地球物理学报
阅读版


Earth and Planetary Physics (EPP)
地球物理学进展
地球物理学报翻译版
阅读版
  
首页 期刊介绍   编委会 期刊订阅 广告合作 留 言 板 联系我们                                                
地球物理学报
在线办公系统
作者在线投稿、查稿登录
专家在线审稿登录
编委办公登录
主编办公登录
编辑部登录
 
在线期刊
专题集New
热点文章
当期目录
下期目录
过刊浏览
ipad 移动阅读平台New
Email Alert
点击排行
下载排行
高被引论文
 
网站状态
 
  友情链接
  中国地球物理学会
  中国科学院地质与地球物理研究所
  中国地学期刊门户网
  中国知网(CNKI)
  万方数据
  中国科学D
  地球物理学进展
  Applied geophysics
  地震学报
  石油地球物理勘探
  石油物探
  勘探地球物理进展
  工程地球物理学报
  大地测量与地球动力学
  岩石学报
  地学前缘
  中国地质
  物探与化探
  物化探计算技术
  地球科学进展
  科学通报
  
中国科技期刊研究
 
文章快速检索     高级检索
 
2015 Vol.58 No.10
出版日期: 2015-10-20

目录
地球动力学·地震学·地热学·地磁学
应用地球物理学
空间物理学·重力与大地测量学
 
 
目录
0
2015年10月 第58卷 第10期 目次
2015 Vol. 58 (10): 0-0 [摘要] ( 66 )  HTMLNew  PDF (639 KB)   ( 270 )
地球动力学·地震学·地热学·地磁学
3540 强正阳, 吴庆举
中国东北地区北部上地幔各向异性及其动力学意义

中国东北地区广泛发育新生代板内火山,晚中生代以来岩石圈遭受过多期拉张作用.作为中国唯一的深震孕育区,中国东北地区受到太平洋板块的西向俯冲,使得其成为研究岩石圈变形、板块俯冲和板内火山成因及其相互作用关系的天然实验室.通过分析架设在中国东北地区北部的147个流动和固定台站的SKS波形数据,共计得到了377对各向异性参数和251个无效分裂结果.结果表明,中国东北地区东西两侧具有不同的各向异性分布:西部地区各向异性方向变化范围为N143-199°E,平均N169°E,与晚中生代岩石圈伸展方向一致;其各向异性延迟时间平均值约为0.8 s,说明来自地幔的各向异性比较微弱,主要由残留在岩石圈中的古老变形所引起.同时,在松辽盆地和佳木斯地块部分区域,观测到延迟时间较小的各向异性(~0.4 s),可能是由于岩石圈的拆沉和热地幔物质的上涌侵蚀了保留在岩石圈的古老形变所致.在研究区东部,NNW-SSE朝向的各向异性被观测到,并伴随较大的延迟时间(大于1.0 s),可能与太平洋板块撕裂回撤而产生的地幔流动有关.此外,近W-E方向的各向异性只在佳木斯地块被观测到,而太平洋板块在地幔过渡带中的俯冲可能是其产生的主要成因.

2015 Vol. 58 (10): 3540-3552 [摘要] ( 248 )  HTMLNew  PDF (4353 KB)   ( 987 )
3553 王晓, 周小鹏, 张新彦, 白志明, 滕吉文
上地壳纵横波速度结构相关反演成像方法

基于纵横波初至走时数据的层析成像方法越来越广泛地被应用于揭示不同构造域壳幔速度结构特征.我们从同一地质体的纵横波速度属性相关这一基本思想出发,提出一种相关反演成像的方法:纵横波速度反演交替进行,在迭代反演过程中每通过一次反演获得相应的纵波速度(或横波速度)结构后,更新相应的纵横波速度比模型以及相应的横波(或纵波)速度反演的初始模型,然后继续开展后续横波(或纵波)速度反演工作.在反演过程中依据纵横波速度的相关性信息和射线路径长度将走时残差以不同权重分配到射线路径经过的单元,依据网格节点周围平均的慢度扰动更新速度模型.正反演过程分别基于有限差分走时计算方法和反投影成像方法.两种典型模型试验表明,该技术应用于上地壳速度结构反演成像过程,可有效提高反演结果的可靠性,在很大程度上避免了常规单独反演纵波和横波速度过程容易带来的畸变和失真.该方法应用于重建青藏高原西部札达—泉水沟深地震测深(DSS)剖面下方的上地壳速度结构,揭示出与青藏高原西缘板块碰撞相关的上地壳速度结构特征.

