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2015 Vol.58 No.12
出版日期: 2015-12-20

目录
主编寄语
综述
成矿带深部构造背景与成矿
典型矿集区3D结构探测
深部资源探测技术与方法地震技术
电磁技术
重磁技术
 
 
目录
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2015年12月 第58卷 第12期 目次
2015 Vol. 58 (12): 0-0 [摘要] ( 80 )  HTMLNew  PDF (703 KB)   ( 687 )
主编寄语
4317 刘光鼎
深部探测:诠释成矿过程、拓展深部资源
2015 Vol. 58 (12): 4317-4318 [摘要] ( 170 )  HTMLNew  PDF (284 KB)   ( 885 )
综述
4319 吕庆田, 董树文, 汤井田, 史大年, 常印佛, SinoProbe-03-CJ项目组
多尺度综合地球物理探测:揭示成矿系统、助力深部找矿——长江中下游深部探测(SinoProbe-03)进展
两个原因使我们必须开展深部探测.一是寻找深部资源,二是更好地理解形成和控制陆内成矿的深部动力学过程,预测新的矿集区.在深部探测专项、国家自然科学基金和地质调查项目资助下,作者在长江中下游成矿带及邻区开展了系统的多尺度、综合地球物理探测.包括:成矿带尺度的宽频地震探测及"廊带式"综合探测,矿集区尺度的骨干剖面探测和三维建模,矿田尺度的三维探测与反演模拟.探测结果在三个层次取得了一系列新认识和新发现,完善了相关探测方法技术.主要包括:揭示了成矿带岩石圈结构、深部过程及对成岩、成矿的控制,提出了成矿带形成的动力学模型,诠释了在狭窄的成矿带内形成大规模金属堆积的深部因素;揭示了典型矿集区地壳三维结构、组成和断裂分布,建立了矿集区三维结构模型和区域成矿模式,推断了主要控矿岩体、地层的空间展布,预测了新的找矿靶区;开展了"玢岩型"、斑岩型和热液型多金属矿床综合地球物理探测试验,总结了勘查模式,预测了深边部找矿靶区;提出了硬岩区反射地震数据采集设计、激发到接收的有效措施,探索了地震弱信号提取、噪声压制、静校正和偏移等处理新技术、新方法;提出了强电磁干扰区电磁去噪的数字形态滤波等技术,完善了二/三维带地形和考虑各向异性情况的电磁正反演技术.
2015 Vol. 58 (12): 4319-4343 [摘要] ( 445 )  HTMLNew  PDF (16948 KB)   ( 1332 )
成矿带深部构造背景与成矿
4344 吕庆田, 刘振东, 董树文, 严加永, 张永谦
“长江深断裂带”的构造性质:深地震反射证据  

长江深断裂带自20世纪50年代提出以来,因其在区域控岩、控矿、工程地质和灾害地质研究中的重要意义,一直受到广泛关注和研究,但由于缺乏深部资料,对长江深断裂带的构造性质、空间展布众说纷纭.本文通过分析穿过长江河床及两岸的六条深地震反射剖面,讨论了长江中下游成矿带及长江深断裂带的构造性质及演化,获得如下认识: (1)长江中下游成矿带是燕山期的陆内俯冲带,上地壳发生强烈挤压变形,以大型逆冲、叠瓦、褶皱和推覆构造为特征;下地壳及岩石圈地幔俯冲或叠置到相邻块体之下,在宁芜火山岩盆地和沿江凹陷下形成了"鳄鱼嘴"构造. (2)白垩纪以来,长江深断裂带(CJF)由一系列拆离断层组成,大致沿长江河床分布.该断裂带在燕山期陆内造山阶段为一组逆冲断裂,伸展垮塌阶段反转为正断层或拆离断层,同时控制了沿江凹陷的形成和演化.(3)陆内俯冲或叠置导致地壳加厚、拆沉,引发大规模岩浆活动."鳄鱼嘴"构造或是沟通深部岩浆向上迁移的主要通道,控制了沿江成矿岩浆岩的分布.正是这种特殊的深部过程和构造特征,导致了燕山期长江中下游地区的大规模成岩、成矿作用.

2015 Vol. 58 (12): 4344-4359 [摘要] ( 477 )  HTMLNew  PDF (26267 KB)   ( 1497 )
4360 张明辉, 徐涛, 吕庆田, 白志明, 武澄泷, 武振波, 滕吉文
长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构:来自人工源宽角地震资料的约束
为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34 km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35 km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.
2015 Vol. 58 (12): 4360-4372 [摘要] ( 434 )  HTMLNew  PDF (16458 KB)   ( 690 )
4373 徐峣, 吕庆田, 张贵宾, 江国明, 张昌榕, 单希鹏, 吴强
长江中下游成矿带三维S波速度结构及对深部过程的约束
利用73个固定台站记录的163个远震事件数据,采用多道互相关技术挑选了5524条S波到时数据,并对S波到时数据进行地壳校正,在此基础上采用天然地震层析成像方法和远震S波到时信息,获得了长江中下游成矿带上地幔的三维S波速度结构模型.研究结果表明:(1)研究区域上地幔存在着明显的低速异常,且走向与成矿带相同,可能为上涌的软流圈热物质;(2)研究区域地幔过渡带和上地幔底部存在着明显的高速异常,可能为俯冲的古太平洋板块和拆沉的岩石圈;(3)成矿带上地幔的低速异常呈现由南向北逐渐变浅的空间分布特征,该特征表明软流圈热物质由南向北上涌.综合分析认为,成矿带中生代大规模岩浆活动和成矿作用的深部过程主要与岩石圈的拆沉密切相关.
