用于区域重力场定量解释的多尺度刻痕分析方法

本文介绍一个把小波多尺度分析、表面刻痕分析以及位场频率域解释理论和反演方法结合起来的数据处理、反演解释和信息提取的方法系统.这一方法系统简称为区域重力场多尺度刻痕分析方法,应用于刻画地壳分层的三维密度结构、地壳变形带分布和构造单元分区.多尺度刻痕分析包含频率域重力场场源分层、重力场小波变换多尺度分解、场源分层深度及密度扰动反演、分层刻痕分析和构造边界定位四个子系统.文中扼要地介绍这四个子系统基本原理、方法技术及应用效果.从地球物理探测到大地构造学发现,是一个多学科综合研究的探索过程.要取得重大研究成果,必须研发和组合来自不同学科的多个新方法技术,使多学科综合研究有宽厚的理论支撑.本文介绍的四个子系统组合的理论支撑分别来自应用数学、地球物理学和信息科学.

重力场多尺度刻痕分析与满加尔坳陷深层构造

区域高精度重力场测量可以获得关于沉积盆地深部构造的丰富信息。本文在分析满加尔坳陷内部深层构造探测存在问题的基础上,开展了重力测量,并采用重力异常的小波多尺度分析和刻痕分析等新方法,研究了满加尔坳陷内部深层构造,揭示了坳陷内早古生代地层的密度分带。应用小波多尺度分析方法可以把只与深层构造有关的地质信息提取出来。运用新的人工智能原理把隐含在区域重力场中有关刻痕的所有特征参数提取出来,可以客观地为沉积盆地内部构造单元划分提供可靠依据。结合区域重力场多尺度分析及刻痕分析的信息提取新方法,称为多尺度刻痕分析。比较研究区深层（7~8km）密度扰动与电阻率异常可见,满加尔坳陷内沿纬度40°线北侧和经度85°线同时都有低密度扰动和低电阻率异常分布,说明坳陷内深层沉积岩低密度扰动与流体活动通道有一定关系。综合脊形化系数图和边界刻痕系数图,圈定了深层满中高密度扰动带和满南和满北低密度扰动带,为深层油气勘探提供重要基础资料。

重力异常方向导数的刻痕分析方法及在江西省地热调查中的应用

江西省已知地热资源主要分布在剩余重力低异常区和梯度带上,剩余重力低异常区主要反映了地下中酸性岩体,而梯度带主要反映了岩体的边缘和断裂构造,这些信息为进一步研究地热水成因及导水储水结构机理提供了一定依据.本文基于江西省重力异常数据,利用剩余重力异常刻痕分析的边界系数识别线性构造,提取的断裂构造与地质图上的主构造基本吻合,呈现北东向主构造背景特征.为了特定识别北西向微弱断裂构造,本文提出基于剩余重力异常方向导数的刻痕分析方法,利用其脊形系数识别线性构造,提取特定方向上构造信息,并论证了该方法的有效性.江西省处于北东向大断裂构造背景下,北西向断裂构造在地热资源的形成机理中充当着重要角色.基于该技术方法,可靠地提取北东向和北西向两组断裂构造,根据已知地热点的分布特征,圈定多处北东、北西向两组构造交汇位置,结合构造交叉型蓄水空间理论,为微弱构造的识别以及后续地热靶区的确定提供了地球物理的依据.

青藏高原刻痕与地壳分层构造

本文针对青藏高原的科学问题,讨论多尺度刻痕分析结果的地质和大地构造含义。区域重力场小波多尺度刻痕分析方法可应用于刻画地壳分层的三维密度结构和构造变形带,取得的反映上、中和下地壳结构的3套图件,为研究地壳构造和物质运动提供了有深度标定的定量的约束。方法应用到青藏高原后,研究结果表明上地壳结晶基底的图件与地表观察的地质构造吻合图件,而得出的中、下地壳图件提供了地表观察难以准确辨识的大量信息。例如,青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米尔地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体。柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米尔和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用。青藏高原地壳大尺度强烈的低密度扰动反映了下地壳流的源区或者侧向挤出管道流,下地壳流可分为垂向管道流和侧向管道流两种。反映地壳变形带的脊形化参数图标明了现今地壳不同深度构造的位置,这些包括古地体拼合缝合带、古俯冲变形带、走滑剪切变形带等。结合边界刻痕参数图,可以绘制出中、下地壳构造图。

青藏高原地壳密度变形带及构造分区

将区域重力场多尺度刻痕分析用于提取青藏高原地壳变形带的信息,可了解高原内地壳变形带从浅到深的变化和平面分布特征,并对青藏高原主要地体的空间分布定位,为岩石圈研究提供地表地质难以取得的新信息.多尺度脊形化系数的图像刻划不同深度平面上的地壳变形带.青藏高原地壳变形带从上到下由细密逐渐变为粗稀型,而且细密型变形区分布的范围逐渐缩小,到下地壳完全消失.从这种情况可以推测,以垂直地面方向上看,地壳变形带应该是树形的,下地壳粗稀型的变形带为树的主干,而中地壳粗稀型的变形带为树的分枝,上地壳的变形带为树枝的小枝杈.上地壳细密型变形分布区反映了与中新生代地壳缩短变形区的范围,下地壳清晰连续的变形带反映了青藏高原的构造骨架.多尺度边界刻痕系数的图像刻画不同深度平面上的地体边界,下地壳的刻痕边界系数与密度剧烈变化带位置吻合;因此,由多尺度刻痕分析划分地体时同时取得地体密度信息.青藏高原内密度较高的地体包括喜马拉雅地体、克什米亚地体、察隅河地体、柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体.柴达木地体、巴颜喀拉地体和羌塘地体是青藏高原中有壳根的核,而密度最高的克什米亚和察隅河地体在大陆碰撞时不易碎裂,对东西两个构造结的形成起了关键作用.