2015 Vol. 58 (10): 3553-3570 [摘要] ( 206 )  HTMLNew  PDF (12698 KB)   ( 547 )
3571 刘震, 田小波, 朱高华, 梁晓峰, 段耀晖, 张洪双, 滕吉文
SsPmp震相地壳探测方法

SsPmp波是远震S波经地表反射转换的P波在莫霍面发生反射后被地表台站接收得到的震相.震中距在30°~50°之间的远震S波震相经地表反射转换的P波射线参数较大,在莫霍面发生全反射,使得台站接收的SsPmp波具有较强的能量,能够从地震记录中清楚地识别出来,为探测台站附近的莫霍面形态提供新的途径.本文通过合成理论地震图分析了SsPmp震相与地壳厚度、射线参数和Pn波速度之间的关系.结果表明:对于水平界面,地壳厚度只影响SsPmp与Ss波之间的相对到时差;Pn波速度只影响SsPmp的相位;射线参数既对SsPmp波的相对到时有影响,也会引起SsPmp波的相位变化.对于复杂的界面,SsPmp反映的深度与速度梯度最大的深度接近,而反映的Pn波速度与实际的Pn波速度一致.

2015 Vol. 58 (10): 3571-3582 [摘要] ( 239 )  HTMLNew  PDF (5155 KB)   ( 718 )
3583 杨宜海, 梁春涛, 苏金蓉
用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用

本文提出并试验了一种基于接收函数建立区域模型进行震源机制反演的方法.选取四川地震台网记录的M≥3且信噪比高的近震波形资料,反演得到了芦山地震序列中74个地震的震源机制.通过对震源深度和震源机制的综合分析,探讨了芦山地震的发震构造和区域应力场状态.采用接收函数方法反演获取了26个台站下方的S波速度结构,对不同区域的台站反演结果进行叠加平均,以此区域平均S波速度作为本文震源机制反演使用的区域模型的S波速度;区域模型的P波速度由经验公式给出.反演稳定性测试表明,使用不同模型或对原始波形记录加入随机噪声的反演结果与原始反演相比,震源深度最大误差为1 km,断层面各参数误差水平也很低,且显示的发震类型是一致的,其中随机噪声带来的误差小于模型带来的误差.主震反演得到的震源机制解为:震源深度17 km,矩震级6.47;节面Ⅰ走向213°,倾角51°,滑动角98°;节面Ⅱ走向20°,倾角40°,滑动角80°;显示芦山主震可视为纯逆冲型地震,发震构造可能是某个具有较大倾角的逆冲断层,而不是低缓的推覆构造的基底滑脱面.同时本文反演获取的73个M≥3余震的震源机制绝大多数也显示了类似的发震类型,逆冲型地震为67个,占92%,具有绝对优势;走滑型地震为5个,正断型地震为1个.其中5个走滑型地震中的4个均分布在震源区的东北端.整个芦山地震序列深度集中在12~20 km,且沿震源区短轴的余震深度剖面有自西向东呈逐步变浅的趋势,呈现清晰的铲形断面结构,结合本地地质构造,可以推断芦山地震序列主要发生在龙门山前山断裂以东的逆冲推覆体内的一个隐伏断裂上.P轴方位角优势方位与区域应力场及汶川震源区南段的相一致,表明芦山序列地震活动主要受区域应力场控制,且汶川震后该区应该不存在应力场变化.P轴仰角随深度分布则显示了孕震层在浅部为脆性上地壳,而深部已经进入了中地壳低速层.断层面的几何形态简单,倾角均值在不同深度保持稳定在55°左右,与主震倾角接近,这与汶川震源区南段的研究结果明显不同,揭示了龙门山断裂带南段与此次芦山发震断裂在断层面几何形态上的明显差异.