2015 Vol. 58 (12): 4373-4387 [摘要] ( 340 )  HTMLNew  PDF (7287 KB)   ( 757 )
4388 欧阳龙斌, 李红谊, 吕庆田, 李信富, 江国明, 张贵宾, 史大年, 郑丹, 张冰, 李佳鹏
长江中下游成矿带及邻区地壳剪切波速度结构和径向各向异性
收集了安徽、江西、浙江、江苏、湖北和河南6个省的区域地震台网138个宽频地震台站以及中国地质大学(北京)在长江中下游成矿带布设的19个流动宽频地震台站的三分量背景噪声数据,利用背景噪声面波层析成像方法,获得了长江中下游成矿带及其邻区地壳三维剪切波速度结构和径向各向异性特征.首先获得了5~38 s周期的瑞利波和勒夫波相速度,结果显示短周期( < 16 s)的瑞利波和勒夫波相速度与研究区内的主要地质构造单元具有良好的相关性,但在中长周期(20~30 s)瑞利波相速度显示大别造山带东部为明显低速特征,而勒夫波相速度并未表现出异常特征.研究区域地壳三维有效剪切波速度和径向各向异性结果显示:苏北盆地和江汉盆地上地壳都表现为低速和正径向各向异性特征,华北克拉通东南部也表现为正径向各向异性,这可能与盆地浅部沉积层的水平层理结构相关.大别造山带中地壳显示为弱的正径向各向异性,同时其东部下地壳显示为低剪切波速度和强的正径向各向特征,可能是由于其在造山后发生了中下地壳的流变变形,引起各向异性矿物近水平排列所导致的.长江中下游成矿带内的鄂东南和安庆—贵池矿集区中地壳弱的负径向各向异性可能是由于深部岩浆向上渗透时所产生的有限应力导致结晶各向异性矿物的垂直排列所引起的.整个长江中下游成矿带下地壳都表现出正径向各向异性特征,可能是由于在伸展拉张的构造作用力下,下地壳矿物的晶格优势水平排列所引起的.
2015 Vol. 58 (12): 4388-4402 [摘要] ( 412 )  HTMLNew  PDF (7749 KB)   ( 1171 )
4403 王显莹, 汤井田, 张林成, 薛帅, 潘伟, 周聪, 肖晓, 任政勇, 吕庆田
长江中下游成矿带中段岩石圈电性结构研究
长江中下游成矿带位于大别造山带、长江中下游凹陷、江南隆起带等大地构造单元结合部位,通过在研究区内布设两条首尾相接共计150 km长的大地电磁剖面,获得了50 km以浅岩石圈尺度的电性分布.长江中下游地区中段地下电性结构显示出在地下10 km和30 km处分别存在明显的圈层结构,以此认为现今横向稳定的"电莫霍"反映了研究区经历燕山期陆内构造-岩浆活动后已基本上完成壳幔重新平衡;而分隔大地构造单元的郯庐断裂带、长江断裂带以及江南断裂带在电性上具有特征的梯度显现,在印支造山期后的引张背景下,断裂带成为强伸展活动带与控制了燕山期大范围的陆内岩浆活动;高导地幔的局域性存在以及从北向南地幔导电性的变化反映了在经受深部动力学过程中处于不同大地构造部位的地幔所遭受的不同类型的改造以及地幔深部的构造极性.
2015 Vol. 58 (12): 4403-4414 [摘要] ( 309 )  HTMLNew  PDF (6200 KB)   ( 848 )
4415 张兴洲, 曾振, 高锐, 侯贺晟, 郭冶, 蒲建彬, 付秋林
佳木斯地块与松嫩地块俯冲碰撞的深反射地震剖面证据
佳木斯地块和松嫩地块是东北地区两个十分重要的地质构造单元,由于二者之间发育一套含有蓝片岩的俯冲增生杂岩-黑龙江杂岩(原称黑龙江群), 其地质构造意义长期为人们所关注.巴彦—桦南深反射地震剖面揭示,佳木斯地块与松嫩地块之间存在明显向西俯冲的深反射信息,以壳内和幔内向西倾伏的楔状反射区为特征.壳内楔状反射区东与浅表层出露的黑龙江杂岩相连,向西倾伏延深至莫霍面,是俯冲增生杂岩在地壳深部的反映;幔内楔状反射区东起小兴安岭之下的莫霍面,向西倾伏延深至松辽盆地东缘,尖灭深度约78 km,与多种方法得出的该区现今的岩石圈厚度(75~80 km)基本一致.这一证据充分说明佳木斯地块的岩石圈地幔向西俯冲到松嫩地块岩石圈地幔之下.
2015 Vol. 58 (12): 4415-4424 [摘要] ( 286 )  HTMLNew  PDF (4156 KB)   ( 785 )
4425 刘志龙, 叶高峰, 魏文博, 金胜
海拉尔盆地中-上地壳电性结构特征研究
本文通过对横穿海拉尔盆地的一条长约222 km的北西—南东向大地电磁测深剖面数据的定性分析及二维定量反演解释,首次获得了海拉尔盆地高精度大范围的电性结构图.海拉尔盆地中-上地壳电性结构纵向上具有典型的分层特性,总体可分为四层,即低阻层-高阻层-低阻层-高阻层,而横向上又具有分块特点.海拉尔盆地边缘及内部分布的众多断裂将盆地划分为隆起与坳陷相间的格局,并发现盆地内部坳陷区也存在有小规模凸起,每一构造单元内部电性结构各具特点.海拉尔盆地中-上地壳低阻层底面最深达28 km,通常在6~16 km之间,但厚度变化不大,在4~10 km之间,且隆起区与坳陷区底面埋深差别较大.据电性结构模型推测出两条新断裂F8和F9,且断裂F9规模较大,为基底断裂.中-上地壳的低阻层可能在一定程度上控制着海拉尔盆地内油气田的分布格局.
