从重力场识别与提取地壳变形带信息的方法研究

表面形貌识别是指用具体的参数表征表面各区段几何形态及属性并最终对不同类型的表面形貌进行识别,表面刻痕识别是其中的一种.以随机过程理论为基础的表面刻痕识别技术可以确切地识别表面形貌的各项特征,其各阶谱矩及统计不变量可以对表面的刻痕以及各向异性进行详细地刻画.区域重力场上的各向异性刻痕主要反映地壳线状变形带,它们常常是区域大地构造单元的边界.本文用重力场研究地壳变形带信息识别方法,将二阶谱矩、统计不变量等参数赋予一定的地质构造含义,并定义了脊形化系数、边界脊形化系数等,从而更详细地表征地壳变形带及大陆构造单元边界信息.理论模型与实际数据试验结果均表明,地壳变形带信息识别方法不但对重力场上地壳变形产生的线形刻痕进行了有效的刻画,而且提取出的刻痕信息,可为大陆构造单元划分提供客观依据.

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.

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。

用于塔里木地壳构造成像的重力场谱矩方法研究

现代地壳探测取得的各种地球物理场中包含有大量地壳构造信息,如果提取这些信息,可以在数学物理普适规律指导下计算出关于地壳构造的图件.由于区域重力场的高阶谱矩包含了场轮廓面的几何信息,可用于地质构造要素的分析计算,为地质构造要素选取和定位的计算机自动制图提供理论依据.由地面布格重力场的二阶谱矩的统计不变量计算,可导出表征地壳变形带的脊形化系数,用于计算机自动制作区域地壳变形带分布图.脊形化系数强弱区的边界代表了活动的和稳定的构造单元的边界.在计算脊形化系数的基础上,还可进一步计算其二阶谱矩的统计不变量并作进一步增强处理,计算构造单元的边界系数,对地壳构造单元边界作连续和精细的追踪.文中介绍了脊形化系数和边界系数的计算方法,以及用在塔里木盆地进行地壳构造分析的结果.圈定了塔里木盆地深层满中高密度扰动带和满南、满北低密度扰动带,为深层油气勘探提供重要基础资料.