2015 Vol. 58 (10): 3583-3600 [摘要] ( 406 )  HTMLNew  PDF (6461 KB)   ( 1075 )
3601 严川, 许力生, 张旭, 李春来, 许康生
一种地方与区域地震震源机制反演技术:广义极性振幅技术(二)——对实际震例的应用

为了检验广义极性振幅技术(GPAT)的实用性,我们利用GPAT反演确定了49次实际地震的震源机制、矩震级和震源深度.为了检验GPAT对地方地震、区域地震以及远震的实用性,我们选用了震级范围约为ML0.2~MS7.0之间的地震与震中距范围约在5~8000 km之间的观测资料.对反演结果的分析表明,利用GPAT获取的震源机制结果在合理误差范围内是正确的,利用GPAT获取的矩震级结果是可靠的,而利用GPAT获取的震源深度总体上似乎比常规定位深度深约0.6 km.总体而言,GPAT在震源机制、矩震级和震源深度的反演方面表现出良好的实用性.

2015 Vol. 58 (10): 3601-3614 [摘要] ( 255 )  HTMLNew  PDF (5356 KB)   ( 766 )
3615 庞亚瑾, 张怀, 程惠红, 董培育, 王静静, 石耀霖
拉分盆地形成机制三维数值模拟——以海原断裂带老龙湾盆地为例

拉分盆地是走滑断层系中受拉伸作用形成的断陷盆地.一般在两条平行断层控制下发育.盆地形似菱形,几何形态主要受两条主控走滑断层错距和叠接长度影响.本文以青藏高原东北缘海原断裂带老龙湾拉分盆地第四纪所处的构造环境为基础,参考盆地周围断层几何分布,建立了三维有限元数值模型,模拟该拉分盆地的演化过程;进一步分析了断层力学性质、地壳分层结构等各因素对盆地形成和演化的影响.模拟结果显示,盆地地表沉降伴随有下地壳物质的上涌,此上涌对盆地地表沉降存在阻碍作用.各因素的影响具体表现为:(1)断层力学性质(弹性模量和黏滞系数)越弱,其对构造应力较低的传递效率导致盆地两端差异性运动越明显,从而形成较大的盆地地表沉降和明显的上地壳减薄.(2)平行主控断层的叠接长度反映盆地形成的拉伸作用范围,叠接长度越大,相同的差异性运动在单位面积形成的拉伸应力越小,盆地地表沉降较小.(3)下地壳流变性影响其物质的上涌量,下地壳黏滞系数越小,其对上部拉伸作用的响应越明显,上涌量越大,此上涌对上地壳沉降形成的阻碍作用也越明显.根据老龙湾拉分盆地所处的构造格局,将平行断层的叠接长度取20 km,当断层黏滞系数取值为周围基岩的1/10,参考该盆地第四纪构造演化历史,模拟得到的盆地第四纪下沉量与盆地内第四系沉积层厚度在规模上近似,下地壳黏滞系数取值在(2.5~5.0)×1021 Pa·s范围内时,盆地下沉量模拟结果与老龙湾拉分盆地第四系地层厚度吻合较好.

2015 Vol. 58 (10): 3615-3626 [摘要] ( 273 )  HTMLNew  PDF (3994 KB)   ( 607 )
3627 黄国娇, 白超英, 钱卫
球坐标系下多震相走时三参数同时反演成像

球坐标系下多震相走时三参数(速度、震源位置和反射界面)同时反演需要解决两个关键问题:(1)球坐标系下3D速度模型中多次透射、反射(折射)及转换波精确、快速的射线追踪;(2)同时反演时三种不同参数间的强耦合问题.为此,我们将直角坐标系下分区多步不规则最短路径算法推广至球坐标系中,进行区域或者全球尺度的多震相射线追踪.然后将其与适合多参数同时反演的子空间算法相结合,形成一种球坐标系下联合多震相走时三参数同时反演的方法技术.与双参数(速度和反射界面或速度和震源位置)同时反演的数值模拟对比分析显示:三参数与双参数的同时反演结果大体接近,并且它们对到时数据中可容许的随机噪声不太敏感.结果说明本文中的同时反演成像为一种提高成像分辨率,同时反演速度、震源位置和反射界面的有效方法.