2015 Vol. 58 (12): 4425-4435 [摘要] ( 252 )  HTMLNew  PDF (4514 KB)   ( 751 )
典型矿集区3D结构探测
4436 兰学毅, 杜建国, 严加永, 安明, 万秋, 郭冬, 廖梦奇, 王云云, 陶龙, 张启燕, 张莎莎
基于先验信息约束的重磁三维交互反演建模技术——以铜陵矿集区为例
三维地质建模是实现深部矿产勘查突破的重要途径,其通过控矿地质体的三维建模,直观刻画控矿要素之间的空间、成因和演化关系,帮助理解成矿系统,开展深部找矿预测.当前三维建模主要采用地质资料构建,在缺少钻孔等已知资料的情况下,难于构建出可靠的三维地质模型.为了克服常规三维地质建模方法可信度低、精度差的缺点,本文将重磁交互反演技术引入到三维地质建模中,提出了基于先验信息约束,通过二度半剖面交互反演、三维物性反演联合修正的三维地质模型方法.采用该方法建立了铜陵矿集区的三维地质模型,并开展了深部找矿预测,取得以下主要认识:1)基于先验信息约束的重磁交互反演建模技术能大幅提高三维地质模型的可信度,是实现地下地质体"透明化"的重要途径;2)铜陵地区重要控矿地层(C-P-T2)主要分布于向斜区和火山岩覆盖区,深部岩浆岩条件优越,深部找矿工作应从传统的背斜隆起区转向向斜区和火山岩覆盖区以及部分凹陷区,这将极大拓展铜陵地区找矿空间;3)铜陵地区传统的五大矿田的侵入岩均具有复合岩体特征,特别是与辉石闪长岩共生的矿产以铁铜矿为主,而与金矿密切相关的侵入岩则多为中酸性岩体,这一推断如果成立,将对铜陵地区找矿突破产生重大影响;4)铜陵地区的推覆构造十分发育,木镇凹陷区的早古生代基底和南陵盆地北西缘的戴公山背斜就是一套区域性推覆构造的产物,三维地质模型还揭示铜陵地区侵入岩具有深、中、浅三重结构,这为铜陵隆起的推覆成因提供了证据,也指示了在铜陵之外再寻找类似铜陵矿集区的良好前景.
2015 Vol. 58 (12): 4436-4449 [摘要] ( 343 )  HTMLNew  PDF (6429 KB)   ( 1211 )
4450 严加永, 吕庆田, 陈明春, 邓震, 祁光, 张昆, 刘振东, 汪杰, 刘彦
基于重磁场多尺度边缘检测的地质构造信息识别与提取——以铜陵矿集区为例
重磁场是地下地质体密度、磁性分别响应的综合,蕴涵着丰富的地质构造信息,如何将其有效地提取出来是正确认识地下结构的关键环节.本文在总结重磁场构造信息提取研究进展的基础上,将构造信息提取突破口归结为重磁场的边缘增强与检测.通过构建理论模型,对常用的边缘检测方法开展了对比试验,并以长江中下游成矿带中的铜陵矿集区为例,开展了实际资料的处理和研究.获得以下认识和结论:(1)多尺度边缘检测方法较其他方法更能准确提取模型边界,更适合于构造信息识别与提取;(2)在铜陵矿集区识别出18条断裂构造,确定了铜陵隆起的边界,断裂构造的走向主要为北东向,前人所谓"棋盘格式"断裂构造系统并不存在;(3)圈定了岩体的分布范围,在铜陵矿集区北缘,发现了2处隐伏岩体;(4)施家冲、戴家汇岩体周边是寻找矽卡岩型、斑岩型铜金矿的有利地段,铜陵隆起和繁昌火山岩盆地分界断裂两侧是寻找热液型铅锌矿和金矿的重要靶区.
2015 Vol. 58 (12): 4450-4464 [摘要] ( 328 )  HTMLNew  PDF (10140 KB)   ( 960 )
4465 邓居智, 陈辉, 殷长春, 周彪华
九瑞矿集区三维电性结构研究及找矿意义
九瑞矿集区作为全国重点整装勘查区之一,深部找矿工作一直是研究重点和热点.本文在综合分析研究区区域地质资料、对典型地层和岩石标本进行电阻率参数测试和统计分析的基础上,利用研究区面积性AMT数据进行三维电性结构研究.为获得AMT最佳反演参数,选择一条典型AMT剖面开展二维非线性共轭梯度(NLCG)反演,进而总结出利用TM极化模式数据、拉格朗日乘子等于3的二维反演方案.综合利用地质、钻探和电性特征对全区23条AMT剖面进行二维约束反演,并将所有测线的电阻率反演结果三维网格化,得到了研究区的三维电性结构.最后,我们通过对三维电性结构的综合分析,确定研究区地下地层、岩体展布、断裂构造分布特征以及基底起伏情况.与已知矿床对比,我们发现浅部北西断裂与北东向区域性深部断裂交汇处、基底隆起凹槽边缘以及岩体边缘为成矿有利区.
2015 Vol. 58 (12): 4465-4477 [摘要] ( 292 )  HTMLNew  PDF (6995 KB)   ( 971 )
4478 陈辉, 邓居智, 吕庆田, 殷长春, 邱姜歆
九瑞矿集区重磁三维约束反演及深部找矿意义
研究九瑞矿集区成矿地层和岩体的三维分布特征可为区域成矿背景和成矿规律研究提供新的信息,实现研究区深部及外围找矿突破.本文首先综合分析研究区区域地质及地层和岩石密度和磁化率特征,然后将区域地质和12条地质剖面信息利用自行开发的GIF2UBCmodel程序构建剩余密度和磁化率参考模型和上下边界约束模型,实现了带约束重磁数据三维反演.反演结果揭示九瑞矿集区剩余密度和磁化率三维分布特征,解译了矿集区主要地层和岩体分布特征.该区存在邓家山—东雷湾以及武山—丁家山两个大型岩体;盖层褶皱与结晶基底隆起方向一致,是深部基地隆起的继承.通过与矿集区已知矿床对比发现,高磁性岩体边缘和基底隆起(高密度体)两翼为成矿有利区.
