基于卫星重力异常的渤海盆地秦南凹陷及邻区构造格局研究

渤海盆地是我国目前发现海上油气田最多的地区,秦南凹陷作为渤海盆地中的潜在富油气凹陷,具有较高的勘探潜力,对凹陷及邻区的构造格局研究具有重要意义和应用价值。本文利用卫星重力异常,通过校正陆域地形和海水的影响得到布格重力异常,采用归一化总水平导数垂向导数(NVDR-THDR)、欧拉反褶积、最小曲率位场分离和双界面模型重力场快速反演等方法得到了断裂的平面分布和视深度、新生界厚度以及构造单元边界;结合地质及地球物理资料,分析了研究区内主要断裂和构造单元的分布特征及地球物理特征。研究表明秦南凹陷及邻区的断裂主要呈NE向、NEE向和NW向展布,断裂视深度以1~10 km为主,在控坳断裂的部分位置及众多断裂交汇处达到了15~25 km;新生界厚度在0~11 km,构造单元呈NE向和NEE向交替分布,其边界大多受断裂控制;通过进一步研究,将秦南凹陷西侧的洼陷划归为乐亭凹陷,对其他构造单元的边界也进行了调整。本次断裂分布和构造单元分布特征的研究结果能为秦南凹陷的油气勘探提供一定的地球物理支撑。

塔里木盆地卫星重力异常与油气资源的相关性研究

利用中国地区３６０阶局部重力场模型ＩＧＧ９３Ｅ，计算出不同阶窗的卫星重力异常，然后利用Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ单层密度积分方程将卫星重力异常转化为分层面密度异常，结合其他地球物理资料，分析并探讨了塔里木盆地油气资源与卫星重力异常的相关性．研究表明：塔里木盆地油气资源分布与１０１－１８０阶卫重分层面密度异常图中负密度异常带关系密切，而１８１－３６０阶卫重分层面密度异常图则对盆地内生油、储油的坳陷、隆起等构造有较清楚的反映．

海洋卫星重力异常及其应用

随着空间技术的发展 ,卫星测高精度不断提高 ,目前根据卫星测高数据得到的卫星重力异常在海区具有很高的异常分辨率 ,与船测重力资料相比其精度可达到5mGal,这将十分有助于海洋沉积盆地、板块构造及地球动力学的研究。

基于重力异常数据构建海陆交界区域海底地形模型

针对使用重力反演海陆交界区非规则形状海域海底地形算法实施困难的问题,基于海底地形数据与重力数据间近似线性的关系,提出使用改进的GGM(gravity-geologic method)和回归分析方法,联合水深测量数据和重力异常数据构建海陆交界区非规则形状海域海底地形。选择中国南海2°×2°(6°~8°N,115°~117°E)范围为研究区域,采用改进的GGM和回归分析方法分别构建海陆交界区海底地形模型SCS_iGGM和SCS_iRA,并与SCS_Grid(研究区声学水深数据直接格网化结果)和SCS_topo_23.1等模型的结果进行比对。结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型与SCS-DTU18、SCS-ETOPO1、SCS_topo_23.1模型整体统计结果相似度较高,相关系数高于0.99。外部检核结果表明,SCS_iGGM和SCS_iRA模型精度相当,相较于SCS-DTU18、SCS-ETOPO1和SCS_topo_23.1模型,二者精度分别提高约76%、70%和53%。联合实验海域重力异常和船载水深数据建立的海底地形模型的数据恢复能力和模型构建效果均优于仅依靠船载水深数据所得结果。

基于回归分析的卫星测高布格重力异常求取

根据海洋卫星测高技术推算出具有较高分辨率的海洋大地水准面高,基于重力场理论可计算得到卫星测高自由空气重力异常,再进行相关的校正可得到卫星测高布格重力异常。提出了一种新的方法计算卫星测高布格重力异常:基于一元线性回归分析方法,对已知海域船测布格重力异常和卫星测高自由空气重力异常间的相关性进行研究,计算出回归方程,进而求取相邻未知海域的卫星测高布格重力异常。研究结果表明,在海底地形起伏变化不大时,利用一元线性回归分析方法求取的卫星测高布格重力异常,能满足中等或者小比例尺的海洋地质与资源调查。