2015 Vol. 58 (10): 3627-3638 [摘要] ( 273 )  HTMLNew  PDF (2765 KB)   ( 605 )
3639 章旭斌, 廖振鹏, 谢志南
透射边界高频耦合失稳机理及稳定实现——SH波动

就大型近场波动的高效数值模拟而言,稳定实现高阶人工边界是一个尚未圆满解决的问题.本文针对使用多次透射公式的SH波动集中质量有限元模拟,依据GKS定理的群速度解释,进一步阐明了人工边界与内域离散格式耦合所导致高频失稳的机理,即两者支持群速度指向内域的外行高频平面谐波,波动能量自发地从人工边界进入內域,从而导致失稳,而这类谐波是由集中质量有限元离散引入的.本文提出了消除此种耦合失稳的一种方法:通过修改有限元刚度阵来改变内域离散格式,并保证修改格式的精度不低于原有格式的精度.理论分析和数值实验表明此法能稳定实现透射边界.本文研究结果具有推广应用前景.

2015 Vol. 58 (10): 3639-3648 [摘要] ( 137 )  HTMLNew  PDF (1963 KB)   ( 467 )
3649 尹凤玲, 张怀, 石耀霖
华北地区水位下降是否会减缓气温上升——浅部地温影响的数值模拟分析

华北地区由于长期持续的地下水过量开采,导致了大面积地下水位大幅下降,引发地面塌陷、地下水质污染等一系列地质环境问题,这些现象早已为人们所熟知和关注.然而地下水位下降还会造成百米量级浅部地温及其梯度的变化,因此即使来自地球深部的大地热流密度没有变化,年度平均的从表浅部位通过地表实际传导进入大气的热流密度会减小,这是中外文献中尚未见讨论过的问题.我们通过数值模拟发现假定大地热流密度不变的条件下,华北数万平方公里地下水位下降会造成百米尺度内的地温降低,从而传入大气的热流密度降低40%以上,且会持续数百年以上的时间.这种长时间大范围的传导入大气的热流密度变化对环境会造成什么影响是一个十分值得关注的问题.这一预测在一定程度上得到了气象站地温观测数据的支持,但由于目前气象观测站只有3.2 m深度范围内的地温资料,累计不超过5、60年,中间还有10余年的间断,而且表浅深度地温受地表多种因素的影响也较大,这些资料难以对我们关心的地下水位下降引起流入大气的热流密度变化这一问题提供直接确凿的数据来进行分析,因此今后有必要开展对地下数十乃至数百米地温进行持续精确的监测工作.

2015 Vol. 58 (10): 3649-3659 [摘要] ( 188 )  HTMLNew  PDF (3517 KB)   ( 508 )
3660 朱传庆, 邱楠生, 江强, 胡圣标, 张硕
川西坳陷鸭子河地区基于多种古温标的钻井热史恢复

利用镜质体反射率(Ro)、磷灰石裂变径迹(AFT)和伊利石结晶度(IC指数)等古温标恢复了四川盆地川西坳陷的钻井热史,对比了不同温标最高古地温的恢复结果.研究表明,研究区晚白垩世至今总体表现为冷却及抬升剥蚀的过程,地温梯度由约26 ℃·km-1降低至约22 ℃·km-1,剥蚀量约1.3~1.9 km.约80 Ma以来开始抬升剥蚀, 40—2.5 Ma经历了一个热平静期,第四纪存在一定的增温,地温梯度增高约5 ℃·km-1.三种古地温恢复结果具有较高的一致性,相对于镜质体反射率(Ro)和磷灰石裂变径迹(AFT)等成熟古温标,伊利石结晶度作为有机质成熟度指标和沉积岩古温标的应用处于定性分析阶段,该指标的热演化模型仍需进一步探索.