2015 Vol. 58 (12): 4478-4489 [摘要] ( 338 )  HTMLNew  PDF (6300 KB)   ( 958 )
4490 邵陆森, 刘振东, 吕庆田, 严加永, 张昆, 赵金花, 祁光, 张亚伟
安徽贵池矿集区深部精细结构——来自综合地球物理探测结果的认识
安徽贵池矿集区是长江中下游成矿带中重要的铜多金属矿集区,随着浅表找矿难度的加大,急需了解矿集区深部结构为深部找矿提供深部找矿提供指示.为揭示贵池矿集区深部地壳结构格架、控岩、控矿构造和岩浆系统的空间结构,深化对成矿作用的认识,在该区实施了两条长度各约60 km垂直于构造走向的反射地震和MT探测剖面,通过对MT数据有针对性的去噪和反演,获得了研究区10 km以浅的地电结构;通过对反射数据的层析反演静校正、叠前保幅多域去噪、精细速度分析和叠前时间偏移等处理,获取了该地区地壳结构的地震成像剖面.结合区域地质构造背景和针对性处理的区域重磁数据,对两条综合探测剖面的反演处理结果进行了分析与解释,研究发现了本区地层的构造反射特征、地壳结构特征和Moho特征,厘定了盖层与基底之间的区域滑脱面、中下地壳滑脱面和Moho面的深度和形态.发现了地壳上冲和俯冲的反射特征,可能是华夏块体与扬子块体晋宁期发生板内碰撞的痕迹.高坦断裂是一个深达地壳级的断裂,其南北两侧具有不同的重磁特征、电性结构特征和地震反射特征,该断裂可能是深部流体上涌的通道,岩浆和地幔热液沿断裂上涌并沿地层和裂隙侵入中上地壳,形成岩基或岩体,或与围岩发生强烈矿化作用形成贵池矿集区多金属矿床.
2015 Vol. 58 (12): 4490-4504 [摘要] ( 326 )  HTMLNew  PDF (7118 KB)   ( 1921 )
4505 张昆, 严加永, 吕庆田, 赵金花
宁芜火山岩盆地及邻区上地壳电性结构研究
为了较全面、客观地认识宁芜矿集区上地壳电性结构,研究"玢岩铁矿"成矿规律与深部地球物理、地质结构的对应关系,为探索深部"第二找矿空间"提供物性参数,我们完成了6条宽频大地电磁测深剖面.通过分析各剖面电性成像结果,讨论了"长江断裂带"与矿集区成矿的关系,并且认为围岩、岩浆及其上侵通道是区内矿床的控矿因素.此外,结合姑山铁矿床的位置以及铁矿床成矿规律判断宁芜火山岩盆地南部低阻条带为矿集区姑山火山-岩浆旋回的岩浆(导矿)通道,而盆地东部邻区的倾斜"叠瓦状"电性特征说明该区在经历了印支期褶皱构造运动后发育了逆冲推覆构造.
2015 Vol. 58 (12): 4505-4521 [摘要] ( 244 )  HTMLNew  PDF (8820 KB)   ( 1087 )
4522 高文利, 孔广胜, 潘和平, 林振洲, 邱礼泉, 冯杰, 方思南, 邓呈祥, 李洋, 刘东明
庐枞盆地科学钻探地球物理测井及深部铀异常的发现
庐枞盆地砖桥科学钻探ZK01孔为深部探测技术与实验研究专项在庐枞盆地施工的钻探验证孔,全井段实施了连续取心和地球物理测井工作.测井工作分三次完成,测井总深度1994.02 m.测井项目包括视电阻率、极化率、磁化率、纵波速度、超声成像、自然伽马、密度、井斜、井径、井温、泥浆电阻率、井中三分量磁测等10多种方法,获得了钻孔剖面原位物性参数、钻孔几何形态及井壁超声图像.通过对地球物理测井和钻孔岩心编录等资料的研究,完成了岩性的人工识别与支持向量机判别,建立了钻孔测井解释岩性剖面;通过对矿化地层的测井响应分析,将电阻率和磁化率作为粗安岩矿化的识别标识;根据超声成像测井资料推断本地区深部地层最大水平主应力方向为南北走向.在ZK01孔1500~1900 m发现放射性异常,对铀当量大于万分之一的21处异常进行了定量解释,铀矿化段累积厚度93.02 m,为庐枞地区深部找铀矿提供了重大线索.
2015 Vol. 58 (12): 4522-4533 [摘要] ( 293 )  HTMLNew  PDF (6839 KB)   ( 883 )
4534 于淼, 梁锋, 陈建平, 龚建华, 李海龙, 王继春
华南褶皱系典型成矿区多期次构造演化与控矿机制数值模拟

本文基于流-固耦合模型对研究区主要控矿构造的发育演化过程和控矿机制进行数值模拟研究.根据研究区不同构造期次下形成的最大主应力、体积应变、剪切应变、岩层渗透率变化、孔隙压力以及流体流动样式等成矿地质环境的定量结果,分析个旧超大型成矿系统的构造-岩浆-流体要素的相互作用机制.模拟结果显示,在成矿期构造应力场作用下,在先存背斜构造部位形成了强烈的张应力环境,构成了一系列沿北北东走向的有利侵位通道和空间.岩浆反复侵位于此并产生巨大浮力作用,控制了背斜构造发育并形成了低压力、高渗透的扩容空间,促进矿液长效聚集成矿.另一方面,根据东西向断裂组的应力-应变状态及共轭剪切断裂成生发育情况,剖析了该组断裂的形成机制以及在成矿期的性质、运动状态及导矿容矿作用.

2015 Vol. 58 (12): 4534-4543 [摘要] ( 238 )  HTMLNew  PDF (4075 KB)   ( 742 )
深部资源探测技术与方法地震技术
4544 陈明春, 刘振东, 吕庆田, 杨文平, 严加永, 赵金花
结晶岩地区深地震数据采集关键技术与方法
深反射地震是了解深部地质结构的主要手段,获取高品质的数据是给出合理地质解释的基础.在结晶岩地区,由于地层成层性差、非均质性严重,地震散射效应明显,导致地震波场复杂,同时结晶岩为非理想弹性体,不利于地震波能量转换,有效反射能量弱,信噪比低.加之深反射地震的目标层较深且受环境噪声干扰严重,高频信号衰减快,地震资料主频较低.这些因素使得在结晶岩区难以获得高品质的地震资料,为探索提高该类地区深反射地震资料质量的方法和技术,本文依托长江中下游成矿带2009—2014年深反射地震数据采集工作,在精细设计、严格施工的基础上,从激发和接收入手,开展了"轴向不耦合激发"、"宽频接收"和"宽线观测"等技术方法试验研究.结果表明,这些方法技术措施提高了下传弹性波能量,展宽了接收地震信号的频带,提高了覆盖次数和信噪比,有效改善了地震原始资料的品质和成像效果.研究结果对今后结晶岩地区深地震反射数据采集工作具有重要的实用价值和参考意义.
