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2018 Vol.61 No.11
出版日期: 2018-11-05

地球动力学·地震学·地磁学·地热学
目次
应用地球物理学
综述
空间物理学·大气物理学·重力与大地测量学
 
 
地球动力学·地震学·地磁学·地热学
4396 盛俭, 廖杰, 李永义, 胡庆兴, 徐令宇, 周正华
太平洋板块俯冲对长白山天池火山的影响
长白山天池火山是我国最具潜在喷发危险的活火山之一,属于远离海沟的陆内火山.太平洋板块平卧于长白山天池火山的下方,其俯冲过程对长白山天池火山形成及活动具有重要意义.本文通过二维热力学耦合的数值模型对海洋板块俯冲的动力学过程进行了模拟,分析了海洋板块俯冲对远离海沟的陆内火山的深部温压条件、速度场、岩浆补给量等的影响.依据模拟结果探讨了太平洋板块对长白山天池火山活动影响的可能性及方式.
2018 Vol. 61 (11): 4396-4405 [摘要] ( 145 )  HTMLNew  PDF (3434 KB)   ( 271 )
4406 王伟, 牛雄伟, 阮爱国, Syed Waseem Haider, 胡昊, 王奥星, 卫小冬, 张洁
西南印度洋中脊49.5°E离轴地壳结构
超慢速扩张西南印度洋中脊岩浆的集中供给在空间维度上表现为岩浆扩张段(NVR)与相邻的非转换断层不连续带(NTD)地壳结构的差异,而在时间维度上表现为离轴与沿轴地壳结构的差异.为了进一步揭示岩浆集中供给的时空分布特征,本文选取西南印度洋中脊热液区2010年海底地震仪深部探测中平行于洋中脊距轴部偏北约10 km的离轴测线d0d10,使用射线追踪正演和反演的方法,得到了NVR和NTD北侧离轴区域的地壳及上地幔P波速度结构,并与轴部速度结构进行了对比分析.研究结果表明:(1)NTD北侧离轴区域的地壳厚度约5.2 km,其厚度明显大于轴部NTD下方地壳厚度(~3.2 km),由此推测洋脊轴部NTD区域形成的地壳在不断减薄;(2)NVR北侧离轴区域的地壳厚度约7.0 km,其厚度亦大于轴部NVR地壳厚度(~5.8 km),表明在洋中脊演化过程中洋脊轴区域的岩浆供给在不断减少,其活动性在不断减弱.
2018 Vol. 61 (11): 4406-4417 [摘要] ( 184 )  HTMLNew  PDF (9429 KB)   ( 342 )
4418 张昌榕, 张贵宾, 江国明, 吕庆田, 徐峣
下扬子及周边地区深部泊松比结构及深部动力过程约束研究
下扬子及周边地区存在着丰富的地质构造和多金属矿产资源,其深部结构和动力学过程已成为地学界研究的热点.为了更好地讨论下扬子及周边地区的深部动力学过程和岩浆活动机制,本文基于均匀网格层析成像方法提出了非均匀网格远震层析成像方法,利用大量的天然地震相对走时残差数据反演获得了下扬子及周边地区深至700 km范围内的三维S波和P波速度结构,并根据纵横波的比值关系计算出泊松比异常.由于S波速度比P波对流体的反应更加敏感,所以泊松比异常反映了物质是否包含流体或者物质的软硬、冷热程度.本研究结果显示:(1)长江中下游成矿带下方的上地幔内存在明显的高泊松比异常,而地幔过渡带内则存在明显的低泊松比异常;(2)大别造山带及其南侧的中扬子地块的上地幔中下部及地幔过渡带内都存在明显低泊松比异常,且呈现东深西浅的空间分布特征.结合已有的地质、地球物理和地球化学等资料,我们认为长江中下游成矿带下方的地幔过渡带内滞留着古太平洋俯冲板块,其上地幔内则赋存着软的上地幔热物质,为深部成矿提供了热量或幔源物质.因此,古太平洋板块的俯冲对长江中下游成矿带的形成发挥了至关重要的作用.
2018 Vol. 61 (11): 4418-4435 [摘要] ( 160 )  HTMLNew  PDF (15254 KB)   ( 251 )
4436 王娟娟, 姚华建, 王伟涛, 王宝善, 李成, 魏斌, 冯磊
基于背景噪声成像方法的新疆呼图壁储气库地区近地表速度结构研究
近年来,背景噪声成像方法在恢复高频面波信号及获取近地表速度结构方面得到了广泛的应用,本文将该方法应用于准噶尔盆地南缘的呼图壁背斜地区的呼图壁储气库.采用储气库及其周边区域22个台站记录的连续背景噪声数据的垂直分量,通过噪声互相关方法获得了台站对之间的瑞利面波经验格林函数,并进一步提取了0.5~1.5 s的基阶瑞利面波群速度频散曲线.首先根据区域平均频散曲线得到了该地区地下数百米的平均一维横波速度结构,然后利用基于面波射线路径追踪的面波频散直接成像方法得到该地区深度为500 m以上的三维横波速度结构.反演结果显示该地区沉积层较厚,整体横波速度值较小(0.4~0.9 km·s-1).储气库在地表投影区域的横波速度值较小,这可能是由于抽注水、气引起的沉积岩石裂隙所导致.储气库东北和东南方向均有明显的相对高速区,推测是区域地下水位和地形起伏综合作用的结果.本研究获得的近地表三维速度结构为呼图壁储气库地区的上覆地层物性研究、区域微震精定位、场地效应的评估和去除浅层影响的深部介质成像等研究提供了重要基础.
