄂尔多斯盆地西南缘以及秦岭-大别造山带,较强的各向异性显示这些区域在不同时期也经历了强变形. 青藏地块内中短周期快波方向自西向东顺时针旋转变化可能指示板块碰撞与挤压过程中软弱物质的流变方向. 青藏地块西部中下地壳和上地幔形变模式相似,可能处于壳幔耦合状态;而中东部及东缘地区地壳上地幔形变模式存在明显差异,壳幔似乎不具备垂直连贯的形变特征. 位于青藏地块北部的塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连褶皱带同样经历了强变形. 包括四川盆地在内的上扬子地块快波方向的变化显示中地壳与下地壳上地幔形变模式不同,而形变特征一致的下地壳与上地幔应为强耦合. 大约以103°E为界,龙门山断裂带可分为南西段和北东段,南西段处于低速区,而北东段位于高速区,且方位各向异性强度明显大于南西段;2008年5月12日汶川M_S8.0级地震沿断裂带的单侧破裂模式除与北东段的高应力积累有关外,还可能与北东段地下介质物性存在密切关系,高速坚硬岩体的发育有利于应变能的积累与集中释放.     

区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术

各个国家与地区的航磁异常数据一般均采用多期磁测数据汇编而成,但是由于测量时间跨度较大、各期测量精度与校正参数不一致、以及磁力异常本身的时变性等原因,各期磁力异常数据之间具有系统差异,致使航磁异常汇编数据的长波成分可能存在不可靠性.本文基于二维修正球冠谐分析建模方法与单纯采用卫星磁测数据构建的全球岩石圈磁场模型可靠波段,提出区域航磁异常汇编数据的长波成分提取、评价与替换技术.通过仿真数据测试了本文所提方法的有效性之后,将其应用于澳大利亚第七版航磁异常网格数据,进而采用CM6模型的16～90阶球谐系数解算数据对提取的航磁异常长波成分进行了评价与替换,并通过空区补值与扩边处理,得到了澳大利亚及邻区完整的磁力异常网格数据.最后,采用替换了和未替换长波成分的航磁异常汇编数据,与CHAMP卫星磁测三分量数据联合进行修正球冠谐建模,结果显示,替换了长波成分的航磁异常汇编数据与卫星磁测数据融合效果更好,而由航磁异常汇编数据提取的长波成分与卫星磁测数据存在不相容性或非一致性.仿真测试与实际应用均表明本文所提方法具有可靠性和实用性,值得在区域航磁异常数据汇编中推广应用.