2015 Vol. 58 (12): 4544-4558 [摘要] ( 275 )  HTMLNew  PDF (22125 KB)   ( 558 )
4559 林红波, 马海涛, 李月, 邵冬阳
基于SW统计量的自适应时频峰值滤波压制地震勘探随机噪声研究
由于金属矿区地震记录中随机噪声性质复杂且信噪比低,常规降噪方法难以达到预期的滤波效果.时频峰值滤波(TFPF)方法是实现低信噪比地震勘探记录中随机噪声压制的有效方法,但其在复杂地震勘探随机噪声下时窗参数优化问题仍难以解决.本文充分利用地震勘探噪声的统计特性,结合Shapiro-Wilk(SW)统计量辨识地震勘探记录中的微弱有效信号,提出基于SW统计量的自适应时频峰值滤波降噪方法(S-TFPF).在S-TFPF方案中,对于有效信号集中区,S-TFPF方法根据信号频率特征,选择有利于信号保持的较短时窗长度;对于噪声集中区,按噪声方差自适应增加时窗长度,增强随机噪声压制能力.S-TFPF应用于合成记录和共炮点记录的滤波结果表明,与传统时频峰值滤波方法相比,S-TFPF方法可以有效抑制低信噪比地震勘探记录中的随机噪声,更好地恢复出同相轴.
2015 Vol. 58 (12): 4559-4567 [摘要] ( 239 )  HTMLNew  PDF (5072 KB)   ( 1172 )
4568 田雅男, 李月, 林红波, 吴宁
GNMF小波谱分离在地震勘探噪声压制中的应用
地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势.
2015 Vol. 58 (12): 4568-4575 [摘要] ( 257 )  HTMLNew  PDF (6237 KB)   ( 684 )
4576 李光辉, 李月
金属矿山地地区地震勘探随机噪声的波动方程模拟
消减随机噪声是目前陆地地震勘探数据处理的关键问题之一,分析随机噪声的产生机制及特征是对其进行有效压制的先决条件.本文针对中国南方山地金属矿区的勘探环境,根据随机噪声中包含的自然噪声和人文噪声的发声机理分别确定其噪声源函数,以波动方程作为噪声传播模型对山地地区随机噪声进行建模,将随机噪声作为一个综合波场,并且与实际噪声记录进行比较.随机噪声记录作为时空域的二维随机过程,分别对模拟噪声和实际噪声记录的时间域波形(振动图)特征包括频谱、功率谱密度,相空间轨迹图,统计量特征(能量分布,累积分布,均值,方差,峰度,偏度),和空间域波形(波剖面)特征包括波数谱和统计量特征进行比较,对比结果显示在时空域模拟噪声和实际噪声都有基本相同的性质,证明了本文对随机噪声模拟方法的可行性,为进一步研究随机噪声时空域传播特性以及噪声消除奠定理论基础.
2015 Vol. 58 (12): 4576-4593 [摘要] ( 215 )  HTMLNew  PDF (9633 KB)   ( 708 )
4594 邓攻, 梁锋, 李晓婷, 赵俊猛, 刘红兵, 王洵
S变换谱分解技术在深反射地震弱信号提取中的应用
在深反射地震资料处理中,当来自深部的有效弱信号和噪声干扰频带差异较小且难以区分时,传统滤波方法的应用会受到限制.谱分解方法是一种使用离散傅里叶变换,基于信号的频率-振幅谱等信息生成高分辨率地震图像的方法,通常用来识别介质物性横向分布特征,处理复杂介质内频谱变化和局部相位的不稳定性等问题,包括定位复杂断层和小尺度断裂等.S变换作为一种新的时频分析方法,具有自动调节分辨率的能力,近些年来被广泛应用到勘探地震、大地电磁等数据处理中,逐渐成为地球物理方法中噪声压制的有效方法之一.与常规石油反射地震资料相比,深反射主动源地震为了探测深部结构信息,常采用大药量激发方式、长排列观测系统等,导致深部有效信号基本湮灭在噪声干扰之中.针对深反射数据特点,本文结合谱分解和S变换技术,首先设计了简单的脉冲函数实验数据,证实S变换方法的有效性,同时说明谱分解方法的效果受所用时频分析方法影响较大,而其中决定分辨能力的变换窗函数的选取尤为重要.在此基础上,分别应用到深反射地震资料的单道和叠加剖面实际数据上,对比分析了传统变换谱分解和S变换谱分解的应用效果,单道资料对比结果表明:相比传统谱分解,S变换谱分解方法具有自动调节分辨率的能力,能够精确的标定深反射地震资料中弱信号不同时刻的频率分量; 叠加剖面资料应用结果表明:由S变换谱分解得到的剖面结果与其他谱分解方法结果整体上具有较高的一致性,同时清晰地刻画出原叠加剖面上被噪声湮灭的低频细节特征,提高了剖面的分辨率及同相轴连续性;对比结果明显看出,Gabor变换谱分解方法得到的结果同相轴较为破碎,分析原因认为这是由Gabor变换的时频分解方法的定长窗函数所致,窗口大小不会随着信号频率的变化来调节长度,只能在处理的过程中根据一定的记录长度范围选取窗函数参数,而S变换谱分解方法在窗函数的选取时,通过时变信号的局部频率特征自动调节窗口长度,能够更好的刻画各个频段的细节特征,在深反射剖面成像应用中效果尤为明显.本文结果表明S变换谱分解技术在深地震叠加剖面上的应用有效地提高了来自深部弱反射信号的信噪比和分辨率,并刻画出了叠加剖面上所不具有的低频细节特征,在实际深反射地震资料处理中能有效保护低频弱信号获得更好的成像效果.本文为深地震反射资料中弱信号的保护处理找到一种有效的方法.