2018 Vol. 61 (11): 4436-4447 [摘要] ( 216 )  HTMLNew  PDF (5712 KB)   ( 482 )
4448 佘雅文, 付广裕, 高原, 张国庆, 刘泰, 王振宇
华北地区中东部岩石圈挠曲与均衡特性以及地震活动性分析
华北地区中东部涵盖北京、天津以及即将建设的雄安新区等大型城市,区内发育了张渤地震带等多条大型活动断裂,地震活动性较强,历史上发生过多次6级以上地震.本文利用Fan小波的布格重力异常一致性方法研究该区的岩石圈有效弹性厚度和均衡调整初始加载比分布,同时基于均衡调整方法计算该区垂向构造应力分布,并将以上结果与历史地震活动进行统计分析.岩石圈挠曲分析表明,华北地区中东部的岩石圈有效弹性厚度为10~65 km,分布特征为自东南向西北逐渐减小.均衡调整初始加载比为0.5~0.8,表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成.该区地壳承载的垂向构造应力约为-20~20 MPa,中西部地区垂向构造应力向上,东北和西南地区向下.统计分析结果显示,华北地区中东部的地震活动性随着岩石圈有效弹性厚度和均衡调整初始加载比的增加而减弱,垂向构造应力零值区域地震活动性较弱.雄安新区的岩石圈有效弹性厚度大约为15 km,均衡调整初始加载比为0.5~0.6,垂向构造应力为15~20 MPa,岩石圈参数对应的地震活动性较强,相关结果对于新区建设具有一定参考价值.
2018 Vol. 61 (11): 4448-4458 [摘要] ( 174 )  HTMLNew  PDF (6389 KB)   ( 281 )
4459 刘亢, 李海兵, 王长在, 张辉, 肖根如, 李红光, 张凌
基于小震定位与震源机制解信息的阿尔金断裂带东段构造转换研究
阿尔金断裂带东段地区的造转换及其动力学机制研究一直是地学工作者关注的焦点.本文利用双差定位法获取研究区域2008—2017年间6013次地震事件的精确定位数据;整理筛选前人震源机制解36个,并采用P/S波振幅比方法计算获得221个以及CAP方法获得25个震源机制解信息.选择野马河—大雪山断裂作为研究区构造转换研究的突破口,综合小震定位数据与震源机制解信息,并开展野外地质调查进行验证,清晰刻画出该断裂的深部构造形态以及现今的运动特征:由阿尔金断裂带向祁连山方向过渡,断层产状由近直立逐渐转变为倾向南,倾角变缓,震源机制解由走滑性质为主转变为逆冲性质为主,是一个连续渐变的过程,为研究区的构造转换研究提供了直接证据.
2018 Vol. 61 (11): 4459-4474 [摘要] ( 158 )  HTMLNew  PDF (9065 KB)   ( 333 )
4475 秦晶晶, 石金虎, 张毅, 刘保金, 姬计法, 谭雅丽, 袁洪克, 酆少英, 刘增祺
郯庐断裂带合肥段五河—合肥断裂构造特征
五河—合肥断裂是郯庐断裂带的西边界断裂,该断裂穿过合肥市城区,是1条规模较大、切割较深的隐伏活动断裂.为了研究该断裂的浅部结构特征、空间展布以及断裂活动性,我们利用2015年在合肥盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了郯庐断裂带合肥段的浅层P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中跨五河—合肥断裂还完成了2条高分辨率的浅层地震反射剖面.研究结果表明:郯庐断裂带合肥段是一个由多条主干断裂构成的复杂构造带,近地表速度结构表现为凹隆相间的构造特征,且沉积盖层厚度明显受到郯庐断裂带分支断裂的影响和控制.五河—合肥断裂在P波速度结构剖面表现为高速和低速区的分界,对断裂两侧的地层沉积具有重要的控制作用,该断裂向下错断了盆地基底,向上错断了埋深21~35 m的中更新统下部地层,其最新活动时代为中更新世早期.研究结果不仅为进一步认识五河—合肥断裂浅部构造形态提供了地震学依据,还可为该区断裂两侧的城镇规划和建设中避让活动断层提供基础资料.
2018 Vol. 61 (11): 4475-4485 [摘要] ( 237 )  HTMLNew  PDF (8618 KB)   ( 423 )
4486 李际弘, 高尚华, 薛兵
力平衡反馈技术在石英水平摆倾斜仪中的应用研究
石英水平摆倾斜仪在前兆地震观测中得到了广泛的应用,取得了较好的观测数据,但是仍然存在一些不足,如灵敏度未知、频率特性不理想等.为解决这些问题,本文提出一种基于力平衡反馈技术的石英水平摆倾斜仪设计方法.该方法通过差动式电容换能器检测摆锤的位置信息,将其转换成电信号输出;同时通过电子线路将输出电压信号处理后反馈给摆锤,该反馈电压在摆锤上产生一静电力.根据该设计方法,我们研制了原理样机并进行了测试,结果表明,样机的灵敏度为16801V/(m·s-2),样机的幅度响应在从DC到5s都是平坦的.
