地球物理学报 2019年第03期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大气物理学·重力与大地

基于JUNO卫星WAVES仪器波动数据的木星磁层哨声波分析研究817-824

作者：黄靖; 倪彬彬; 付松; 顾旭东; 曹兴; 项正; 王琦; 罗琼; 何颖; 闫玲; 王敬之 单位：武汉大学电子信息学院空间物理系; 武汉430072; 澳门科技大学月球与行星科学实验室-中国科学院月球与深空探测重点实验室伙伴实验室; 澳门519020
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：等离子体波的空间分布在木星磁层高能电子动力学过程中起着重要的作用.现有大多数对木星磁层哨声波的观测仅限于|λ|≤15°的磁纬范围内,但是最新的JUNO卫星WAVES仪器提供的波动数据使得更高纬度、更广区域范围内的等离子体波动分布研究成为可能.本文通过对JUNO卫星WAVES仪器数据进行分析处理,详细研究了木星磁层哨声波的空间分布特性.观测表明,存在位于高LJ、高磁纬的木星磁层哨声波,它们广泛分布于距木星中心距离35~75个木星半径、磁纬为|λ|≤30°的空间区域.分析研究发现,WAVES仪器观测的木星磁层哨声波幅度一般为几个pT,远小于地球磁层哨声波的强度.木星磁层哨声波幅会随着LJ的增大缓慢增加,也会随着磁纬的减小趋向平缓变化.基于以上观测事实,本文利用指数幂函数分别拟合得到木星磁层哨声波幅随LJ和磁纬变化的经验模型.该模型将有助于精确理解哨声波对木星磁层高能电子动力学过程的重要影响.

基于下投式探空仪资料的超强台风蔷薇(2008)动力和热力结构特征分析825-835

作者：蔡晓冬; 明杰; 王元 单位：南京大学大气科学学院中尺度灾害性天气教育部重点实验室; 南京210023; 南京大气科学联合研究中心; 南京210008
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：本文主要利用全球定位下投式探空仪(dropsonde)资料和卫星云图资料,对2008年第15号超强台风蔷薇(Jangmi)边界层的热力和动力结构进行了分析,并且对其生命史中两个不同的时期的热力和动力结构特征进行了对比.结果表明:在内核区域中,距离眼越近,切向风越大,动力和热力边界层高度越低.边界层内,温度垂直递减率相比边界层以上更大;很多探空仪廓线中出现假相当位温(θse)垂直递减率与一般规律相反(即θse/z>0)的现象,并且能和径向风从流入转为流出以及Vr/z>0的高度很好的对应.对比生命史的不同时期,发现从台风发展的初始阶段到成熟阶段,在同一高度上切向风和径向风均有明显增大的趋势,径向流入层的厚度增大;台风内核区域的温度、比湿以及假相当位温都有增大的趋势,说明台风在发展增强的过程中从海表面获取了巨大的能量.

地形重力波举力效应对台风路径偏转的影响836-848

作者：唐滢; 徐昕; 王元 单位：南京大学大气科学学院; 南京210023; 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室; 北京100081
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：举力效应是指方向性切变气流经过地形激发的重力波能够使平均气流发生水平旋转.本文首先根据日本气象厅台风数据集统计了2006—2015年登陆台湾的台风个例,分析台风路径的偏转情况.然后利用二维傅里叶变换对欧洲中间尺度天气预报中心的再分析数据进行滤波,得到台风的环境大气层结和水平风场.最后根据台风环境风场以及台湾地形计算地形重力波举力,分析举力对台风路径偏转的可能贡献.结果表明,近十年共有20个台风登陆台湾,其中2006—2008年有10个.除去5个路径较为复杂的台风,本文对15个台风的地形重力波举力进行分析,发现有14个台风的路径偏转方向与举力方向一致.对于路径偏转最为明显的6个台风(偏转角度大于30°),地形重力波举力对台风路径偏转的贡献可达10%,部分解释了台风经过台湾地形时发生的路径偏转.

基于约束三维重力反演的南极大陆地壳密度结构研究849-863

作者：纪飞; 李斐; 张峤; 高金耀; 郝卫峰; 李永东; 管清胜; 林星 单位：武汉大学中国南极测绘研究中心; 武汉430079; 中国地质科学院地质力学研究所; 北京100081; 自然资源部第二海洋研究所; 杭州310012; 中国地质大学地球物理与空间信息学院; 武汉430074; 天津市地球物理勘探中心; 天津300170
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：地壳密度是表征其物质组成以及结构特征的一个基本参数,是深入理解构造演化、地球动力学等问题的重要基础.本文利用最新的布格重力异常数据,以现有的三维S波速度模型、地表热流以及岩石学数据作为约束条件,采用引入深度加权函数的三维重力反演算法,获取了南极大陆三维精细密度结构模型.研究结果显示,南极大陆地壳尺度范围内密度异常在-0.25~0.20g·cm^-3之间.大致以南极横断山脉为界,受中生代与新生代多期拉张活动的影响,西南极上地壳密度异常以低值为主,与东南极克拉通的高密度异常呈现明显对比关系.通过对比发现,反演的密度结构与岩石圈强度信息存在较好的相关性.进一步分析西南极裂谷系统的密度结构与岩石圈强度,认为受新生代拉张活动和岩浆活动影响的局部地区除外,热沉降作用很可能使得地壳趋于冷却.此外,西南极的低密度特征延伸到南极横断山脉,结合现有的研究结果认为可能需要多种机制来解释南极横断山脉的隆升过程.