2015 Vol. 58 (12): 4594-4604 [摘要] ( 312 )  HTMLNew  PDF (4026 KB)   ( 1282 )
4605 孙宏宇, 韩立国, 韩淼, 王志强
基于可视性分析与能量补偿的金属矿弹性波全波形反演
采用弹性波全波形反演方法精确重建深部金属矿多参数模型,建模过程采用基于地震照明的反演策略.首先给出基于照明理论的观测系统可视性定义,利用可视性分析构建新的目标函数,对反演目标可视性较高的炮检对接收到的地震记录在波场匹配时占有更高的权重,确保了参与反演计算中的地震数据的有效性;其次将给定观测系统对地下介质的弹性波场照明强度作为优化因子,根据地震波在波阻抗界面处的能量分配特点,自适应补偿波场能量分布和优化速度梯度,以提高弹性波全波形反演过程的稳定性和反演结果的精度.理论模型和金属矿模型反演试验结果表明,基于可视性分析和能量补偿的反演策略可以使弹性波全波形反演更快地收敛到目标函数的全局极小值,获得适用于金属矿高分辨率地震偏移成像的多参数模型.
2015 Vol. 58 (12): 4605-4616 [摘要] ( 270 )  HTMLNew  PDF (6562 KB)   ( 923 )
4617 石瑛, 芦俊, 杨震, 杨春
平均入射角道集PP波与PS波联合反演
在界面两侧地层的弹性参数弱反差的假设难以成立的情况下,本文提出用平均入射角道集进行PP波与PS波的联合反演.首先,在PP波与PS波AVA(amplitude versus angle,振幅随入射角变化)道集的基础上,分别选择小入射角范围与大入射角范围的AVA道集进行局部加权叠加,以获得由两个角度组成的平均入射角道集,并作为后续反演的输入数据.然后,再通过最小二乘原理建立了PP波与PS波联合反演目标函数,推导了模型修改量的向量公式,建立了平均入射角道集联合反演的流程.模型数据与实际数据的测试结果表明:在信噪比较低、地层弹性参数反差较大、层厚较薄的情况下,该反演方法的精度在很大程度上超过了基于近似反射系数的反演方法,为复杂油气藏勘探提供了新的思路.
2015 Vol. 58 (12): 4617-4627 [摘要] ( 315 )  HTMLNew  PDF (5422 KB)   ( 644 )
4628 于靖波, 李忠
反正切函数拟合下的地震数据体断裂刻画方法
利用界面的形状或者其不连续性是基于叠后地震数据刻画断裂的两种主要方法,根据实际地震资料的特点,两种方法各有其优劣性.对于同界面形状相关的断裂刻画方法,较常用的为地震曲率属性.受实际断裂模型的制约,在曲率属性的基础上,曲率变化率表现出对断裂更强的相关性及敏感性.本文发展了以反正切函数为准线的柱面拟合法来刻画断裂,主要包括两个步骤,分别为:一、柱面直母线的拟合;二、柱面准线拟合及曲率变化率的求取.实际地震资料计算结果表明,该方法对断裂刻画的精度高于传统方法,能够揭示更多的断裂细节,特别是对于地震剖面上不易识别的小断距断裂,亦能够清晰的刻画,同时具有较高的信噪比.
2015 Vol. 58 (12): 4628-4635 [摘要] ( 210 )  HTMLNew  PDF (5773 KB)   ( 706 )
电磁技术
4636 汤井田, 刘子杰, 刘峰屹, 肖晓, 李晋, 张林成, 谢勇
音频大地电磁法强干扰压制试验研究
压制非相关噪声已经有多种比较成熟的技术方法,如多次叠加、远参考、Robust阻抗估计等,但这些方法对压制矿集区存在的强电磁噪声(通常属于相关噪声)基本没有效果.本文在前期提出的针对矿集区大地电磁强噪声压制的数学形态滤波基础上,开展了音频大地电磁法强干扰压制的试验研究.在四川西昌某AMT测点附近,布置了大功率电磁发送站,通过接地导线向地下供20A的方波电流,同时在供电期和间歇期用凤凰公司MTU-5A仪器观测4个水平分量的电磁场.在室内采用数学形态滤波和阈值法相结合的手段在时间域对含有人工源强干扰的电磁场数据进行处理,以视电阻率对比、频谱和极化方向等参数对处理效果进行评价.结果表明:结构元素恰当的数学形态滤波可以对人工源强干扰进行识别、去除,阈值法则可以消除形态滤波后的脉冲干扰,二者结合可以有效地压制AMT中的强干扰噪声,提高数据可靠性.本文结果对AMT实际资料处理具有重要的实用和参考价值.
2015 Vol. 58 (12): 4636-4647 [摘要] ( 419 )  HTMLNew  PDF (5451 KB)   ( 688 )
4648 周聪, 汤井田, 任政勇, 肖晓, 谭洁, 吴明安
音频大地电磁法“死频带”畸变数据的Rhoplus校正

为研究AMT数据的"死频带"畸变特征及其校正方法,在长江中下游地区,利用凤凰MTU-5A仪器,系统观测了音频电磁场的"死频带"数据.对不同季节、不同时段的AMT"死频带"数据进行了分析.提出AMT"死频带"频率域畸变数据的Rhoplus校正方法,给出了该方法的适用条件、关键技术与评价方案,并提供了大量实测数据论证其应用效果.观测实验表明:在"死频带"内天然音频电磁场信号强度极低,正交电磁场分量相干度极低;造成了阻抗视电阻率、相位及相位张量等数据的畸变;畸变范围可达10 k~100 Hz,以5~1 kHz频段最为明显;并且数据畸变程度与观测时段密切相关,在长江中下游地区为秋冬季畸变强夏季弱,日间畸变强夜间弱.处理实例表明:Rhoplus校正方法可以有效地处理AMT"死频带"内畸变的视电阻率、相位数据,相干度阈值与人机交互相结合的处理策略快速客观,所得结果曲线光滑连续,数据与实测未畸变数据基本一致.