2018 Vol. 61 (11): 4486-4492 [摘要] ( 159 )  HTMLNew  PDF (1197 KB)   ( 253 )
4493 孙君嵩, 杜学彬, 王丽, 崔腾发
地电扰动指数GEI研究
本文应用中国大陆地区11个地电场台站5.5年(2012-01-01—2017-05-31)中磁静日和磁扰日的观测数据,并联系地电场变化敏感响应地下介质非均匀性和空间电磁活动的特点,发展了地电扰动指数,即消除静日地电变化的幅值比地电指数(GEI).对比各台站的地电指数与地磁指数,87.43%的单台地电指数D与单台地磁指数K在数值上完全相同或相差1,93.75%的单台平均地电指数Ds与单台平均地磁指数[K+0.5](四舍五入)相同或仅相差1,说明地电指数能用于量化界定地电扰动水平,如同地磁指数量化界定磁扰水平.地电指数将服务于地球电磁环境监测、科学研究等领域,同时也可以用来评估地电场观测数据的质量.
2018 Vol. 61 (11): 4493-4503 [摘要] ( 182 )  HTMLNew  PDF (1982 KB)   ( 181 )
4504 叶涛, 黄清华, 陈小斌
滇西南地区南汀河断裂带三维深部电性结构及其孕震环境
南汀河断裂带为滇西南地区活动断裂体系中规模最大的一条北东向断裂,其构造活动及地震危险性一直备受关注.本文基于覆盖云南境内南汀河断裂带的大地电磁测深宽频带阵列数据,利用大地电磁三维反演解释技术,首次获得了南汀河断裂带的精细三维深部电性结构.在上地壳深度,南汀河断裂带西南段与中段的电性结构表现出沿构造走向的高导条带特征,北东段表现为高阻结构.该高阻结构可能为临沧—勐海花岗岩体的电性反映,指示南汀河断裂可能未切穿该花岗岩带.在中下地壳深度,南汀河断裂带西南段存在大范围高导层,北东段则表现为整体性的高阻地壳,因此南汀河断裂北东段可能具有发生强震的介质结构背景.南汀河断裂带西南段的耿马地震区深部呈现北东向与北北西向的"X"型高导构造样式,该高导结构以南存在一个显著高阻异常体,1988年耿马MS7.2地震以及2015年沧源MS5.5级地震均发生于该高阻体与"X"型高导条带的电性边界.青藏高原东南缘绕东构造结流入滇西地区的中下地壳流可能受到南汀河断裂北东段中下地壳高阻体的阻挡而呈分流式分布于保山地块以及澜沧江断裂以东.
2018 Vol. 61 (11): 4504-4517 [摘要] ( 203 )  HTMLNew  PDF (9586 KB)   ( 298 )
4518 孔艳芬, 孙蕗, 沈中山, 葛俊逸, 邓成龙
临夏盆地新近纪郭泥沟剖面磁组构特征及其环境意义
临夏盆地在东亚新生代地层、古气候、古生物研究方面占有举足轻重的地位.本文对盆地东部的郭泥沟剖面进行了详细的岩石磁学和磁组构研究,以揭示从早中新世到早上新世临夏盆地的沉积演化过程.郭泥沟剖面沉积物中的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,但剩磁载体以磁铁矿和赤铁矿为主.从上庄组和东乡组的褐红色粉砂质粘土到柳树组和何王家组的褐黄色粘土,赤铁矿含量呈现降低的趋势,与沉积物颜色变化一致.郭泥沟剖面沉积物磁组构类型为正常沉积磁组构.结合岩石磁学结果和磁组构参数特征可揭示临夏盆地早中新世-早上新世沉积的演化过程:早中新世上庄组为稳定湖相沉积,古水流方向为NNW,与南北向的大夏河方向一致;中中新世气候发生较明显的干湿波动,形成了东乡组的褐红色湖相粉砂质粘土夹粉砂、砂和青灰色泥灰质粘土条带,古水流方向主要为NNW,沉积过程主要受大夏河控制;中中新世晚期,受青藏高原构造运动影响,沉积相由湖相细粒沉积物转变为虎家梁组河流相砂砾层;同时,盆地的水动力条件也发生改变,晚中新世柳树组湖相沉积过程同时受南北向大夏河和东西向洮河控制,两个方向近垂直的河流共同作用导致柳树组内沉积各向异性度较低,面理和线理均不发育,磁化率最大轴偏角分布比较分散,磁组构确定的古流向为东西向和南北向;早上新世期间,由于受青藏高原隆升影响,沉积了何王家组下部的河流相砂砾层;受构造抬升影响,大夏河重新主导何王家组上部洪泛平原相沉积过程,水动力条件较为单一稳定,古流向主要为N向,与大夏河流向一致.