基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化864-882

作者：高春春; 陆洋; 史红岭; 张子占; 徐长仪; 谭冰 单位：南阳师范学院; 河南南阳473061; “中央”研究院地球科学研究所; 中国台北11529; 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室; 武汉430077; 中国科学院大学; 北京100049; 中国地震局地震预测研究所; 北京100036
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显(小于10 Gt/a).本文的估算结果显示:在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3 Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5 Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1 Gt/a,东南极则为52.9±8.6 Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment(流域20-23),该地区质量变化速率为-203.5±4.1 Gt/a,其次为南极半岛(流域24-27)以及东南极Victoria-Wilkes Land(流域13-15),质量变化速率分别为-29.2±2.1 Gt/a和-19.0±4.7 Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land(流域1)和Siple Coast(流域18和19)以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land(流域3-8),三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4 Gt/a、43.9±1.9 Gt/a和62.7±3.8 Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如:Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如:Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复

利用广义三角帽方法评估GRACE反演中国大陆地区水储量变化的不确定性883-897

作者：姚朝龙; 李琼; 罗志才; 王长委; 张瑞; 周波阳 单位：华南农业大学资源环境学院; 广州510642; 华中科技大学物理学院地球物理研究所; 武汉430074; 广东工业大学测绘工程系; 广州510006
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：在无真实观测值的情况下,本文利用广义三角帽方法评估了五种GRACE时变重力场模型(CSR、GFZ、GRGS、HUST的球谐系数解和JPL的Mascon解)反演中国大陆地区2003—2013年水储量变化的不确定性.研究结果表明,CSR、GFZ、JPL、HUST和GRGS反演月水储量变化不确定性的区域平均RMS分别为14.4mm、26.3mm、25.3mm、26.6mm和56.1mm,其中GRGS的结果未恢复泄漏信号;在季和年尺度上,模型的不确定性均小于月尺度;扣除周期和趋势信号后,各模型反演结果更为一致.除长江流域外,CSR在13个流域的不确定性均小于其他模型,GRGS反演各流域水储量变化的不确定性通常较大,且可能高估了温带大陆性气候地区水储量的波动;CSR和JPL的不确定性受流域周边水文特征、气候类型、流域面积和形状的影响相对较小,不确定性变化范围分别为2.3~17.1mm和5.6~22.5mm,GFZ和HUST受影响较大,不确定性变化范围分别为5.5~35.1mm和4.0~40.6mm.本文的研究结果为GRACE产品不确定性评估提供了新的途径,为GRACE时变重力场模型的选取提供参考.

地球物理学报杂志地球动力学·地震学·地电学

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据898-911

作者：罗毅; 盖增喜 单位：北京大学地球与空间科学学院; 北京100871
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：Lg波的QLg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,QLg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对QLg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生QLg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算QLg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示:(1)当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;(2)如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;(3)如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q0逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q0逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.

东昆仑断裂滑动速率变化及其对2017年九寨沟地震的应力加载912-922

作者：李琦; 谭凯; 赵斌; 张彩红; 鲁小飞; 王东振; 余建胜 单位：中国地震局地震研究所; 中国地震局地震大地测量重点实验室; 武汉430071
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：为了解东昆仑断裂活动对2017年8月8日九寨沟MS7.0地震的影响,本文选取1999—2007年、2013—2017年GPS速度场作为约束,基于块体-位错模型反演计算东昆仑断裂两个时间段的块体运动速率、断裂滑动速率和滑动亏损率,并进一步研究青藏高原东缘最大剪应变率场和九寨沟震区的震间库仑应力累积速率.结果显示,东昆仑断裂中西段左旋走滑速率较高,东段走滑速率较低,自西向东逐步递减,存在明显的梯度.在两个时间段,阿坝块体刚性运动的方向顺时针偏转0.2°,运动速率由12.22mm·a^-1增大到15.96mm·a^-1;东昆仑断裂左旋走滑速率升高,其中西段较为明显(升高约1.2±0.3mm·a^-1);东昆仑断裂东段闭锁深度和闭锁程度增加;2013—2017年,东昆仑断裂滑动引起的九寨沟震区库仑应力累积速率是1999—2007年的3倍,最大剪应变率也明显升高.因此本文认为:2008年汶川地震和2013年芦山地震后,龙门山断裂部分解锁,阿坝地块活动性增强,东昆仑断裂滑动速率增大,导致九寨沟震区库仑应力加载速率增加,加速了九寨沟地震的孕育过程.