欧亚大陆东缘存在一个巨型深断裂系统--基于卫星重力的新发现

通过对卫星重力数据的精细处理,发现欧亚大陆东缘存在一个规则分布的重力异常组合,这个异常组合与中国大陆上的已知断裂严格对应。SinoProbe探测计划实施的反射地震探测出这些断裂下方存在Moho破裂,幔源物质上涌,剩余重力异常,莫霍面破裂,高密度的幔源物质上涌和深断裂之间存在密切联系。依照这个联系规律,对已有断裂的延伸补充,显示出欧亚大陆东缘存在一个巨型深断裂系统,主断裂带南起中国广州向北延伸直至鄂霍次克海,绵延逾3000 km。沿主断裂带东侧近似等间距的平行分布着9条北东向断裂,北东向断裂向东入海至大陆边缘。采用数值方法模拟了断裂系统的形成过程,在菲律宾板块和太平洋板块近NW方向构造力的作用下,欧亚大陆东缘产生NNE向走滑断层,其东侧生成彼此平行,间距大体相等的派生断层。断层形成过程中,Moho破裂,大量地幔物质上涌,形成中国东部中生代以来的巨量火山岩浆活动,控制了内生金属矿床的分布。这个断裂系统近代还在活动,导致了郯城8.5级大地震和长白山的火山喷发。

中国境内沿北纬40°剖面的重力异常正演拟合及地质解释

在中国境内沿北纬40°截取了长剖面,对布格重力异常和卫星重力异常进行了正演拟合计算,并结合新的大地构造划分作了初步的地质解释。结果表明:古老的陆核、原地台、地台和地块等稳定地区内部的密度值横向变化小,年轻的褶皱带等活动地区内部的密度值横向变化大。各个构造域边界的地壳消减对接带,布格重力异常反映不明显,而卫星重力异常对应较好。布格重力异常与卫星重力异常的正演拟合结果不同的地区,其地壳和上地幔的密度分布有较大的差异。这些重要结论有助于寻求卫星重力异常与布格重力异常的在机制和应用上的共性与差异,以便达到对两种重力异常的本质有更进一步认识的目的。

基于卫星重力和地震活动图像的构造特征分析

利用中国地震监测台网积累的大量观测资料,通过将研究区网格化,计算得到每个节点的地震活动频度即密集值,将定性的震中分布图转化成定量图像。在选取起算震级时通过震级-频度G-R关系和震级-序号法计算研究区最小完整性震级M_C,给出起算震级和时间。使用基于CryoSat-2和Jason-1卫星观测数据的V23.1重力模型,自由空气重力异常经过布格板校正和SRTM30地形数据做地形校正,得到完全布格重力异常。文中对邢台地震区和郯庐断裂带安徽段进行了实例研究:邢台地震区布格重力异常呈NE向狭长条形U型特征,异常位置与束鹿断陷盆地吻合,中、小地震密集值等值线受到重力U型条带的限制,剖面图显示密集值的极值处于重力U型变化的谷底位置;郯庐断裂带安徽段布格重力异常及不同高度的向上延拓结果具有很好的线性和梯度,地震活动图像长轴方向以及震源机制解发震断层节面走向呈NNE,显示郯庐断裂带安徽段是1条现今仍具有控震能力的深大断裂;对发生在郯庐断裂带附近的安庆M4.8地震,使用边界识别TDX方法进行了1︰20万实测重磁数据的隐伏边界解译,结合研究区深地震反射剖面探测成果,探讨了安庆地震的发震断层。

青藏高原卫星重力场及所反映的壳幔结构和深部构造特征

针对青藏高原地壳-上地幔结构十分复杂的特点,利用地球重力场模型 WDM89的位系数,计算了多个阶窗的卫星重力异常,结合其他地球物理资料的初步分析表明,低阶窗的异常图形,可能反映了板块碰撞挤压所造成的深部密度重新分布的特征;中阶窗的异常,则显示出板块运动过程中可能形成的深部构造痕迹,如超壳深断裂等;高阶窗的异常图,可以与实测的空间异常图及均衡异常图相对比,它醒目地指出了青藏高原边缘一些不均衡的地带;利用多阶窗的异常图,还可指明地壳-上地幔中可能存在的岩浆室或其他地质不均匀体.