2015 Vol. 58 (12): 4648-4660 [摘要] ( 557 )  HTMLNew  PDF (5319 KB)   ( 841 )
4661 肖晓, 付弘流, 汤井田, 刘峰屹, 任政勇, 原源, 张林成
斜入射平面电磁波的视电阻率及其影响
传统的大地电磁法及音频大地电磁法都假设平面电磁波垂直入射地球表面,且忽略位移电流的影响.实际中,电磁波并不总是垂直入射地球表面,在某些情况下,位移电流也不可忽略.本文以新的方式推导了全电流条件下平面电磁波倾斜入射层状介质表面时的波阻抗公式,分析了位移电流、入射角、磁导率以及介电常数对TE和TM模式视电阻率之间相对差别的影响.结果表明:电磁波垂直入射地球表面时,TE和TM模式视电阻率相等,该特性与位移电流大小、磁导率和介电常数变化无关.当位移电流可忽略时,TE和TM模式视电阻率相等,该特性与入射角、磁导率和介电常数变化无关.当电磁波倾斜入射且位移电流不可忽略时,TE和TM模式视电阻率不相等,两者的差别随位移电流和入射角的增大而增大且与磁导率和介电常数有关.一般地,当位移电流超过传导电流的5%时,其影响就不可忽略.因此,实际数据处理及反演解释中,对特殊地质条件或频率很高时,应考虑位移电流、入射角、磁导率以及介电常数对TE和TM两种视电阻率模式之间差异的影响,否则可能得不到正确的结论.
2015 Vol. 58 (12): 4661-4674 [摘要] ( 224 )  HTMLNew  PDF (4032 KB)   ( 780 )
4675 韩骑, 胡祥云, 程正璞, 杨炳南, 蔡建超, 韦伟
自适应非结构有限元MT二维起伏地形正反演研究
在山区进行MT勘探时,用规则网格有限元方法模拟起伏地形会受到限制.本文采用非结构三角网格可以有效地模拟任意二维地质结构,如起伏地形、倾斜岩层和多尺度构造等.正演引入自适应有限元方法,其在网格剖分过程中能根据单元误差自动细化网格,保证了正演结果的精度.将自适应有限元与Occam算法结合,且引用并行处理技术提高正反演计算速度.通过对比两个理论模型,讨论了地形对MT正演响应的影响;其次进行了不同地电模型带地形反演展示了本文算法的正确性和适用性;最后将该方法应用于实测MT数据处理,证明了自适应非结构有限元方法是复杂地形下处理MT数据的有力工具.
2015 Vol. 58 (12): 4675-4684 [摘要] ( 303 )  HTMLNew  PDF (5087 KB)   ( 1080 )
4685 原源, 汤井田, 任政勇, 周聪, 肖晓, 张林成
基于非结构化网格的任意复杂2DRMT有限元模拟
射频大地电磁法(RMT)是以潜艇天线发射的射线源等作为场源的一种地球物理勘探方法,目前被广泛应用于近地表工程和环境地球物理勘探.RMT数据解释常采用基于静态假设的大地电磁法(MT)程序,往往会反演出不真实的浅层目标体.为解决这一长期困扰RMT资料解释的问题,本文实现了考虑位移电流的RMT有限元数值模拟.为了处理任意复杂模型,如起伏地形,非结构的三角形网格被用于离散RMT模型.首先通过算例对比,验证了程序的正确性和可靠性.通过Dike模型讨论了空气层厚度对RMT数值解的影响,结果表明当空气层厚度大于1/4波长即可满足精度要求.以山脊模型为例计算了位移电流对RMT响应的影响,表明位移电流的影响会随着山脊高程的增加而增大. 最后通过舒家店实际模型进一步验证了位移电流在RMT中的重要性.
2015 Vol. 58 (12): 4685-4695 [摘要] ( 312 )  HTMLNew  PDF (4700 KB)   ( 979 )
4696 霍光谱, 胡祥云, 黄一凡, 韩波
带地形的大地电磁各向异性二维模拟及实例对比分析
带地形的大地电磁二维正演数值模拟多数基于电性各向同性理论,由于地球内部电性各向异性现象的普遍存在,基于电性各向异性理论研究地形起伏情况下大地电磁二维正演数值模拟就显得非常迫切.本文首先由麦克斯韦方程出发,引入张量电导率,求得一组关于平行走向的电场分量Ex和磁场分量Hx的二阶偏微分方程,使用有限差分法求解出ExHx的近似解,并以此求得其他场分量;其次,引入地形因素,改变变量在网格节点中的排列方式,选择交错排列方式从而给有限差分系数矩阵的最大带宽分配合理的存储空间;最后,使用Weaver的方法解决TM模式下,在地-空分界面垂直于构造走向的一些区域存在不同电导率的问题.通过对带地形的二维电性各向异性结构做正演模拟,研究地形因素对大地电磁响应的影响;以电性各向异性理论为基础,将地形因素引入对实测大地电磁资料的处理中,通过做二维正演拟合和未引入地形因素的结果做对比,说明电性各向异性现象的普遍存在,认识地形因素对观测大地电磁场的影响,为今后分析解释实测大地电磁资料包含地形因素和电性各向异性情况提供理论基础和技术指导.
2015 Vol. 58 (12): 4696-4708 [摘要] ( 356 )  HTMLNew  PDF (5666 KB)   ( 830 )
4709 刘永亮, 李桐林, 胡英才, 高文, 朱成, 柴伦炜
快速拟线性近似方法及三维频谱激电反演研究
Zhdanov提出的拟线性(QL)近似方法有效解决了积分方程计算速度慢、占用内存多的缺陷,但因为三维频谱激电(SIP)换源频繁,每次换源都需要重新计算剖分单元的并矢格林函数和一次场,所以用该方法模拟三维SIP的速度仍然缓慢.本文根据一次场及格林函数的空间对称性,提出了一种适用于多源电磁法的快速QL近似正演方法.在此基础上,实现了Cole-Cole参数范围约束的三维SIP共轭梯度反演方法.理论试算结果表明:快速QL近似方法适用于三维SIP正演模拟,计算速度较QL近似方法有了很大提高;Cole-Cole参数范围约束的三维SIP共轭梯度反演方法对零频电阻率、极化率等参数的反演效果良好,将异常区域剖分成2000块时迭代一次只需约0.2 s的时间,占用内存大约为140 MB.