基于方差分量估计的2015年尼泊尔M W7.8地震同震滑动分布923-939

作者：方进; 许才军; 温扬茂; 许光煜; 丁开华; 何平 单位：武汉大学测绘学院; 武汉430079; 地球空间信息技术协同创新中心; 武汉430079; 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室; 武汉430079; 中国地质大学(武汉)信息工程学院; 武汉430074; 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院; 武汉430074
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：基于三角位错的断层自动剖分方法,联合ALOS-2InSAR和GPS同震位移数据反演了2015年尼泊尔MW7.8地震的发震断层参数及滑动分布.反演中基于赫尔默特方差分量估计方法确定InSAR、GPS水平向与垂直向的3种观测位移数据的相对权比.反演结果显示,方差分量估计方法定权得到的最大滑动量5.5m,大于验前方差定权给出的5.1m的结果,同时前者显示同震破裂沿东南方向传播至接近MW7.3最大余震区域,然后分别继续向北和东南传播约30km,并形成一个滑动空区(slipgap),而后者的结果没有表现出这种显著的滑动空区特征.方差分量估计定权得到的滑动模型能更好地解释观测到的InSAR同震形变场,其拟合残差标准差较验前方差定权的结果减小了2.5cm,GPS的东和北分量的残差标准差分别减小了0.4cm和0.9cm.与两种不同的基于矩形位错的方法相比,利用方差分量估计的三角位错断层自动剖分方法的滑动误差均值和标准差相对最小,其中均值为0.037m,标准差为0.028m,表明该方法得到的滑动模型具有相对更好的无偏性和有效性.

基于迭代PCA的GPS时间序列震后形变估计方法和应用940-949

作者：苏利娜; 甘卫军; 张勇; 苏小宁; 赵倩 单位：中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室; 北京100029; 陕西省地震局; 西安710068; 武汉大学测绘学院; 武汉430079; 中国地震局; 北京100036; 中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室; 北京100036
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：GPS时间序列的震后形变分析对于研究区域震后形变机制和岩石圈流变学特性以及维持国际动态地球参考框架具有重要意义.本文在现有参数估计方法的基础上,提出兼顾震后形变衰减特征空间相关性和整体建模的“迭代PCA参数估计方法”,并利用模拟数据证实了新方法可以获取更稳健可靠的震后形变、同震形变和震间速度参数.最后,以37个新西兰GPS连续站坐标时间序列为例,利用迭代PCA方法提取了2016年11月13日Kaikoura地震共性的震后形变时间演化过程和各站点的震后形变,并定量分析了震后形变对地表速度的影响.结果表明各站的震后形变在时间域上以衰减常数τ为4天的对数模型持续松弛;空间域上南岛北东部和北岛最南部震后形变较大,其中,最大震后形变点为cmbl站,截至2017年6月10日NEU方向累计的震后形变分别达到107mm,135mm和187mm,地表速度分别达到133.58mm·a^-1,112.05mm·a^-1和175.58mm·a^-1,仍高于稳定的震间速度.

青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块壳幔电性结构研究950-966

作者：夏时斌; 王绪本; 闵刚; 胡元邦; 李德伟; 孔凡涛; 蔡学林 单位：地球勘探与信息技术教育部重点实验室(成都理工大学); 成都610059; 成都理工大学地球科学学院; 成都610059
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：在青藏高原东北缘祁连山造山带至阿拉善地块之间完成了一条372km的大地电磁剖面,通过二维反演计算,获得了沿剖面180km深的壳幔电性结构模型,结合研究区地质和地球物理资料开展综合分析,研究结果表明:(1)剖面自南向北所经过的祁连山造山带、走廊过渡带和阿拉善地块对应3种壳幔电性结构模型:东祁连壳幔高-低-高阻似层状电性结构、河西走廊壳幔低阻带状电性结构和阿拉善南缘壳幔高-低-高阻层状电性结构.(2)剖面所经过的主要断裂带在电性结构上表现为低阻异常带或电性梯度带,并且止于中上地壳或消失于下地壳低阻层中.除这些分布于中上地壳的断裂系统以外,在下地壳至上地幔顶部还存在两条切割莫霍面的壳幔韧性剪切带:西华山北缘壳幔韧性剪切带和阿拉善南缘壳幔韧性剪切带.其中,西华山北缘壳幔韧性剪切带可能是1920年海原8.6级地震发生的深部背景之一;而阿拉善南缘壳幔剪切带可能是卫宁北山燕山晚期和喜山期幔源岩浆上升到地壳浅部或喷出到地表的通道,为在该区域寻找晚中生代至新生代含矿隐伏岩体提供了深部电性结构依据.(3)由若干形状不规则、彼此不相连的“碎块状”极高阻块体组成的中上地壳与“似层状”的中下地壳低阻层共同构成的地壳电性结构,是引起青藏高原东北缘强烈破坏性地震最佳的地壳电性结构组合之一.印度板块向欧亚板块俯冲碰撞楔入引起青藏高原块体向北东方向运移与阿拉善地块向南的俯冲碰撞楔入,是青藏高原东北缘强震活动带产生的动力学背景.