2018 Vol. 61 (11): 4518-4529 [摘要] ( 196 )  HTMLNew  PDF (4644 KB)   ( 272 )
4530 董靓雯, 姚政权, 石学法, 姜兆霞, 刘青松
渤海BH08孔磁学参数变化机制与环境指示
边缘海-陆架区是研究海陆交互作用的理想区域,该区沉积物记录了海平面、气候与构造变化的重要信息.渤海作为我国的内海,前人对该区虽然进行了环境磁学方面的研究,但是受复杂的沉积环境影响,渤海沉积物的磁性变化机制十分复杂,因而需要对该区沉积物磁学性质及变化机制进行深入研究.针对这一问题,本文详细研究了渤海BH08孔岩芯沉积物的磁学性质,结果表明:①沉积物中主要载磁矿物是磁铁矿,部分层位含有高矫顽力的矿物;②岩芯整体磁学性质变化复杂,各项磁学参数变化剧烈,其总体波动与S/Cl值、沉积物红度a*和深海底栖有孔虫δ18O相关性较好;③在主要的海陆交替边界层位发现胶黄铁矿,表明是富硫的弱还原环境,而快速变化的沉积环境和较高的沉积速率是胶黄铁矿得以保存的重要因素,因而胶黄铁矿可作为沉积环境发生转变的一种特征矿物.这些新认识为深入开展渤海地区,乃至陆架-边缘海区古环境研究提供了新的思路和方法.
2018 Vol. 61 (11): 4530-4544 [摘要] ( 143 )  HTMLNew  PDF (7964 KB)   ( 236 )
4545 张超, 张盛生, 李胜涛, 贾小丰, 姜光政, 高堋, 王一波, 胡圣标
共和盆地恰卜恰地热区现今地热特征
恰卜恰地热区位于青海共和盆地的东北部,是我国重要的具有干热岩地热资源勘探开发潜力的地区之一.自2013年起,不同的研究者针对该区开展了大量地球物理探测工作,然而现今地热场的研究相对较少.本文基于4口干热岩钻孔的稳态测温资料和81块岩芯样品的热导率测试数据,计算了研究区4个大地热流值.研究结果表明:研究区基底花岗岩层现今地温梯度为39.0~45.2℃·km-1,平均值为41.3℃·km-1,大地热流值介于93.3~111.0 mW·m-2之间,平均值为102.2 mW·m-2,与我国主要的克拉通型盆地(如柴达木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地)和新生代裂谷型盆地(如渤海湾盆地)相比,该区属于青藏高原高热流背景下的局部异常高地温梯度和高大地热流区.分析认为,研究区高地热异常可能暗示共和盆地浅部(20 km以浅)存在局部异常热源体(岩浆囊).
2018 Vol. 61 (11): 4545-4557 [摘要] ( 183 )  HTMLNew  PDF (2509 KB)   ( 368 )
目次
0
2018年11月第61卷 第11期 目次
2018 Vol. 61 (11): 0-0 [摘要] ( 60 )  HTMLNew  PDF (636 KB)   ( 195 )
应用地球物理学
4558 韩复兴, 孙建国, 王坤
基于偏微分方程的模型光滑处理在偏移成像中的应用
本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题,借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法,基于能量泛函,应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性,因此,应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出,偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构,偏移成像结果也证明了该方法的实用性.
2018 Vol. 61 (11): 4558-4567 [摘要] ( 146 )  HTMLNew  PDF (4022 KB)   ( 226 )
4568 汪勇, 石好果, 周成尧, 桂志先
二维地震波场的组合型紧致有限差分数值模拟
地震波场数值模拟在地球物理勘探和地震学中具有重要的支撑作用.本文将组合型紧致差分格式用于声波和弹性波方程的数值模拟中.根据泰勒级数展开和声波方程,建立了位移场时间四阶离散格式,并将组合型紧致差分格式用于位移场空间导数的求取,然后对该差分格式进行了精度分析、误差分析、频散分析和稳定性分析.理论研究结果表明:①该差分格式为时间四阶、空间六阶精度,与常规七点六阶中心差分和五点六阶紧致差分相比,具有更小的截断误差和更高的模拟精度;②每个波长仅需要5.6个采样点,且满足稳定性条件的库郎数为0.792,可以使用粗网格和较大时间步长进行计算.所以该方法具有占用内存少、计算效率高和低数值频散等优势.最后,本文进行了二维各向同性完全弹性介质的声波和弹性波方程的数值模拟,实验结果表明本文提出的方法具有更高的计算精度,能够大幅度的节约计算量和内存需求,对于三维大尺度模型问题具有更好的适应性.
2018 Vol. 61 (11): 4568-4583 [摘要] ( 96 )  HTMLNew  PDF (4335 KB)   ( 224 )
4584 杜天玮, 吴国忱, 吴建鲁
三相周期成层Patchy模型中地震波频散和衰减
本文基于White周期层状模型,将传统两相流体(气,水)模型扩展至三相流体(油、气、水)周期层状模型,在Biot理论框架下将其延伸至高频,研究介观尺度地震频带下纵波在三相Patchy模型中的传播规律.应用孔隙介质弹性波波动方程解耦方法,结合等效边界条件,得到Biot1956年理论框架下的纵波速度频散与衰减的解析解.利用频率域有限差分方法,将Biot1941年、1956年理论方程中的微分算子离散化,正演得到纵波速度频散与衰减的数值解,结合由Biot-Gassmann-Hill公式和Biot-Gassmann-Wood公式计算得到的纵波速度上下限,证明了三相流体模型解析解的正确性.随后,研究了三种流体排列顺序对于纵波速度频散和衰减的影响.从受力分析角度来看,油层抵消部分水流对气层的力,使其受力减小,反之水流促进油流入气层,气层受到叠加力,因此改变流体顺序后气层受力情况不同,造成纵波频散和衰减结果有所差异.最后研究了含气饱和度变化对于纵波速度频散和衰减影响.