2015 Vol. 58 (12): 4709-4717 [摘要] ( 202 )  HTMLNew  PDF (2370 KB)   ( 491 )
4718 李兆祥, 谭捍东, 付少帅, 唐飞, 朱德朋, 高敬语
基于交叉梯度约束的时间域激发极化法二维同步反演
时间域激发极化法(Time-domain induced polarization method,简称为TDIP)已有的反演算法采用的是分步反演的思路,即先由视电阻率资料反演电阻率,固定电阻率再由视极化率资料反演极化率,这样就存在极化率结果严重依赖于电阻率反演结果的问题.为了有效解决这一问题,本文实现了TDIP二维数据空间分步反演算法,提出了基于交叉梯度约束的TDIP二维同步反演策略,实现了交叉梯度约束的电阻率和极化率二维同步反演算法.分别用电阻率和极化率结构一致和不一致的二维模型合成数据进行了分步和同步反演试算,对不同模型试算结果进行了对比分析.结果表明:对于电阻率和极化率结构一致和不一致模型,同步反演结果比分步反演结果能更好地确定异常体的空间分布范围,反演得到的电阻率和极化率值更接近真值.理论模型算例表明本文提出的同步反演算法有效解决了分步反演的问题,优于分步反演算法,具有更好的实用性.
2015 Vol. 58 (12): 4718-4726 [摘要] ( 349 )  HTMLNew  PDF (2085 KB)   ( 722 )
重磁技术
4727 刘彦, 吕庆田, 李晓斌, 祁光, 赵金花, 严加永, 邓震
基于模型降阶的贝叶斯方法在三维重力反演中的实践
三维重力反演是地质工作者了解地球深部构造,认知地下结构的重要手段.按照反演单元划分,三维重力反演有离散多面体(Discrete)反演和网格节点(Voxels)反演两种方式.离散多面体反演由于易于吸收先验地质信息得到的理论场能够很好地拟合观测场,因此,在实际重力反演中更受欢迎.目前离散多面体重力反演中初始模型的建立方法繁杂不一,实际应用受到很大的限制.本文本着充分挖掘利用先验信息和重力观测数据得到丰富可靠的反演结果这一原则,以离散多面体反演技术为基础,改进建模过程.在初始模型的建立中,吸收贝叶斯算法优势,采用隐马尔科夫链改善朴素贝叶斯方法的分类效果,通过最大似然函数算法求解,再采取模型降阶技术,固定所建模型中几何体的形态或密度,达到在几何体形态(x,y,z)、密度(σ)和重力值(g)五个参数中降低维数目的,从而减小高维不确定性和正演的计算量,由此反演计算的地质体密度和分布范围相对更准确,更利于重现重力模型结构.通过单位球体和任意形态几何体模拟实验,以及安徽省泥河矿区三维重力反演实践,得到非常接近实际的密度或重力值,大幅提高了三维重力反演的精度和效率,说明该方法是有效、实用的.
2015 Vol. 58 (12): 4727-4739 [摘要] ( 353 )  HTMLNew  PDF (3001 KB)   ( 812 )
4740 刘彩云, 姚长利, 郑元满
重力异常分离的小波域优化位变滤波方法
在重力异常分离中,频率域滤波分离方法是以全局数据频谱特征设计针对性的滤波器实现的.滤波器参数与空间位置无关,因此无法针对局部数据频谱特征动态调整滤波器参数.针对该局限性,在小波域滤波理论和优化滤波方法的基础上,本文研究提出了小波域优化位变滤波法,该方法具有空间变化滤波能力,在不同空间位置实现不同的滤波器特性,从而能实现局部数据频谱与全局数据频谱存在较大差异的重力异常分离问题.理论模型数据分离实验结果表明,在局部数据频谱与全局数据频谱差异较大的情况下,该方法相对于Butterworth滤波和优化滤波等方法具有优势.最后,用一个实例进行检验计算,体现了所提方法技术的效果和应用前景.
2015 Vol. 58 (12): 4740-4755 [摘要] ( 235 )  HTMLNew  PDF (5055 KB)   ( 900 )
4756 袁晓雨, 姚长利, 郑元满, 李泽林, 王君恒
强磁性体ΔT异常计算的误差分析研究
本文主要针对当前磁法勘探中高精度处理解释的需求,对强磁性体ΔT异常计算存在的误差进行分析研究.我们首先通过理论模型计算试验,证明常规计算采用的投影关系的ΔT与实际测量的模量差ΔT之间的误差E在磁异常幅值大时是明显存在的,其影响不容忽视.其次,当磁性强且剩磁存在时,投影ΔT曲线及其误差曲线在磁化方向与地磁场方向改变时具有一定的对称性;地磁场T0、磁性体形态(如二度水平圆柱体模型的半径r、柱体埋深R)和磁性参数(如磁化率κ)等参数确定的情况下,最大误差值出现在磁性体正上方,且其大小与磁性参数(κ)和模型体规模(如r/R)之间皆是指数关系;另外,研究还发现ΔT的计算误差曲线的一些其他规律特点,如在各纬度带上,ΔT计算误差的最大值Emax曲线的极值主要分布在中纬度地区;磁异常矢量Ta与地磁场T0的夹角θ逐渐变化时,随θ变化Emax曲线的极值分布在θ=90°~120°范围内;当磁异常幅值小于10000 nT时,最大误差近似为磁异常矢量垂直于地磁场方向的测点附近的误差值;另外,磁性体(圆柱体为例)的半径(即尺度)与埋深的比值r/R超过0.5,且磁化率超过0.1SI时误差已达到3.9 nT,磁化率增大与对应的Emax的值呈指数增长特点.因此,我们的研究表明,在强磁性体、磁异常幅值大的数据处理、反演及解释时,现有方法会产生较大的误差,应该基于严格的模量差ΔT,完善相应的处理以及反演方法.
2015 Vol. 58 (12): 4756-4765 [摘要] ( 412 )  HTMLNew  PDF (2873 KB)   ( 1127 )
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