2015 Vol. 58 (10): 3660-3670 [摘要] ( 218 )  HTMLNew  PDF (2863 KB)   ( 502 )
3671 黄方, 何丽娟, 吴庆举
鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5 mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为"热壳冷幔".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140 km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.

2015 Vol. 58 (10): 3671-3686 [摘要] ( 353 )  HTMLNew  PDF (4240 KB)   ( 1109 )
3687 李宗星, 高俊, 郑策, 刘成林, 马寅生, 赵为永
柴达木盆地现今大地热流与晚古生代以来构造-热演化

依据钻孔系统稳态测温、静井温度资料与实测热导率数据分析了柴达木盆地地温场分布特征,建立了柴达木盆地热导率柱,新增了17个大地热流数据. 柴达木盆地现今地温梯度介于17.1~38.6 ℃·km-1,平均为28.6±4.6 ℃·km-1,大地热流介于32.9~70.4 mW·m-2,平均 55.1±7.9 mW·m-2. 盆地不同构造单元地温场存在差异,昆北逆冲带、一里坪坳陷属于"高温区",祁南逆冲带属于"中温区",三湖坳陷、德令哈坳陷及欧龙布鲁克隆起属于"低温区",盆地现今地温场分布特征受控于地壳深部结构、盆地构造等因素. 以现今地温场为基础,采用磷灰石、锆石裂变径迹年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,研究了柴达木盆地晚古生代以来的沉积埋藏、抬升剥蚀和热演化史,并结合区域构造背景,对柴达木盆地构造演化过程进行了探讨,研究表明柴达木盆地晚古生代以来经历了六期(254.0—199 Ma,177—148.6 Ma,87—62 Ma,41.1—33.6 Ma,9.6—7.1 Ma,2.9—1.8 Ma)构造运动,六期构造事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合. 其中白垩纪末期(87—62 Ma)的构造事件导致了柴达木盆地东部隆升并遭受剥蚀,欧龙布鲁克隆起形成雏形,柴达木盆地北缘在弱挤压环境下形成坳陷盆地; 中新世末的两期构造事件(9.6—7.1 Ma和2.9—1.8 Ma)使柴达木盆地遭受强烈挤压,盆地快速隆升,构造变形强烈,基本形成现今的构造面貌.

2015 Vol. 58 (10): 3687-3705 [摘要] ( 279 )  HTMLNew  PDF (5139 KB)   ( 1245 )
3706 赵爽, 高福元, 贾佳, 李冠华, 夏敦胜, 靳鹤龄
毛乌素沙地风沙沉积物磁学特征及其古环境意义

在沙漠沉积环境中,成土作用对磁化率的贡献较小,往往被原生磁信号掩盖,因此分离两种磁组分对气候和粉尘代用指标的提取至关重要. 本研究选取位于毛乌素沙地东缘的锦界风沙沉积剖面为研究对象,利用多变量一元线性回归中的"平均值概念"进行磁化率的原生碎屑组分X0和次生成土组分Xpedo的分离,并探讨磁学参数所承载的气候和环境意义. 结果显示,磁学比值参数(如Xpedo/X0Xfd/HIRM、Xfd%和XARM/SIRM)彼此之间存在显著线性或指数/对数相关关系,它们对成土强度指示明确,可以在一定程度上减小或避免磁性矿物背景值差异所产生的误差,与磁化率相比更适宜用于该区的古降水量重建. HIRM主要由碎屑赤铁矿含量控制,HIRM与X0存在明显正相关关系,表明碎屑赤铁矿随原生磁性矿物总体含量的增加(减少)而增加(减少),在粉尘成因磁性矿物中所占比例大致稳定,从而HIRM可以指示源区粉尘通量的变化. 锦界剖面的原生和次生磁性矿物浓度均明显低于黄土高原黄土,不同地层X0Xpedo在磁化率中所占的比例存在较大差异,因此磁化率的环境意义比较复杂,在使用其恢复古气候古环境时需慎重.