2018 Vol. 61 (11): 4584-4597 [摘要] ( 113 )  HTMLNew  PDF (5368 KB)   ( 200 )
4598 唐巍, 王彦飞
正则化Kaczmarz算法在页岩纳米CT重构中的应用
利用X射线计算机断层成像(CT)方法对页岩的扫描成像是一种无损的,对研究页岩微纳孔隙结构有重要意义的方法.传统的CT重构通常使用的是显式的滤波反投影(Filtered Back Projection,FBP)方法,该算法具有较快的成像速度,但常伴随有伪影或不稳定等情况.对于纳米CT而言,可以通过迭代优化的方法对投影数据进行成像,传统的迭代成像有收敛速度慢导致的计算时间长等缺点.Kaczmarz算法作为一种重要的代数重建技术(ART),由于其几何意义明显,操作容易等优点,在CT重构中起着重要的作用,我们可以通过块状迭代或随机迭代的方式对其收敛速度进行改进.对于所求解问题的不适定性,代数重建过程中需要引入正则化的技巧来改善解的稳定性.本文根据实际问题的需要,使用页岩数值模型,验证了正则化Kaczmarz方法的有效性,并对重庆漆辽龙马溪组页岩样品的实际数据进行了处理,得到了较好的效果.
2018 Vol. 61 (11): 4598-4612 [摘要] ( 155 )  HTMLNew  PDF (4979 KB)   ( 250 )
4613 逄硕, 刘财, 郭智奇, 刘喜武, 刘宇巍
基于频变AVO反演的页岩储层含气性地震识别技术
结合地震岩石物理技术,研究了叠前频变AVO反演在四川盆地龙马溪组页岩储层含气性识别中的应用.首先,应用Backus平均理论将测井数据粗化为地震尺度储层模型,应用传播矩阵理论进行高精度地震正演及井震标定,分析页岩气储层地震响应特征.其次,基于岩心观测结果,应用Chapman多尺度裂缝理论设计页岩气储层理论模型,研究储层衰减、频散以及对应的地震反射特征.应用该理论模型测试频变AVO反演方法,计算结果表明:对于研究区地层结构和地震数据,区分流体类型的优势频率不是地震子波的主频,还受层间调谐干涉等储层结构因素控制,也进一步说明理论模型测试和标定的重要性.最后,将频变AVO反演技术应用到四川盆地龙马溪组页岩地层,计算得到的频散属性为页岩气储层含气性识别提供依据.
2018 Vol. 61 (11): 4613-4624 [摘要] ( 135 )  HTMLNew  PDF (6589 KB)   ( 538 )
4625 陈志刚, 李丰, 王霞, 吴瑞坤, 孙星, 赵倩, 宋德才, 马辉
叠前各向异性强度属性在乍得Bongor盆地P潜山裂缝性储层预测中的应用
裂缝性储层是乍得Bongor盆地潜山油藏主要储集类型,研究区地震资料较差,基底成像不清,利用地震资料进行裂缝预测符合率不高.近几年,在乍得多个潜山实施了"宽频、宽方位、高密度"(以下称"两宽一高")三维地震勘探,基底成像效果有了明显改善.由于"两宽一高"地震勘探近几年刚刚兴起,目前利用"两宽一高"OVT处理资料预测裂缝的方法较少,主要是基于振幅随偏移距及方位角的变化的原理(AVAZ),目前主要的方法为基于椭圆拟合的各向异性强度预测法,本文首先应用椭圆拟合法预测了Bongor盆地P潜山的各向异性强度,对结果进行了分析,指出了椭圆拟合法的局限性,进而首次在Bongor盆地研发并应用了基于统计法的各向异性强度预测技术,即首先通过道集规则化将不规则的道集处理成螺旋道集,然后在道集中统计振幅或双程走时的方差进行裂缝预测,在乍得P潜山取得了较好的效果,预测符合率达到80%以上,平面规律性明显.
2018 Vol. 61 (11): 4625-4634 [摘要] ( 98 )  HTMLNew  PDF (7080 KB)   ( 281 )
4635 欧洋, 冯杰, 赵勇, 贾定宇, 高文利
同时考虑退磁和剩磁的有限体积法正演模拟
为分析同时考虑退磁和剩磁对磁测数据解释的影响,探讨了利用有限体积法求静磁场数值解的方法.从静磁场中的麦克斯韦方程出发,导出了有限体积法控制方程的离散表达式,对边界条件近似处理后求解方程组得到磁异常.通过与退磁改正计算结果对比,验证了方法的正确性,并分析得到忽略剩磁的相对误差与科尼斯布格比(Q)相关;利用有限体积法计算长方体模型在无地磁场情况下的磁异常和内部磁化强度,从数值模拟上说明剩磁也需要进行退磁改正,并表明退磁作用对剩磁的影响不仅与磁化率相关,而且与剩磁的方向和磁性体的形态相关;组合模型的计算结果对比表明,退磁作用对剩磁的影响还会因为临近强磁性体的作用发生改变.在青海灶火河西工区的应用说明,开展同时考虑退磁和剩磁的解释方法对准确识别强磁性岩体具有实用价值.