基于中速-高速摩擦实验研究含碳断层带的电导率特征967-981

作者：韩明明; 杨晓松; 姚路; 陈进宇; 马胜利 单位：中国地震局地质研究所; 地震动力学国家重点实验室; 北京100029
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：野外地质调查结果显示,断层带常富集碳质.断层带中碳的分布结构是影响断层带电导率特征的一种重要参数.本文在室温、室内湿度和2MPa正应力条件下,对不同石墨含量(3,5,6和7wt%)的石英-石墨混合断层泥模拟样品开展了滑动速率介于500μm·s^-1~1m·s^-1的摩擦实验及相应的电导率测量,以期研究断层运动对碳分布结构的影响以及断层带电性特征对碳含量及分布的响应情况.结果显示,摩擦滑动能够显著地改变样品的电性特征(电导率大小及其各向异性).在平行滑动面方向(径向),样品电导率随着滑动位移的增加快速增加,在滑动约数十厘米之后,其电导率基本达到稳定状态;在垂直滑动面方向(轴向),样品电导率基本不随摩擦滑动速率和滑动距离而变化.SEM显微结构观测显示,摩擦滑动所引起的电导率各向异性直接反映了石墨分布结构的变化.该研究结果深化了对地震断裂带浅部电性特征的认识,为野外断层带大地电磁测深资料的解释提供了约束,同时对于了解含碳断层的力学性质和弱矿物相在剪切变形中的分布特征及其演化过程等方面也具有重要意义.

地球物理学报杂志应用地球物理学

广义Stein无偏风险估计与地球物理反问题正则化参数求取982-992

作者：代荣获; 尹成; 刘阳; 张旭东; 赵虎; 闫柯; 张伟 单位：西南石油大学地球科学与技术学院; 成都610500; 中国石油新疆油田分公司; 新疆克拉玛依834000
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：地球物理反演是获取地球信息的重要手段,其求解具有严重的不适定性.为获得稳定的反问题结果,通常需要在目标泛函中加入正则化约束项.正确地估计正则化参数一直是地球物理反问题中的难点.目前存在的选取方法需要根据大量的试验来确定正则化参数,工作量十分巨大,并且存在很大的经验性,很难得到最优的正则化参数.针对这个问题,本文提出了一种基于广义Stein无偏风险估计的正则化参数求取方法.该方法的具体思路是通过求解模型参数均方误差的广义Stein无偏风险估计函数,在反问题求解过程中自动求取正则化参数.本文模型测试结果表明,相比于目前常用的方法,通过该方法得到的正则化参数是最优的.

基于相邻虚拟道叠加的超虚折射干涉法及其在广角OBS折射波增强中的应用993-1006

作者：宋龙龙; 邹志辉; 黄忠来 单位：中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室; 青岛266100; 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室; 青岛266061; 中交天航(大连)浚航工程有限公司; 大连116039
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：广角地震的远偏移距折射初至含有地下深层的信息,提高远偏移距折射波信噪比能够有效提高初至拾取精度,对于深部结构的层析速度建模十分有利.超虚折射干涉法基于干涉原理对远道折射波进行增强,它在炮点和检波点都非常密集的情况下效果较好.然而,在应用于台站间距较大且环境噪声较强的广角海底地震仪(OBS)观测时,该方法对折射波的增强能力不足,而且容易产生虚假波形,造成增强后的折射波信噪比仍然较低.针对这种情况,本文提出基于相邻虚拟道叠加的超虚折射干涉法,通过叠加相邻虚拟道来提高远道与近道互相关的准确度,以达到稳定增强远道折射波信噪比的目的.理论实验和实际资料测试均显示,基于相邻虚拟道叠加的超虚折射干涉法在台站间距较大和信噪比较低的情况下能够准确构建虚拟道,且增强后的波形同相轴连续程度和信噪比均较高,有利于拾取高精度的折射初至到时.本文方法也可用于增强陆上炮间距较大的广角地震数据折射波.

基于压缩感知的加权MCA地震数据重构方法1007-1021

作者：孙苗苗; 李振春; 李志娜; 李庆洋; 李闯; 张怀榜 单位：中国石油大学(华东)地球科学与技术学院; 山东青岛266580; 中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司; 山东东营257088; 中原油田分公司物探研究院; 河南濮阳457001
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：地震数据规则化重构是地震资料处理十分重要的基础性工作.压缩感知理论打破了香农采样定理的制约,利用信号在某个变换域的稀疏特性重构出完整的信号,在地震数据重构领域得到了很好的应用.深反射地震剖面大都布置在地质构造比较复杂的区段,复杂的地质构造使深反射地震剖面上的波阻特征复杂,采用单一稀疏变换不能最有效地表征数据的内部结构特征.MCA(形态成分分析)方法将信号分解为几种形态特征区别明显的分量来逼近数据的内部复杂结构,但是对各成分简单的叠加仍然无法有效地描述复杂构造数据的各种特征.结合两种方法的优点,本文提出了一种新的基于压缩感知的重构算法框架,在MCA方法的基础上对各稀疏字典进行加权,在迭代中不断更新各个稀疏字典的权值系数,对信号内部的各种特征进行最优描述,从而实现对信号的高质量重构.模型测试和实际资料处理结果表明:基于压缩感知的加权MCA方法不仅可以对地质构造复杂的地震数据进行高效的插值重建,而且可以很好的消除空间假频.