2015 Vol. 58 (10): 3706-3718 [摘要] ( 312 )  HTMLNew  PDF (4177 KB)   ( 629 )
3719 薛武强, 李波, 颜佳新, Brooks B. Ellwood, Jonathan H. Tomkin, 王艳, 朱宗敏
华南二叠系卡匹敦阶高分辨率浮点年代标尺

基于详细的生物地层学研究,以磁化率为古气候替代指标,对广西来宾铁桥剖面卡匹敦阶地层开展时间序列分析,建立高分辨率浮点年代标尺(FPTS).结果表明,磁化率记录了铁桥剖面中二叠世晚期沉积序列中的米兰科维奇旋回,卡匹敦阶上部磁化率突然增加与峨眉山玄武岩喷发和卡匹敦晚期全球性海退有关,这些事件导致同期沉积物中碎屑物质增加.铁桥剖面瓜德鲁普—乐平统界线附近磁化率和蓬莱滩剖面(乐平统底界GSSP)表现出一致的变化趋势,具可对比性.利用多窗谱法(MTM)和傅里叶变换(FT)从磁化率序列中识别出五个米兰科维奇周期:长偏心率周期(E2,405 ka)、短偏心率周期(E1,100 ka)、长地轴斜率周期(O2,44.1 ka)、长岁差周期(P2,20.95 ka)和短岁差周期(P1,17.7 ka).对比基于E2周期建立的磁性地层磁化率(MSS)带和标准参考带(SRZ),建立整个沉积序列的高分辨率(200 ka)FPTS,提出卡匹敦阶的时限为3.85 Ma(存在+0~0.28 Ma误差),整段沉积序列的平均沉积速率为2.91 cm·ka-1.同时计算出卡匹敦阶内部七个牙形石带的时限,从最短26.6 ka到最长2.3 Ma.另外,估算出峨眉山大火成岩省喷发启动时间为262.67 Ma,位于瓜德鲁普—乐平统界线之下1.42 Ma.

2015 Vol. 58 (10): 3719-3734 [摘要] ( 232 )  HTMLNew  PDF (6784 KB)   ( 611 )
应用地球物理学
3735 董良国, 黄超, 迟本鑫, 刘玉柱
基于地震数据子集的波形反演思路、方法与应用

地震数据与地下介质物性参数之间的复杂关系,决定了地震全波形反演在理论方法上面临着强烈的非线性难题.地下不同物性参数的不同分量在地震数据上具有不同的表现,勘探的不同阶段对地下介质模型的精度也具有不同的要求,这就决定了在地震全波形反演过程中不必时刻追求地震数据全部信息的匹配,部分信息的匹配就有可能解决现阶段的某些问题,还可以一定程度上规避匹配全部地震信息所遇到的强烈非线性难题.基于这样的考虑,我们提出了利用地震数据子集进行波形反演的思路,给出了统一的反演方法,并通过基于包络数据子集以及反射波数据子集的波形反演的理论模型与实际资料反演试验,证明了所提出的波形反演思路和方法的正确性.

2015 Vol. 58 (10): 3735-3745 [摘要] ( 289 )  HTMLNew  PDF (3951 KB)   ( 954 )
3746 管西竹, 陈宝书, 符力耘, 陶杰, 李列
基于波动方程的上下缆地震数据鬼波压制方法研究

本文发展基于波动方程的上下缆鬼波压制方法,推导了上下缆地震波场频率波数域波动方程延拓合并公式.基于Fourier变换的波场解析延拓确保上下缆资料振幅相位的一致性,消除了长拖缆远偏移距信号的计算误差,同时具有较高的计算效率;上下缆地震波场的波动方程法合并有效解偶鬼波干涉,实现综合利用上下缆地震数据压制鬼波.理论模型数据和实际采集地震数据的测试表明了方法的有效性.