EIGEN-GRACE02S重力场模型在地壳构造探测中的应用研究

分析了布格重力异常在地壳构造探测中的重要作用,以及目前地质和物探中常用的地面重力测量计算得到的布格重力异常的缺点,提出利用纯重力卫星数据计算得到的SST(satellite-to-satellite tracking)地球重力场模型来研究地质构造和资源探测,以重力场模型EIGEN-GRACE02S为例,分析了其优点和应用的可行性。针对原有“卫星重力异常”概念的缺陷,提出了“真卫星重力异常”和“假卫星重力异常的概念”。

利用卫星测高数据反演中国海及邻近海域海底地形

基于重力异常与海底地形之间存在近似的线性关系,利用卫星测高数据所得到的中国海及邻近海域的海洋重力异常资料和ETOPO2v2全球数字高程模型,反演了中国海及邻近海域2′×2′的海底地形,并与ETOPO2v2模型以及船测海深进行比较,验证了计算结果的可靠性和有效性。

东南亚陆缘的卫重异常及其形成机制初探

在东亚的陆缘地区。存在着一系列的陆缘弧。本文利用地面和根据GEMIOC地球模型的重力位球谐系数所计算的卫星重力资料,从地球动力学的角度探讨了其中几个陆缘弧的形成机制。重点探讨了我目东南沿海陆缘弧的重力异常特征及其形成机割。

龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区地球物理特征

龙木错—双湖—澜沧江板块缝合带位于青藏高原羌塘中部至藏东一带,相关研究将其厘定为冈瓦纳板块的北界,对探讨青藏高原早期形成与演化历史及区域资源勘查与评价有重要的地质意义.本文结合区域重磁数据、大地电磁数据对该缝合带地球物理特征进行分析论证.首先基于WGM2012全球重力场模型网格化数据,利用垂向一阶导数计算、构造增强滤波等处理方法,推测龙木错—双湖—澜沧江缝合带异常的空间分布.计算的区域莫霍面在缝合带南北两侧深度存在较大差异.重力数据及其处理结果论证了龙木错—双湖—澜沧江缝合带存在的可能性.其次,选取了龙木错—双湖—澜沧江缝合带中段双湖地区的高质量大地电磁数据进行反演解释,电阻率反演结果表明缝合带南北存在较大的电性差异,结合区域地质情况,推测缝合带是不同地质体的分界线.最后,对缝合带地球物理响应特征和地质认识进行了讨论.通过对地球物理数据分析处理,为进一步讨论缝合带形成提供了有利的科学依据.

长江中下游成矿带及邻区Moho深度与成矿背景探讨

长江中下游成矿带是我国最主要的铜铁金多金属成矿带之一。本文利用卫星重力数据计算布格重力异常,采用波数域迭代的Parker-Oldenburg位场迭代反演方法,通过重力数据反演获得长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面结构,结合研究区已有的研究成果,探讨了研究区的深部构造格局。研究结果表明:研究区范围内Moho面总体从南西往北东有逐渐变浅趋势,最浅处位于长江口海域和杭州湾海域约28~29km,最深处位于大别山区约38~39km;长江中下游及邻区下方Moho面的隆起形态呈"V"字型,与地表的"V"字型构造特征相呼应,Moho面隆起的最深处位于"V"字型转折端附近,向两侧Moho面呈抬升状,北东走向的"V"字型东支隆起幅度和规模都要明显大于北西走向的"V"字型西支;卫星化极磁异常显示长江中下游成矿带的正磁异常高值集中分布在"V"字型东支的宁芜、庐枞、繁昌、怀宁等火山岩盆地;钦杭成矿带东段Moho面也明显上隆,隆起的中心沿钦杭成矿带的南侧边界断裂的东南侧线性分布。长江中下游成矿带和钦杭成矿带东段的Moho面条带状隆起带可能指示了地幔上隆、岩浆上涌并在壳幔边界处与下地壳发生底侵作用的深部边界,来自于壳、幔的深部含矿岩浆通过深大断裂等地壳薄弱点向上运移,并在适当的位置形成金属矿集区。