基于Lp范数正则化的V字型密度界面重力反演1022-1036

作者：冯旭亮; 王万银; 宋立军; 袁炳强 单位：西安石油大学地球科学与工程学院; 西安710065; 长安大学重磁方法技术研究所; 长安大学地质工程与测绘学院; 西安710054
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：V字型密度界面是一类常见的密度界面,如海沟、半地堑以及俯冲带之下的莫霍面,利用重力数据刻画此类密度界面形态对于区域构造研究、油气勘探以及物理海洋学等都具有重要意义.本文首先建立了Lp-范数形式的模型约束函数,并利用正则化原理将其与重力数据误差函数和已知深度约束函数结合形成V字型密度界面反演的目标函数,推导了目标函数的梯度表达式,并以非线性共轭梯度法为核心给出了反演流程.二维简单模型试算结果表明p=5时该方法能准确地刻画V字型密度界面起伏特征,且亦能准确地应用于二维复杂密度界面和三维界面的反演.最后将反演方法应用于挑战者深渊及邻区的实际资料处理之中,利用研究区海底地形数据和沉积层厚度数据对自由空间重力异常逐层剥离而得到莫霍面引起的重力异常,用本文方法对此重力异常进行反演,结果呈现了板块俯冲作用引起的V字型莫霍面起伏特征.

基于阈值约束的协克里金法联合反演重力与重力梯度数据1037-1045

作者：高秀鹤; 曾昭发; 孙思源; 于平 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130000
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：常规协克里金方法反演重力或重力梯度数据具有抗噪性好、加入先验信息容易等优点,其反演的地下密度分布能够识别异常体中心位置,还原异常体基本形态,但反演图像光滑,分辨率低,这是由于常规方法估计的密度协方差矩阵全局发散、平稳.为了通过协克里金方法获得聚焦的密度分布需要改善密度协方差矩阵的性质.首先,本文推导了理论密度协方差公式,其性质表明,当理论模型聚焦分布时,其密度协方差矩阵是非平稳且聚焦分布的.为了打破常规协方差矩阵全局平稳、发散的特征,本文设置密度阈值处理协方差矩阵,通过不断更新协方差矩阵来迭代实现协克里金反演,最终得到相对聚焦的反演结果.用本文方法处理重力与重力梯度数据恢复两种密度模型,均得到了与正演模型匹配的反演结果;再将方法运用于文顿盐丘的实际测量重力与重力梯度数据,反演结果与已知的地质情况匹配较好.

基于自适应多层快速多极算法的大规模磁法正演模拟1046-1056

作者：肖晓; 黄保尚; 任政勇; 汤井田 单位：中南大学地球科学与信息物理学院; 长沙410083; 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室; 长沙410083; 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室; 长沙410083
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：提出了一种基于非结构化四面体以及带地形模型的自适应多层快速多极大规模磁法快速正演算法.该算法弥补了传统积分方法采用FFT加速计算时不能采用非结构化网格的缺陷;同时采用自适应快速多极算法突破积分求和方法求解大规模磁法问题耗时长的突出问题.首先,采用非结构化的四面体网格剖分技术能够更好的模拟复杂模型以及带地形模型,实现磁法模型的高精度模拟;其次,采用一种自适应多层快速多极(AMFM)算法实现大规模磁法正演求解.通过将计算区域划分为近区和远区,对近区采用解析计算高精度求解,对远区采用自适应多层快速多极算法进行加速计算,假设有M个观测点,N个四面体源单元,可将计算复杂度由传统积分求和法的O(MN)减少到O(MlogN).本文设计了组合体模型以及安徽怀宁地区的实际地形模型,模型计算结果体现了采用该方法进行大规模复杂模型三维磁法正演模拟的高效性和准确性.

基于站间天然电磁场单位脉冲响应的大地电磁时间序列去噪方法1057-1070

作者：王辉; 程久龙; 姚郁松; 罗景程; 魏文博 单位：中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室; 北京100083; 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院; 北京100083; 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院; 北京100083
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：针对天然大地电磁场信号在人文活动密集地区易受噪声干扰的问题,本文提出利用两个同步测点天然电磁场时间序列之间的单位脉冲响应,合成本地点受干扰时段的数据,从而去除大地电磁噪声.首先,选择高信噪比时段的数据,采用最小二乘法,估算本地点与参考点之间的单位脉冲响应,再根据卷积定律,结合参考磁场合成本地点的磁场和电场.最后用合成数据替换含噪声时段数据,实现时间域去噪.实测高信噪比数据和含噪数据的处理结果表明,该方法可以高精度合成本地点磁场与电场信号,有效去除本地点电场和磁场噪声,包括相关噪声,提高大地电磁数据质量.