2018 Vol. 61 (11): 4635-4646 [摘要] ( 220 )  HTMLNew  PDF (4524 KB)   ( 274 )
4647 冯德山, 王珣
基于GPU并行的时间域全波形优化共轭梯度法快速GPR双参数反演
探地雷达(GPR)时间域全波形反演计算量巨大,内存要求高,在微机上计算难度大.本文中作者基于GPU并行加速的维度提升反演策略,采用优化的共轭梯度法,避免了Hessian矩阵的计算,在普通微机上实现了时间域全波形二维GPR双参数(介电常数和电导率)快速反演.论文首先推导了二维TM波的时域有限差分法(FDTD)的交错网格离散差分格式及波场更新策略.然后,基于Lagrange乘数法,将约束问题转化为无约束最小问题,构建了共轭梯度法反演目标函数,采用Fletcher-Reeves公式与非精确线搜索Wolfe准则,确保了梯度方向修正因子及迭代步长选取的合理性.而GPU并行计算及维度提升反演策略的应用,数倍地提升了反演速度.最后,开展了3个模型的合成数据的反演实验,分别从观测方式、梯度优化及天线频率等方面,分析了这些因素对雷达全波形反演的影响,说明双参数的反演较单一的介电常数反演,能提供更丰富的信息约束,有效提高模型重建的精度.
2018 Vol. 61 (11): 4647-4659 [摘要] ( 173 )  HTMLNew  PDF (4449 KB)   ( 316 )
4660 关珊珊, 殷长春, 嵇艳鞠, 黎东升, 耿毅男
三维随机断裂带的航空时域电磁响应数值模拟
传统的均匀分布异常体模型,不能准确描述地下介质的不规则性变化,采用随机介质进行替代,将使电导率这一物性参数更加接近于实际的电导率分布.本文结合地质结构中断裂带特征,采用Von Kármán函数建立三维随机介质模型,通过讨论Hurst指数与自相关长度对三维随机电导率模型建模产生的影响,进行参数优化建立所需的随机介质模型.利用一维傅里叶变换建立三维随机变化的条状断裂带异常体,三维傅里叶变换建立三维随机变化的背景围岩,准确地表征了油气藏断裂带特征.基于时域有限差分方法,实现了磁源激励下的三维随机介质航空时域电磁响应数值模拟.采用均匀半空间模型验证了数值模拟的正确性,分析了随机断裂带与均匀断裂带的电磁响应特征,结果表明随机断裂带可以准确描述地下介质的分布特征,而且与断裂带垂直方向的电磁响应特征清晰地描述了断裂带的倾向、走向与位置,为断裂带结构探测提供了理论依据和技术指导,三维随机断裂带模拟方法同样适用于其它三维随机介质的数值模拟.
2018 Vol. 61 (11): 4660-4676 [摘要] ( 152 )  HTMLNew  PDF (7163 KB)   ( 305 )
4677 景建恩, 赵庆献, 邓明, 罗贤虎, 陈凯, 王猛, 涂广红
琼东南盆地天然气水合物及其成藏模式的海洋可控源电磁研究
南海琼东南盆地是天然气水合物重要远景区之一.由于盆地大部分地区海底地形平缓、地层近于水平,增加了利用地震反射剖面识别似海底反射(BSR,bottom simulating reflector)的难度,从而影响了对水合物的评价.为了进一步开展琼东南盆地水合物调查研究,本文在研究海域进行了海洋可控源电磁探测试验,将自主研发的10台接收机以500 m的间距,投放至水深约为1360 m的海底,完成了一条4.5 km剖面的电磁数据采集.通过对采集的数据进行处理与二维(2D)反演,获得了研究剖面海底的电阻率断面图.反演结果显示,研究区海底60~330 mbsf(meter bottom of seafloor)的地层中,存在多个横向不连续分布的高阻异常体,电阻率介于2~10 Ωm之间;在海底330 mbsf之下,横向上发育了电阻率为2~4 Ωm的3个高阻体.根据研究区热力学条件,本文估算了生物成因气与热成因天然气的水合物稳定带(GHSZ,gas hydrate stability zone)厚度,结合高阻体的分布特征推断了地震剖面上BSR的位置.在此基础上,对反演的电阻率断面进行解释,推断了研究区水合物的分布及游离气运移通道.研究表明,勘探区具有形成天然气水合物矿藏的地质与地球物理条件,其成藏模式可能属于"断层、裂隙输导的下生上储型",水合物的气源为生物成因气.
2018 Vol. 61 (11): 4677-4689 [摘要] ( 167 )  HTMLNew  PDF (6246 KB)   ( 241 )
4690 胡旭飞, 范宜仁, 吴非, 王磊, 袁习勇
随钻方位电磁波测井多参数快速反演
大斜度井/水平井随钻测井技术已被广泛的应用于各种复杂油气藏中,但传统随钻电磁波测井仅提供仪器轴向磁场分量,井斜和各向异性对测井响应影响耦合在一起,难以剥离,无法基于反演同时获取多个参数,进行相应的地层评价,且不能提供方位信息,难以实现地质导向功能.随钻方位电磁波测井在提供仪器轴向磁场分量的基础上,还提供了仪器横向磁场分量,其提取的地质导向信号,对地层界面非常敏感,受井斜、地层电阻率对比度和各向异性影响弱,可以反演得到准确的界面位置.此外,额外的磁场分量信息,有效降低了井斜与各向异性的耦合程度,可基于反演算法实现多参数联合反演,满足电阻率测井精细解释评价需求.
