对下扬子与华南边界结合带东延问题的地球物理探讨

以江山-绍兴、铅山-宜春等断裂带作为华南与扬子块体之间的边界结合带，这种认识目前已基本为大家所接受．但是，这条边界结合带向东延伸入海之后的位置与去向一直是多年来研究的热点．本文基于黄、东海研究区的地球物理数据(空间重力数据、布格重力数据和地震层析成像结果)，利用方向导数等处理方法，对研究区的地球物理数据进行处理，并对研究区的地球物理场进行了分析，划分出不同的区块．结合研究区的磁力与地质资料，利用各种成图、成像技术，形成一系列分析图件．在此基础上对华南与扬子块体之间的边界结合带进行了追踪．研究结果认为：该结合带的位置有可能比传统认识中自长江口至大黑山群岛的位置更向南一些，在杭州湾-长崎、对马海峡一线，并呈现向北略微凸出的弓形．边界结合带在深度上属于深大断裂带，一直可以追索到上地幔的顶部．与中朝与扬子块体之间的边界结合带相比较，本条结合带的踪迹不是十分清晰．表明加里东运动之后，该结合带的运动明显减弱．     

南黄海OBS数据转换横波分析及其地质意义

多分量地震勘探在减小地球物理反演问题多解性的同时提供了更丰富的地下信息,可以从量化的意义上真正实现岩性勘探.由于地壳结构的复杂性及转换横波的特殊性,南黄海地壳结构研究中基本未涉及横波.本文使用南黄海OBS数据,在不同剖面上对比分析纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,基于纵波理论模型对转换横波震相进行射线追踪和走时试算,识别并拟合了来自不同地层的转换横波震相.研究表明,北部坳陷中主要发生了PPS转换,转换界面为陆相沉积层底界面.千里岩隆起区除了发生转换界面为陆相沉积底界面的PPS转换还有转换界面为海底的PSS转换.断层活动引起岩石破碎,高波速比特征的断层边界为胶莱盆地在海上部分的边界圈定再添证据.千里岩地区高速地层成分含有花岗岩,其纵横波速比为1.67~1.68;推测北部坳陷中的海相沉积北-南地层不同,依次为碳酸盐岩及砂岩两类地层.

     

南海中北部陆缘横波速度结构及其构造意义

纵横波联合勘探可以得到更多关于岩石圈层岩性、物性等介质属性方面的信息,有效提高地壳物质组成的约束性.在纵波速度结构模型的基础上,通过射线追踪和走时拟合对OBS2006-3地震剖面径向分量的转换震相进行了横波速度结构模拟.结果表明:沉积层1、沉积层2的横波速度分别为0.7~0.9 km/s和1.6~1.7 km/s,波速比由2.64~3.16变化到2.41左右,较高的波速比表明沉积层固结程度不高;中生代沉积层横波速度由浅部的2.6 km/s增大到3.0 km/s,波速比为1.74~1.80;地壳中波速比为1.74~1.82,表明该剖面地壳为陆壳性质;下地壳高速层的横波速度为4.0~4.2 km/s,纵横波速比为1.73~1.78,揭示高速层的物质组成为铁镁质的基性岩,推断其与海底扩张停止之后的岩浆底侵作用有关.     

地震层析成像LSQR算法的并行化

讨论了地震层析成像的LSQR算法(最小二乘QR分解). 在建立偏导数矩阵方程组时,对区内地震在方程中保留震源项,引入正交投影算子进行参数分离,对区外远震采用传统的平滑处理方式,用LSQR法求解联立的方程组. 由于区内地震的正交分解处理和区外远震的平滑处理,使得偏导数矩阵中的非零元素成倍增加,对于大型反演问题,这些非零元素常常达到几十GB到几百GB的数量级,巨量的内存占用成为LSQR算法的瓶颈. 针对这一问题,本文研究了偏导数矩阵中非零元素的分布规律,设计出合理的存储结构,采用分布式存储进行矩阵计算,提出了LSQR算法的并行化方案,并在联想深腾6800超级计算机上实现. 导出了LSQR算法的并行效率估算公式. 对两个地区的实际地震层析成像数据进行了效率测试.     

黄海的地壳速度结构与中朝-扬子块体拼合边界

利用中国、韩国和ISC台站的地震走时数据反演了黄海地区的地壳P波速度结构,对比重力异常和断裂体系、Pn波速度及其各向异性,分析了不同地球物理异常的相互关系以及黄海东部和西部的结构差异,为厘定黄海东部断裂暨中朝—扬子块体的拼合边界提供了新的信息.反演结果表明,北黄海和南黄海西部具有沉积盆地的地壳结构特征,P波速度明显偏低且深度较大,说明盆地内部沉积层较厚、沉降幅度较大,以北黄海、南黄海海州湾和苏北—南黄盆地最为突出.南黄海中部、胶东半岛、辽东半岛和朝鲜半岛显示出构造隆起区的地壳速度特征,其中南黄海中部的高速异常具有北东方向的伸展痕迹,与胶东地区的区域构造走向趋于一致,但是与朝鲜半岛的高速异常并不相连,其间存在明显的分界.据此推测南黄海与朝鲜半岛之间可能存在一个近南北方向的深断裂——黄海东部断裂,至于该断裂是否可以作为中朝—扬子块体在海区的拼合边界,尚需获取黄海东部及朝鲜半岛更详细的相关资料提供依据.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.     