地球物理学报杂志大兴安岭西盆地群域构造地质-地球物

西太平洋俯冲板块对中国东北构造演化的影响及其动力学意义1071-1082

作者：田有; 马锦程; 刘财; 冯晅; 刘婷婷; 朱洪翔; 闫冬; 李红昊 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学示范中心; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：中国东北地区在古生代期间以众多微陆块的拼合以及古亚洲洋的闭合为特征,其后又经历了中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加与改造,以致东北地区的构造行迹显得极为复杂,而大兴安岭重力梯级带及其西部地区构造演化是否与西太平洋俯冲有关仍然存在争议.本研究利用分布于中国东北、华北地区以及韩国、日本等部分台网所接收的近震与远震走时数据获得了中国东北地区壳幔精细的三维P波速度结构.成像结果显示,太平洋板块持续西向俯冲,俯冲板片的前缘停滞在大兴安岭—太行山重力梯度带以东区域的地幔转换带之中;长白山火山区上地幔存在着显著的低速异常体,推测西太平洋板块的深俯冲脱水导致了上地幔底部岩石的熔点降低,从而形成了大范围的部分熔融物质上涌.通过分析上地幔的速度结构,我们认为由于太平洋板块的大规模西向深俯冲,在大地幔楔中发生板片脱水、低速热物质上涌等复杂的地球动力学过程;俯冲板片前缘带动上地幔中不均匀分布的地幔流强烈作用于上部的岩石圈,这对东北地区深部壳幔结构乃至大兴安岭重力梯级带的形成、演化有着重要的影响.

基于重力数据特征的东北地区深部动力机制解析1083-1092

作者：马国庆; 孟庆发; 王泰涵 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：中国东北地区处于古亚洲构造域、蒙古—鄂霍茨克构造域和环太平洋构造域叠加作用最为显著的地区,是地学研究的热点区域.为了探析欧亚大陆下西太平洋板片的俯冲形态以及揭示该区域深部地球动力学机制,利用卫星重力数据通过预处理共轭梯度快速密度反演算法获得了包含东北地区、华北部分地区及日本海海域在内的研究区域上地幔三维密度结构,结合天然地震三维层析成像结果共同揭示太平洋板片的俯冲形态和深部动力机制.俯冲的太平洋板片在日本海沟处呈高密度异常,向西横向持续扩张,深度方向上有逐渐增加趋势.不连续的高密度体俯冲至地幔转换带(410~660km)后继续水平西向俯冲,部分滞留板片可能进入下地幔;在大兴安岭断裂带下面转换带中同样发现水平分布的高密度体,推断是大兴安岭断裂带下方地幔岩石圈拆沉的结果,横向不均匀分布的俯冲板片边缘已抵至大兴安岭造山带附近,这对于研究东北地区深部动力学机制具有重要的意义.

大兴安岭两侧控盆断裂域地球物理场基本特征与地质意义1093-1105

作者：冯晅; 孙成城; 侯贺晟; 赵建宇; 俞海龙; 康晓倩; 刘乾 单位：林大学; 地球探测科学与技术学院; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 中国地质科学院地质研究所; 北京100037
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：大兴安岭重力梯度带两侧控盆断裂域的地球物理场基本特征与构造属性存在巨大差异,本文通过研究大兴安岭西坡德尔布干断裂以及松辽盆地中央孙吴—双辽断裂附近的重力、大地电磁测深资料,并结合满洲里—绥芬河地学断面(GGT)资料,对德尔布干断裂和孙吴—双辽断裂的控盆作用以及地质意义进行论述.研究结果表明:德尔布干断裂控制了海拉尔—根河盆地的演化,并在区域动力作用下被改造;使断裂深部倾向北西,浅部倾向南东.孙吴—双辽断裂控制着松辽盆地的形成演化,断裂深部倾向近垂直,浅部主要受太平洋西向俯冲和蒙古—鄂霍茨克洋闭合的影响,在浅部产生双向逆冲推覆构造.德尔布干断裂位于盆地的附近,由于岩浆沿断裂的侵入与喷发,因此有利于生烃也有利于形成重要的金属成矿带;孙吴—双辽断裂位于盆地中央,含油气层附近的双向逆冲推覆构造可能更有利于油气的聚集,使松辽盆地成为最重要的产油盆地之一.

