航磁异常深部弱信号提取技术研究

磁异常通常是地下不同深度磁性地质体产生磁场的叠加,在规范高度的航磁测量结果中,深部磁性体所产生的异常通常表现为弱而平缓,其水平与垂向分辨率均较低,在航磁资料处理解释中难以有效捕获。因此,应用适当方法提取由深部地质体引起的弱磁信息是十分必要的。本文采用精度高且稳定的位场延拓技术将航磁异常向下延拓,可以稳定增强磁异常幅度,随着延拓面与场源之间距离的减小,浅成磁信号与深成磁信号的视深度差异将增大,在对数功率谱上可以将其区分,而后可利用匹配滤波方法将浅部信号剥离,从而得到深部弱信号,同时可计算深部弱信号的视深度。

有限长圆柱体磁异常场全空间正演方法

在经典位场理论中,许多简单形体位场异常难以通过积分得到全空间的解析式.圆柱体是一类很重要的理论模型体,常用于模拟圆柱状地质体或非地质体(如管线),但目前还不能用解析公式正演有限长圆柱体在三维空间里的磁异常,而多是采用近似简化为有限长磁偶极子或线模型代替.对于有限长圆柱体,特别是半径相对于上顶埋深较大时,这种近似的误差不可忽略.本文利用共轭复数变量替换法,推导出有限长圆柱体在全空间的引力位一阶、二阶导数,利用Poisson关系得到磁异常正演公式,进而利用有限长圆柱体磁异常正演公式求解管状体的磁异常,得到不同磁化方向、不同大小的管线产生的磁场的特征,并将其推广到截面为椭圆的情况.最后通过模拟计算定量给出了将圆柱体近似为线模型的条件.

海底热液循环中矿物沉淀过程数值模拟

为了探索高渗透性洋壳中高温热液循环系统的形成机制,以数值模拟为手段研究热液循环中的矿物沉淀过程及其对洋壳渗透率的反馈.在热液对流-矿物反应模型中考虑了硬石膏、黄铁矿和黄铜矿的沉淀和溶解反应,基于矿物的溶度积计算矿物的沉淀/溶解量,并将其转换为渗透率的变化.结果显示,黄铁矿和黄铜矿分布于350~380℃等温线范围内,并随着热液温度升高而逐渐向海底推移.海水被加热及与热液混合过程中沉淀出硬石膏,在热液上升通道两侧形成低渗透性的烟囱状结构,降低了海水-热液混合程度从而使热液温度升高.高温热液通道建立后,便会有更多的金属物质随着高温热液被运输至浅层洋壳或海底.模拟结果为理解海底高温热液喷口的形成机制提供了借鉴.

利用EMD方法提高海洋重力Etvs改正精度

针对海洋重力测量误差主要来源于重力仪的不稳定性和厄特弗斯(Etvs)效应的问题,该文提出一种与航迹线拟合和卡尔曼滤波等传统方法相比更为灵活的一种误差压制方法,通过经验模态分解(EMD)结合信号的频谱进行分频段滤波。模型实验结果显示,利用EMD去噪后的信号误差平均值为0.54%;经EMD处理后的实际船测重力测线交点差相比原始数据降低了66%~87%,其最小值为0.82mGal,最大值为2.08mGal。该文表明,EMD方法能够明显提高海洋重力的Etvs改正精度。

超慢速扩张西南印度洋中脊硫化物成矿模型

洋中脊多金属硫化物已经成为人类重要的战略资源,科学的成矿模型是对其调查研究和勘探的重要依据.相较快速、慢速扩张洋中脊,超慢速扩张洋中脊在岩浆供给、构造和围岩等特征均存在明显差异,但目前对其热液循环及硫化物成矿模型缺乏系统梳理,制约了其资源勘探评价与研究的有效进程.本文系统总结了超慢速扩张西南印度洋中脊热液活动分布以及典型热液区的构造、热源、热液通道、围岩类型、流体性质和硫化物等特征,根据其成矿地质背景的差异性特点将该洋中脊赋存的热液系统分为局部强岩浆控制型、单向拆离/高角度大偏移距断层控制型以及双向拆离控制型三类,根据岩浆供给率(M值)的大小进一步将其划分为五种类型,从而建立了超慢速扩张西南印度洋中脊的局部强热供给-深大断裂控制硫化物成矿模型.超慢速扩张西南印度洋中脊扩张速率整体变化不大(14~18mm/a),岩浆供给呈分段不均匀性.通过近20年的调查研究,发现其发育类型多样的热液系统和硫化物.在岩浆供给充足的洋脊段,发育局部强岩浆供给条件下的深部岩浆房(4~9km).而在岩浆供给贫瘠的洋脊段,发育长期持续活动的深大拆离断层(可达13km),并沿拆离断层形成成矿带.因而超慢速扩张洋脊具备形成大型多金属硫化物矿床所需的持续热源和稳定热液通道的必要条件.已调查区探测到的热液活动区数量是传统扩张速率-岩浆通量模型预测的2~3倍,具有良好的硫化物资源前景.洋中脊热液循环系统的类型、循环深度、热液活动沿轴发育频率以及硫化物成矿规模可能是岩浆供给和构造活动均衡贡献的结果.通常认为扩张速率控制着热源、岩浆供给和构造过程.对于超慢速扩张西南印度洋中脊,本文认为局部强热供给和深大断裂构造是其热液循环和硫化物成矿更直接的控制因素.局部强热供给-深大断裂控制的硫化物成矿模型有望为超慢速扩张西南印度洋中脊多金属硫化物的勘探与成矿研究提供指示.