关于黄海深部构造的地球物理认识

利用黄海海区重磁观测数据,以最新的地震层析成像和浅层反射地震探测结果作为约束,并利用小波分解、纹理特征图像处理等手段,对研究区进行了地球物理场特征分析、岩石物性总结、断裂信息提取和磁性基底埋深反演计算,同时对南黄海海域三条剖面进行了广义逆重磁数据拟合反演和地震P波速度成像.根据地球物理数据的各种处理结果,提出在南黄海西部存在一条串珠状地球物理线性构造带,并将这条NNW向断续延伸的构造带称之为南黄海西缘断裂带.该断裂带延伸长,断裂两侧前新生代地层差异较大,有可能是造成陆区和南黄海南部盆地区前新生代油气远景差异的原因之一.文中得到南黄海磁性基底埋藏分布具有“中间浅四周深”的分布特征,与地震层析成像结果相吻合.磁性基底的局部起伏和局部构造的边界断层共同控制了前新生代残留盆地的格架和残余厚度分布,反映出“区域控制局部,深层约束浅层”的规律.     

北黄海盆地烃渗漏蚀变带“磁亮点”的识别研究

北黄海盆地是我国近海海域尚未取得油气勘探突破的盆地之一.在海洋环境中应用海底油气藏的烃渗漏现象寻找油气有利区具有良好应用前景,为了给该区的含油气远景评价及下一步油气勘探缩小靶区提供地球物理依据,本文利用磁法这一经济、有效的油气渗漏异常地球物理判别手段,开展了识别海底烃渗漏引发磁异常的方法研究.给出一种根据“有导师”的模式识别技术,在充分利用磁异常多种数值特征及纹理特征的基础上,提取烃渗漏蚀变带磁异常的方法.通过已知约束信息（如见油井位等）的点、线、面三种基元及其邻近数据网格点组成基类,将其提取的模式或特征向量作为待识别异常匹配或学习的模板,利用加权欧氏距离函数计算待识别异常特征向量与模板向量之间的相似性,进行模式匹配,从而识别出与模板相似程度较高的异常.应用此方法圈定了北黄海盆地的烃渗漏“磁亮点”分布,从“磁亮点”异常区与中生代地层的分布以及地球化学异常（低层大气烃类检测和海底微生物异常）的对应情况来看,表明该识别方法是识别烃渗漏弱磁异常的一种有效手段.对研究区构造特征、磁异常及地球化学异常特征的综合分析表明,位于北黄海研究区东部和北部的“磁亮点”异常区可能是北黄海盆地较好的含油气远景区.     

我国海洋地学编图现状、计划与主要进展

我国海洋地质地球物理工作起步晚,整体调查程度较低,进一步加强我国海洋地学编图显得十分必要.我国实施的"海洋地质保障工程",将分"中国海陆"、"中国海及邻域"和"中国各海区"三个层次来进行地学编图.第一层次编制了空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图、地震层析成像图、莫霍面深度图、地质图、大地构造格架图和大地构造格架演化图等8种图件.编图反映出中国海陆重力异常是"线性异常带纵横交错,块状异常区坐落其间"、重力梯级带主要为块体结合带;陆地磁力异常大致正负磁异常相间分布,海域北部为沟-弧-盆相关异常、南部磁条带异常;莫霍面总体特征为"东西分带,南北分块";地震层析成像反映出中国东部和西部岩石层厚度的差异以及上地幔软流层的分布特点;大地构造格架和演化图再现了块体体制向板块体制的转换过程.本次编图强调地球深部结构的变化对表层构造的关联,重视地球物理资料与地质构造的结合,以深-浅层结合来划分中国大地构造格架.已有成果表明,中国海陆大地构造格局可以用"块体构造学说"来描述.     

重磁遗传算法三维反演中高速计算及有效存储方法技术

将地下场源区域规则划分成很多小长方体单元，并且通过反演确定这些单元的物性变 化，勾画出场源的分布图像，这种方式逐步成为重磁反演，特别是三维反演的重要方向；遗 传算法等非线性技术进行该类反演将逐步成为发展趋势. 本文指出，在应用遗传算法进行该 类反演过程中，隐含着数据量较大时超常规的计算量，它已成为制约该类反演充分发挥作用 的瓶颈问题；同时，本文提出了针对性的分离并存储几何格架的计算策略、以及独特的几何 格架等效压缩存储技术，可以从根本上提高非线性反演计算速度，为该类反演的有效应用奠 定了坚实的基础.