大兴安岭西盆地群域构造与地球物理场综述1106-1128

作者：王典; 李鹏; 刘财; 鹿琪; 单玄龙; 田有; 于涵; 杨宝俊 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 吉林大学地球科学学院; 长春130061; 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室; 长春130061
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：中国东北地区大兴安岭西侧盆地群包括漠河盆地、根河盆地、拉布达林盆地、海拉尔盆地和二连盆地等,蕴藏着丰富的中、新生代油气资源.为研究该盆地群域古生代、中新生代构造演化,综合建立盆地群域地球动力学模型,补充东北亚构造演化理论,本文综述该盆地群域受控的区域构造与深部构造背景、盆地群构造特征与性质、主要控盆断裂特征、盆地群油气条件比较以及盆地群域已完成并取得重要结果的地球物理工作.归纳已有主要认识和研究结果:(1)对大兴安岭西侧的盆地群起构造控制作用的构造带包括蒙古—鄂霍茨克洋缝合带、西拉木伦河缝合带、黑河—贺根山缝合带、塔原—喜桂图缝合带、西太平洋板块俯冲带,以及额尔古纳—呼伦断裂和得尔布干断裂.(2)二连盆地、海拉尔盆地和漠河盆地的盆地构造轴向与蒙古—鄂霍茨克洋缝合带走向相关;而且三个盆地内的一级构造单元走向(隆起、坳陷和推覆带)也具有这类特点.(3)几个地学断面的综合地球物理研究表明,大兴安岭西侧盆地群岩石圈地幔厚度自北向南变厚,南部盆地基底与华北地台基底表现类似;盆地群基底电性结构因受到软流圈热物质作用可能在继续演化.(4)在盆地沉积地层方面,漠河盆地的下部是侏罗系陆相煤系地层,上部是白垩系火山岩地层;海拉尔盆地由下侏罗统的铜钵庙组、南屯组,上侏罗统的大磨拐河组和下白垩统的伊敏组共同组成扎赉诺尔群,厚约3000m;二连盆地中生代地层中,中下侏罗统主要为含煤建造,上侏罗统为火山岩建造,下白垩统主要为含油建造和含煤建造,上白垩统为砂砾岩建造.(5)盆地群整体勘探程度较低.基于上述研究结果,需要进一步研究的科学问题包括:由本研究区的地球物理、构造地质、石油地质等多学科的综合研究,解决研究区受控的区域构造应力场所包括的�

大兴安岭西侧盆地群推覆构造的地震学证据1129-1138

作者：王典; 李鹏; 单玄龙; 鹿琪; 刘洋; 于涵 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 吉林大学; 地球科学学院; 长春130061; 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室; 长春130061
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：推覆构造是一种和油气有关的重要构造形式,主要产出于造山带前陆,是挤压或压缩作用的结果,对油气的生成、储集、运移、圈闭和保存条件都有着重要的影响.研究区从漠河盆地、海拉尔盆地到二连盆地内的中生代推覆构造,组构了大兴安岭西盆地群推覆构造.本文通过对三个盆地五种推覆构造的地震学研究,将其推覆方向归结为两类:第一类由北西向南东推覆,在三个盆地中表现明显;第二类由南东向北西推覆,在海拉尔盆地和二连盆地内有显示.认为第一类推覆作用来源于蒙古—鄂霍茨克洋自西向东的闭合;第二类推覆作用来源于太平洋板块俯冲的远程应力作用.

基于地球物理方法预测二连盆地及邻区晚古生代潜在烃源岩分布1139-1147

作者：单玄龙; 曲跃; 杜添添; 刘财; 马国庆; 杜先利; 孟庆发 单位：吉林大学; 地球科学学院; 长春130061; 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室; 长春130061; 吉林大学; 地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026; 吉林大学; 地球探测科学与技术学院; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 吉林大学; 应用地球物理实验教学中心; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：二连盆地及邻区是我国油气勘探的重点区域之一,普遍认为烃源岩层主要分布在中生代地层,对其晚古生代地层的烃源岩潜力研究较少,本文对研究区内晚古生代碳酸盐岩及泥岩进行了有机地球化学实验并分析其烃源岩潜力,评价结果表明二连盆地及邻区内晚古生代地层具有一定的生烃潜力,受高成熟度的影响,剩余潜力以生气能力为主.依据研究区内电法剖面、布格重力异常特征及磁性资料认为晚古生代潜在烃源岩层具有“低电阻、高密度、弱磁性”的地球物理性质,并初步预测了二连盆地及邻区晚古生代的深度大致分布在3~5km的范围内,进一步利用优化后的小子域滤波重力异常分离技术对晚古生代地层进行了厚度预测,刻画其平面分布特征,认为研究区内的晚古生代地层具有两个分布中心,其中心区厚度范围为1000~2000m之间,与野外地质剖面的厚度基本一致,晚古生代潜在烃源岩的平面预测可以为二连盆地油气勘探工作提供新方向.

中亚造山带东段软流圈分布特征——基于长周期大地电磁探测的结果1148-1158

作者：韩江涛; 康建强; 刘财; 刘文玉; 张雅晨; 王天琪; 郭振宇; 袁天梦; 刘立家 单位：吉林大学; 地球探测科学与技术学院; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 吉林大学; 应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学; 地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：中亚造山带东段经历了古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋构造体制的多重作用,多期次的构造活动不仅改造了地形地貌、岩石圈结构,同时也改造了软流圈分布,因此对软流圈结构研究具有重要的科学意义.为了揭示复杂多重构造体系下软流圈的分布特征,完成了中亚造山带东段约1800km长大地电磁测深剖面,并对数据进行非线性共轭梯度反演,获得二维电性结构模型.研究发现:中亚造山带东段岩石圈内部存在多处低阻异常,地表多对应第四纪火山群或古缝合带,表明这些低阻异常与软流圈上侵有关.软流圈呈现高导特征,南部略薄,电阻率值为10~30Ωm,北部厚度较大,电阻率值为10~0.1Ωm,这种电性结构特征体现了中亚造山带东段软流圈南北两侧厚度、部分熔融程度的不均一性.而已有的层析成像结果显示中亚造山带软流圈东西向则呈现东厚西薄的特征.结合区域地质,提出软流圈与岩石圈一样在碰撞造山过程中厚度、部分熔融程度也会随之变化的动力学认识.中亚造山带东段软流圈主要经历了古亚洲洋构造体系、蒙古—鄂霍茨克构造体系和太平洋构造体系三阶段的构造事件影响,因此中亚造山带东段软流圈的南北向差异,推断为古亚洲洋闭合早于鄂霍茨克洋闭合的时限差异所致,东西向差异则主要受太平洋构造体系的影响.