都江堰地震(M_S4.1)短期预测和流变构造分析

2013年6月2日22时23分,重庆万州吴达兵给曾佐勋发送了四川绵阳网友"光耀vision"于2013年6月1日19时38分拍摄的云图。通过吴达兵本人创建的"云地映对"法,初步识别出该云图对应龙门山地区。6月3日11时44分的电子邮件中,曾佐勋提出请吴达兵根据云地映对法"标注几个地名","帮助标出索状云汇聚中心点的经纬度,怀疑是震中位置",并提出似乎北面还有一个汇聚中心。当日15时17分,吴达兵给曾佐勋发来了标注地名和索状云汇聚中心经纬度(31.27°N,103.90°E)的云图。虽然北面的汇聚中心没有标注经纬度,但是地名很具体。2013年6月3日17时16分,曾佐勋在答谢吴达兵地名标注和汇聚中心经纬度标注的同时,提出了一个预测意见:利用绵阳网友拍摄云图和吴达兵云地映对标注,结合6月3日沿龙门山断裂带北段的(长条状)地球排气观测及卫星重力资料分析,预测震中应该在北川县陈家坝乡(31°N,104°E),震级应该在MS5.5±0.5,发震时间估计2个月内。曾佐勋的这一短期预测,显然重点考虑了北面汇聚中心。这是因为云图区北面索状云汇聚中心对应区的卫星重力异常梯度更加明显。2013年7月8日7时39分,在都江堰市与汶川县交接处靠近都江堰市一侧发生了MS4.1级地震,震中位置是31.3°N,103.6°E。与云图中南面汇聚中心相当一致。与曾佐勋预测的北面汇聚中心(31°N,104°E)相距仅50.6km。发震时间落入2个月预测值时间窗口。预测震级略高于实际地震的震级,误差0.9级。综合地震预测三要素与实际发生的都江堰地震三要素的对比分析,都江堰(MS4.1)地震是一次利用云地映对、地球排气与卫星重力异常相结合的成功短期预测。值得注意的是,云团中的两组索状云形成两个汇聚中心。其中一个汇聚中心已经发震,另一个汇聚中心可能孕育着下一个中、强地震。本文初步认为,弧形索状云是由于局部地面超低频震荡导致水蒸气和尘埃形成波纹。综合构造背景、卫星重力异常和该区的震源机制解分析认为,都江堰(MS4.1)地震的发震断层为北川—映秀断裂,与汶川MS8.0地震发震断层相同,为逆冲兼右行走滑性质。都江堰地震是汶川(MS8.0)地震的余震,二者具有相同的成因机制:印度板块向北推挤作用下,松潘-甘孜地块向东推覆到四川盆地之上,引起北川—映秀断裂逆冲兼右行走滑活动,造成中地壳密度突变的差异流变区积累能量突然释放。

