珊瑚岛礁环境噪声成像

珊瑚岛作为海洋中宝贵的土地,不仅是开发利用海洋资源和保护海洋权益的重要基地,也是地球科学许多领域突破性研究的重要场所。因此,经济高效地确定珊瑚岛地下结构已成为珊瑚岛工程地质研究的重要内容,但传统的海洋地球物理勘探和钻探方法仍面临挑战。虽然密集阵列环境噪声层析成像技术已广泛应用于大陆地区,但其在珊瑚岛的适用性尚未确定。本文以南海某孤立珊瑚岛密集阵列观测数据为基础,分析了该珊瑚岛的环境噪声特征,利用环境噪声层析成像技术获得了该珊瑚岛的三维地下结构。结果表明:①环境噪声频率大致可分为<1,1-5 Hz和bbb5hz三个等级。5 Hz以下的噪声在不同台站的频谱特征基本一致,而5 Hz以上的噪声特征差异显著。②对于5 Hz以下的环境噪声,仅需24h的波形数据即可获得高质量的互相关函数。然而,对于高于5 Hz的环境噪声,很难提取有意义的互相关函数。③岛内横波速度向海方向高,向礁湖方向低,这与向海侧外礁平面地层胶结程度高一致。④25~75 m和200~300 m两个低速层位与岩心样品显示的高孔隙度层位吻合较好,反映了礁体的风化历史。我们的研究表明,环境噪声层析成像是一种潜在的经济、高效、环保的珊瑚礁地质勘探方法。

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.

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.

青藏高原冈底斯带及邻区重磁三维反演及岩浆岩特征研究

岩浆岩在青藏高原的大陆动力学研究中有着重要的作用,它既是构造演化的记录,又是重要构造-岩浆-成矿带的指示.本文主要基于冈底斯带及邻区的地面重力和航磁数据,首先进行地质-地球物理先验信息约束下的重磁2.5维交互式反演,再将2.5维反演结果作为参考模型加入到三维反演计算中,得到地下三维密度和磁化率结构.结合岩浆岩密度、磁化率统计资料和岩浆岩地球化学成果,推断研究区基性岩、I型花岗岩和S型花岗岩的三维分布图,得到如下结论:S型花岗岩主要分布在冈底斯东带和冈底斯弧背断隆带以北;北冈底斯的西部无明显的岩浆活动,而在其南侧和北侧,发现大量的隐伏基性岩和零散分布的I型花岗岩;中生代I型花岗岩在南冈底斯和冈底斯弧背断隆带广泛分布,且到新生代才出现大量的S型花岗岩.上述结果为中生代班公湖—怒江洋壳和新特提斯洋壳的双向剪刀式俯冲模式的观点提供了重要佐证,并认为班公湖—怒江洋壳在北冈底斯西部约84°E—88°E的范围内先后存在向北和向南俯冲的可能,北向羌塘地体下俯冲,南向冈底斯地体下俯冲.

利用H/V方法研究琼北火山区的浅表层地质变化特征

海南琼北活火山作为华南沿海重要的第四纪火山,一直受到国内外学者的广泛关注,目前对该火山的形成演化已开展了大量深部地质结构的研究,但对其表层地质结构特征仍然缺乏详细了解。水平-垂直频谱比法(简称H/V方法)已被广泛应用于浅表层地质结构的研究,本文基于35个便携式微功耗地震仪组成的流动台阵观测数据,采用经典全波场H/V_((full))和瑞利波椭圆率H/V_((Ray))分析方法,获得了琼北火山区H/V曲线峰值频率(F_(0))和放大倍数(A_(0))的空间变化特征。琼北火山区H/V曲线峰值频率变化强烈,以长流-仙沟断裂为界,断裂西南侧很难从H/V曲线中获取清晰的F_(0)和A_(0),而断裂东北侧则存在明显的F_(0)和A_(0)。结合已有地质资料,本文认为长流-仙沟断裂西南侧处于凹陷区,其浅表层火山岩未发生明显的风化作用,而东北侧位于隆起区域,地表火山岩受到了比较严重的风化作用。这一研究结果表明,H/V方法可反映表层火山岩的风化状态,火山岩出露场地H/V曲线的峰值频率和放大倍数随风化作用程度的增强而表现得更加明显。本研究为琼北火山区浅表火山岩风化状态和地震危险性评估提供了重要的信息支撑。

综合时间域激电和可控源音频大地电磁方法实现含炭地层硫化矿找矿应用

含炭质地层普遍具有低阻高极化电性特征,如果勘查区岩石地层含大量炭质,金属硫化物矿体引起的激电异常将被含炭围岩的高极化特征淹没。本文选择在内蒙古阿鲁科尔沁旗某含炭质地层研究区内,利用时间域激电(TDIP)和可控源音频大地电磁(CSAMT)开展深部找矿研究工作,根据已知勘探线钻孔内的地质信息将地下介质划分为若干目标地质体,采用标本物性加权平均统计方式计算各类目标地质体的物性参数,构建可以拟合实际观测数据的地质-地球物理模型,进而确定含矿地质体在反演结果中电性范围及电性形态特征,并应用于未知勘探线解释。取得以下主要认识:矿体与干扰围岩物性特征差异不明显时,可通过地下介质的共(伴)生组合关系进行地质体分类,以地质体综合物性指导地质解释工作,实现含矿地质体与干扰地质体的剥离。

冈底斯带重磁异常二维经验模态分解及地壳结构

地壳结构是青藏高原深部地球物理探测的主要目标之一.研究了结合功率谱分析的二维经验模态分解(Bidimensional empirical mode decomposition,BEMD)位场分离方法,并将其应用于冈底斯带重磁异常分离中.模型试验结果表明该方法能够分离叠加异常,并可获得场源平均深度的可靠估计值;实际资料处理表明研究区布格重力异常和化磁极异常均可分为由浅到深的3个等效层场源产生的异常组合.其中深部重、磁场以南北分区、东西分块为特征.证明了青藏高原是南北地体的拼接,并且在形成之后持续受到印度板块不均匀地向北推进,使喜马拉雅地体、冈底斯地体的深部物质属性在东西方向上以约88°E和93°~95°E为界存在显著的差异;推断青藏高原南部区域中下地壳的低密度体东西向是不连续的,且在研究区中、东部,南北向低密度体被雅鲁藏布江缝合带切开.