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地电结构及对深部缝合边界的讨论1159-1171

作者：韩江涛; 袁天梦; 刘文玉; 刘立家; 刘国兴; 侯贺晟; 王天琪; 郭振宇; 康建强; 张金会 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026; 中国地质科学院地质研究所; 北京100037; 安徽省勘查技术院; 合肥230031
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：西伯利亚板块与华北克拉通碰撞导致古亚洲洋闭合,形成了幅员辽阔的中亚造山带,该带内记录了丰富的板块碰撞信息,揭示深部缝合边界对于研究洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的深部动力学过程具有重要的科学意义.本文对查干敖包—化德410km大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得二维电性结构,为研究西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带深部构造形迹、碰撞边界问题提供地电结构的依据.结合人工反射地震及地质资料获得以下认识:(1)西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地壳存在多组“U”型低阻异常,多对应弧型、倾斜或“鳄鱼嘴”状反射界面.莫霍面存在两处错断现象,并与深部电性梯度带对应.岩石圈地幔除白乃庙岛弧呈低阻块体外,均为高阻块体,这些电性结构特征反映了南北汇聚所形成的构造形迹.(2)碰撞带可分为二连—贺根山和索伦—西拉木伦河两个不同时期的汇聚体系,晚泥盆世—晚石炭世早期形成的二连—贺根山汇聚体系由二连—贺根山增生杂岩带、宝力岛弧地体及断裂带组成,深部缝合边界位于二连浩特.而晚二叠—早三叠的索伦—西拉木伦河汇聚体系由二道井子增生杂岩带和温都尔庙增生杂岩带及断裂带组成,深部缝合边界位于苏尼特右旗.(3)在锡林浩特地区软流圈内部存在高阻异常,可能为俯冲消失的洋壳或碰撞造山后拆离的岩石圈残片.

基于神经网络的随机地震反演方法1172-1180

作者：赵鹏飞; 刘财; 冯晅; 郭智奇; 阮庆丰 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学示范中心; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026; 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：针对随机地震反演中存在的两个主要问题,随机实现含有噪声和难以从大量随机实现中挖掘有效信息,提出了一种基于神经网络的随机地震反演方法.通过对多组随机实现及其正演地震数据的计算,构建了基于序贯高斯模拟的训练集.这也为应用神经网络求解地球物理反问题,提供了一种有效建立训练集的方法.较之传统的神经网络反演,这种训练集不仅保证了学习样本具有多样性,同时还引入了空间相关性.数值模拟结果表明,该方法只需要通过单层前馈神经网络,就可以比较有效的解决一个500个阻抗参数的反演问题.

低信噪比地震资料FDOC-seislet变换阈值消噪方法研究1181-1192

作者：张雅晨; 刘洋; 刘财; 武尚 单位：吉林大学地球探测科学与技术学院; 长春130026; 吉林大学应用地球物理实验教学中心; 长春130026; 吉林大学地质资源立体探测虚拟仿真实验教学中心; 长春130026; 国土资源部应用地球物理重点实验室; 长春130026
期刊：《地球物理学报》2019年第03期
摘要：地震数据本质上是时变的,不仅有效同相轴表现出确定性信号的时变特征,而且复杂地表和构造条件以及深部探测环境总是引入时变的非平稳随机噪声.标准的频率-空间域预测滤波只适合压制平面波信号假设下的平稳随机噪声,而处理非平稳地震随机噪声时,需要将数据体分割为小窗口进行分析,但效果不够理想,而传统非预测类随机噪声压制方法往往适应性不高,因此开发能够保护地震信号时变特征的随机噪声压制方法具有重要的工业价值.压缩感知是近年出现的一个新的采样理论,通过开发信号的稀疏特性,已经在地震数据处理中的数据插值以及噪声压制中得到了应用.本文系统地分析了压缩感知理论框架下的地震随机噪声压制问题,建立了阈值消噪的数学反演目标函数;针对时变有效信息具有的可压缩性,利用有限差分算法求解炮检距连续方程,构建有限差分炮检距连续预测算子(FDOC),在seislet变换框架下,提出一种新的快速稀疏变换域——FDOC-seislet变换,实现地震数据的高度稀疏表征;结合非平稳随机噪声不可压缩的特征,提出了一种整形迭代消噪方法,该方法是一种广义的迭代收缩阈值(IST)算法,在无法计算稀疏变换伴随算子的条件下,仍然能够对强噪声环境中的时变有效信息进行有效恢复.通过对模型数据和实际数据的处理,验证了FDOC-seislet稀疏变换域随机噪声迭代压制方法能够在保护复杂构造地震波信息的前提下,有效地衰减原始数据中的强振幅随机噪声干扰.