新疆岩石圈三明治结构与油气资源

重力勘探是普查油气盆地常用的方法。利用重力研究岩石圈构造时,卫星重力具有独特的作用。它不但与自由空气重力异常相似,能直接反应岩石圈物质的积聚或亏损。可以获得较深处物质产生的重力场,还可以利用对重力场的分解处理,突出分层深度的异常特征,用以分析研究不同深度物质对重力场的贡献。根据对卫星重力异常的解释,可以将新疆地区岩石圈分成3层。最上层是中新生代陆相断陷盆地巨层。它的特点主要是四盆(伊宁盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地和塔里木盆地)三山(阿尔泰山、天山和阿尔金山)的特殊景观。中间层是海相古生代盆山构造巨层。它是在印支—燕山期,强烈的挤压褶皱使地壳发生规律的平行线状排列盆山构造。最下层是低密度块体基底层。新疆地区岩石圈三明治构造的形成是因为在喜马拉雅期,印度板块自西南向东北的俯冲作用下,对古生代末已拼合成大陆的新疆地区进行改造,西天山的婆罗科努山、察布查尔山、阿拉沟山、额尔宾山、霍拉山等山系横向隆升,它们和南天山山脉一起,将新疆地区分割而成。从这项研究中得到启示,西部寻找油气资源不应局限于新生代盆地,而要考虑深部构造对地表出露盆山构造的控制。

汶川大地震的深部构造特征

利用卫星重力图来了解汶川地震的深部构造的特征。2-180低阶的卫星重力异常图可以反映场源深度为36km的密度分布特征;2-360高阶的卫星重力异常图可以反映场源深度为18km的深部构造特征。卫星重力异常显示了青藏高原板块深部的塑性物质向上流动。龙门山逆冲滑脱断裂带向四川盆地的逆冲推覆,由此引发了汶川地震。

Bathymetric Inversion of South China Sea from Satellite Altimetry Data

This paper focuses on the study of ocean bathymetric inversion from satellite altimeter data by using FFT technique.In this study,the freeair gravity anomalies over the South China Sea are determined by the satellite altimeter data of GEOSAT,ERS1,ERS2 and T/P.And the 2.5′×2.5′ bathymetry model in South China Sea is calculated from the gravity anomalies with the inversion model given.After the analysis of the inversion and the comparison between the results,some conclusions can be drawn.

三峡库区巴东地震(M_s5.1)成因机制及次声波信号

2013年12月16日三峡库区巴东发生Ms5.1地震.根据eigen-6c2模型研究了巴东地区的8-638阶卫星重力异常，结果表明：该地区场源深度为10km的地壳为局部重力低异常，反映了该处物质密度较周围偏低，形成低密度层.同时，研究了该地区速度结构剖面，结果表明：巴东地区地壳5-9km及10-15km深处存在上下两个低速层，上部低速层与水库渗水有关，下部低速层与地幔热流体的上涌有关.低密度层和低速层的确定为韧性流变层的存在提供了证据.巴东地震是地壳深部能量的长期集聚与突发释放，属构造地震.然而，库水下渗引起的上部低速异常降低了断层活动的阈值，震前库水载荷的变化对此次巴东地震的发生起到了触发作用.通过对比次声波和地震波，我们得出次声波仪记录到的异常信号为本地次声波.

莺歌海—宋红盆地构造特征与深部地壳结构

莺歌海—宋红盆地位于越南东海岸和海南岛之间,由红河断裂带控制,形成了具有独特的走滑拉张构造特征的新生代盆地,使断裂东西两侧具有不同的构造特征.以往我国对盆地的研究主要集中在盆地东部,而盆地周边国家的研究主要集中在盆地的西部,缺乏横跨整个莺歌海—宋红盆地的地震剖面和遍布全盆地的测井资料,因此对整个盆地的构造特征和深部地壳结构研究相对较为薄弱.本文利用CCOP-ICB中越跨国合作项目提供的横跨整个盆地的地震剖面,并结合1′×1′卫星测高重力异常研究了莺歌海—宋红盆地的整体构造特征,根据断裂运动特征,结合由卫星测高重力异常计算出的布格重力异常,识别了盆地内部11个构造单元.并以地震剖面解释和盆地内丰富的测井资料作为约束,利用基于频率域Parker算法的密度界面反演算法,获得了盆地基底和莫霍面埋深,并以此为基础,以一条横跨盆地主体的中越联合地震剖面的地震解释为初始模型,利用综合地球物理反演技术,探讨了其深部地壳结构.