2018 Vol. 61 (11): 4690-4701 [摘要] ( 161 )  HTMLNew  PDF (4293 KB)   ( 241 )
4702 杨亚新, 罗齐彬, 张叶, 吴信民, 郑勇明, 邓居智
铀矿找矿中α径迹测量方法的影响因素研究
我国于1974年开始将核径迹探测技术应用于铀矿勘探,其中α径迹测量是寻找深部隐伏铀矿的有效方法之一.本文对氡浓度大小、探杯尺寸、杯内表面放射性沉积物以及杯内底面固体放射性元素等对α径迹测量结果的影响进行了理论研究,建立了α径迹测量中不同装置结构及不同放射性元素对α径迹密度影响的理论公式,为该方法应用于铀矿勘探以及环境氡浓度测量提供理论参考依据.同时结合实验对比测量,进一步对理论公式进行验证,α径迹测量结果与理论计算所得结果吻合较好.研究结果表明:探测器上α径迹主要来源于氡,探杯尺寸不应小于氡致α径迹的最大有效探测尺寸.此外,放射性沉积物放出的α射线对测量结果有重要积极贡献,在铀矿勘探中,从提高探测灵敏度和减小测量结果不确定度的角度来看,其影响越大越好.在大多数测量装置尺寸下,探杯内底面以下的固态α放射性元素对径迹密度影响较小或无影响,实际测量时可将其忽略.
2018 Vol. 61 (11): 4702-4711 [摘要] ( 110 )  HTMLNew  PDF (1721 KB)   ( 262 )
4712 张淑霞, 邹长春, 彭诚, 赵金环, 李宁, 张小环, 马火林, 牛一雄
松科2井东孔营城组高放射性异常层测井响应特征及成因初探
松科2井东孔是松辽盆地科学钻探工程的主体钻孔,按照计划在全井段进行地球物理测井资料采集,为深部资源勘探及白垩纪古气候、古环境研究提供准确和全面的地球物理信息.在诸多测井方法中,自然伽马测井和自然伽马能谱测井能够测量地层的天然放射性强度和铀、钍、钾元素含量等参数,被有效地应用于放射性矿床勘查,尤其是铀资源的勘查与研究;电阻率、声波、密度和中子测井等常规测井和核磁共振成像、电阻率成像、元素俘获谱测井等特殊测井能够获取地层岩性和物性参数等信息,为铀矿勘查提供有力支持.本文利用松科2井东孔自然伽马测井资料来识别高放射性异常层;基于常规测井与特殊测井资料,结合前人的地质研究成果,分析放射性异常层的特征和成因.核测井曲线指示营城组存在两段高放射性异常层,深度分别为3096.8~3102.8 m(I号层)、3168.3~3170.9 m(Ⅱ号层).I号层自然伽马值最高达360 API,铀含量范围20.5~29.3 ppm,综合测井和岩心资料判断该层为砾岩,具有铀成矿潜力;分析表明,构造条件和后生改造作用是影响I号层铀富集的关键因素,推测断裂-火山活动和盆地抬升剥蚀为含铀地下水及油气运移至I号层提供了通道,油气的后生还原作用最终导致了I号异常层的铀富集.Ⅱ号层自然伽马值最高达250API,钍含量22.4~37.3 ppm,铀含量5.9~11.0 ppm,为集块熔岩及凝灰岩,高放射性异常可能是高钍含量的流纹质成分和粘土矿物对铀的吸附作用导致的.松科2井东孔营城组高放射性异常层具有埋藏深度深、铀含量高等特点,表明松辽盆地深部具有找铀矿前景.
2018 Vol. 61 (11): 4712-4728 [摘要] ( 176 )  HTMLNew  PDF (8659 KB)   ( 263 )
综述
4323 周晨, 王翔, 刘默然, 倪彬彬, 赵正予
大功率高频电波加热电离层的非线性物理过程
地基大功率电波加热电离层是通过地基大功率短波发射机向电离层发射无线电波,通过波-粒和波-波的相互作用将无线电波的能量注入电离层.通过这种有目的可操控的方式改变电离层电子密度和温度的分布,可以深入研究电离层中等离子体能量和物质的非线性演化过程,特别是电离层电子的非平衡态分布和加速问题.本文通过对电离层加热中几个比较重要物理过程的评述,对过去20年来我国研究学者在这一研究方向上取得的重要进展进行了介绍.
2018 Vol. 61 (11): 4323-4336 [摘要] ( 179 )  HTMLNew  PDF (4024 KB)   ( 289 )
空间物理学·大气物理学·重力与大地测量学
4337 杨子才, 沈芳, 杨易, 冯学尚
行星际背景太阳风的三维MHD数值模拟
近地空间的太阳风参数预报具有重要的科学研究意义和实际应用价值,三维磁流体力学(MHD)数值模拟是太阳风参数预报的重要手段.本文建立了一套基于经验模型的三维MHD数值模型.模型的内边界设置在0.1天文单位(AU)处,在六片网格系统下利用TVD Lax-Friedrich格式求解理想MHD方程组,采用扩散法消除磁场的散度.模型以GONG的观测磁图作为输入数据,利用经验模型并结合卫星观测特征确定内边界条件.边界条件中保留了6个可调参数,以便适当调整参数使其方便适合模拟不同太阳活动期的太阳风.利用该模型分别模拟了2007年和2016年的背景太阳风,得到了太阳风速度、密度、温度和磁场强度,这些参数与ACE/WIND卫星观测符合较好.
2018 Vol. 61 (11): 4337-4347 [摘要] ( 179 )  HTMLNew  PDF (4593 KB)   ( 223 )
4348 郭亦鸿, 彭松武, 韦飞, 孙天然, 王永松, 冷双
SMILE卫星载荷宽视场软X射线成像仪设计与仿真
SMILE卫星载荷宽视场软X射线成像仪(Soft X-ray Imager,SXI)采用Angel型龙虾眼光学成像系统的设计方案,具有大视场,高分辨率质量轻的优点.本文中对宽视场软X射线成像仪进行初步设计,包括成像镜头支撑结构设计,可见光/极紫外滤光片的选取,镜头遮光罩和高能粒子屏蔽门设计.利用模拟仿真程序对成像仪的点扩散函数,有效面积以及灵敏度进行研究.该成像仪用于太阳风与地球磁层区域进行全景成像.
2018 Vol. 61 (11): 4348-4355 [摘要] ( 202 )  HTMLNew  PDF (2823 KB)   ( 234 )
4356 晏红明, 孙丞虎, 王灵, 李蕊, 金燕
孟加拉湾夏季风爆发的判断指标及其年际特征
利用高低层大气环流、OLR(向外长波辐射)、CMAP降水、SST(海表温度)等资料分析了孟加拉湾地区3—5月多年气候平均大气环流及不同要素的演变特征,定义了一个新的孟加拉湾夏季风(BOBSM,下同)爆发指标为孟加拉湾地区(5°N—15°N,90°E—97.5°E)850 hPa和200 hPa纬向风区域平均的变化同时满足U850 > 3 m·s-1和U200 < -5 m·s-1,并持续5天的第一天即作为BOBSM爆发日期.该季风指数有明确的天气学意义,可以反映孟加拉湾低层西南风持续稳定和南亚高压在青藏高原建立早晚的特征.文章进一步分析了BOBSM爆发的年际特征及其前兆海洋信号特征,结果表明:1981—2010年BOBSM爆发的平均日期为5月10日,季风爆发有显著的年际波动,爆发最早在1999年(4月11日)和最晚在1968年(6月1日),年代际尺度上表现为由爆发偏晚至偏早的变化趋势;BOBSM爆发早(晚)与热带印度洋地区850 hPa的越赤道气流和西风异常加强(减弱),以及200 hPa青藏高原南亚高压的季节性建立偏早(晚)等密切联系;前期冬季赤道西太平洋的海温冷(暖)变化对BOBSM爆发早(晚)有很好的指示意义,前期冬季海温偏高(低)有利于季风偏早(晚),其影响的主要途径是通过热源变化激发纬向垂直环流及其热带印度洋和太平洋低层环流异常,进而影响季风爆发早晚.
2018 Vol. 61 (11): 4356-4372 [摘要] ( 168 )  HTMLNew  PDF (15665 KB)   ( 161 )
4373 符传博, 丹利, 冯锦明, 彭静, 营娜
我国对流层二氧化碳非均匀动态分布特征及其成因
人类活动导致大气中温室气体浓度上升,是全球气候变暖的主要原因之一.本文针对已经连续运行13年的AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)卫星反演的对流层中层CO2浓度资料,利用地基观测结果对其进行验证,同时结合多种相关资料对我国区域CO2浓度的时空分布及季节变化进行研究.结果显示:北半球30°N—60°N是CO2浓度高值带,低值中心主要出现在15°S—15°N,140°W向东至100°E的低纬地区.地基观测与AIRS卫星反演结果基本一致,年增长率约为1.926 ppmv·a-1.我国区域CO2浓度空间分布上呈现北高南低的非均匀分布特征,4个高值中心分别位于东北地区西南部、内蒙古西部、新疆地区东部和西部,低值中心在云南和西藏地区.我国区域CO2浓度有明显的季节变化特征,最高值出现在春季,冬夏季次之,秋季最低,其季节演变特点与风场的输送、降水量的清除和植被的吸收等密切相关.
2018 Vol. 61 (11): 4373-4382 [摘要] ( 145 )  HTMLNew  PDF (6517 KB)   ( 346 )
4383 周茂盛, 郭金运, 沈毅, 孔巧丽, 袁佳佳
基于多通道奇异谱分析的GNSS坐标时间序列共模误差的提取
共模误差是区域连续GNSS网中存在的一种与时空相关的主要误差源.为了有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度,本文提出了利用多通道奇异谱分析(Multi-channel Singular Spectrum Analysis,MSSA)提取共模误差的新思路,并利用实验区域18个测站9年(2002年到2010年)的GPS坐标时间序列进行实验,分析了共模误差对时间序列的影响和测站噪声特性的影响,并对共模误差序列进行周期探测,结果显示:通过MSSA能够有效的剔除共模误差,提高坐标时间序列的精度.
2018 Vol. 61 (11): 4383-4395 [摘要] ( 244 )  HTMLNew  PDF (4130 KB)   ( 310 )
地球物理学报
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