2015 Vol. 58 (10): 3746-3757 [摘要] ( 363 )  HTMLNew  PDF (9256 KB)   ( 1356 )
3758 杨继东, 黄建平, 王欣, 李振春, 段心意
复杂地表条件下叠前菲涅尔束偏移方法

高斯束偏移虽然克服了Kirchhoff偏移不能处理多波至和单程波动方程偏移不能对陡倾构造准确成像的问题,但在复杂地表条件下其偏移精度取决于所选择的初始束宽度,即当初始宽度较小时,近地表成像精度较高,但此时中深层成像质量较差;反之当初始宽度较大时,中深层成像质量提高,但近地表成像精度降低.针对高斯束偏移中深层和浅层成像精度的矛盾,本文发展了一种适用于陆地复杂地表条件的叠前菲涅尔束偏移方法.基于惠更斯-菲涅尔原理,本文首先给出了菲涅尔束的概念及其表征的格林函数,并采用有效邻域波场近似理论和反褶积成像条件,导出了复杂地表条件下叠前保幅深度偏移公式.最后,针对常规旁轴射线追踪中的数值噪音,给出了一种压制策略.同高斯束偏移相比,本文方法不仅解决了中深层和浅层成像精度的矛盾,而且提高了复杂地表条件下平面波的分解精度,使得偏移结果更加准确可靠.典型的模型算例验证了本文方法的有效性和稳健性.

2015 Vol. 58 (10): 3758-3770 [摘要] ( 228 )  HTMLNew  PDF (5722 KB)   ( 775 )
3771 刘玉金, 李振春
扩展成像条件下的最小二乘逆时偏移

逆时偏移(RTM)是复杂介质条件下地震成像的重要手段.因受观测系统限制、上覆地层影响以及波场带宽有限等因素的影响,现行的常规RTM所采用的互相关成像条件通常对地下构造进行模糊成像.最小二乘逆时偏移(LSRTM)通过最小化线性Born近似正演数据和采集数据之间的波形差异,采用梯度类反演算法优化反射系数模型,获得的成像结果具有更高的分辨率和更可靠的振幅保真度.然而,基于波形拟合的LSRTM对背景速度模型的依赖性很强.误差太大的速度模型容易产生周波跳跃现象,导致LSRTM难以获得全局最优解.为了克服这一问题,本文基于扩展模型的思想,在线性Born近似下,推导得到RTM扩展成像条件.并基于最小二乘反演理论,提出扩展成像条件下的LSRTM方法.理论模型试算表明,本文方法不仅可以提供分辨率更高、振幅属性更为可靠的成像结果,而且能够在一定程度上消除速度误差对反演成像的影响.

2015 Vol. 58 (10): 3771-3782 [摘要] ( 353 )  HTMLNew  PDF (3365 KB)   ( 935 )
3783 董烈乾, 李培明, 张奎, 汪长辉, 祝杨, 王泽
基于复曲波变换的一次波和多次波分离方法

多次波压制方法的研究一直都是地震数据处理中非常重要的一个课题.由于常用的多次波匹配方法主要针对多次波模型和实际多次波存在的振幅或相位的差异进行匹配校正,而无法直接校正多次波模型和实际多次波存在时移误差.本文构建了一种复曲波变换的算法,利用复曲波变换的时移不变性质,通过调整复曲波系数的振幅和相位实现对多次波模型振幅和时移误差的校正.为了更好地保护有效信号,在一次波和多次波分离前,引入一个非线性屏蔽滤波器,可以事先分离出大部分有效波,然后再将剩余部分数据作为输入数据,在复曲波域进行剩余一次波和多次波分离.最后通过模型试算和实际资料处理验证了本文提出的一次波和多次波分离方法的有效性.

2015 Vol. 58 (10): 3783-3790 [摘要] ( 228 )  HTMLNew  PDF (4806 KB)   ( 540 )
3791 宋鹏, 朱博, 李金山, 谭军
多次波分阶逆时偏移成像

本文深入分析了多次波逆时偏移的成像原理和串扰假象产生机制,并提出了多次波分阶逆时偏移策略,即首先应用自由界面多次波衰减方法对原始炮集记录中的多次波进行剔除得到一次波记录,然后应用一次波记录预测获得各阶多次波记录,最后将各阶多次波记录分别进行逆时偏移成像.模型实验结果表明,多次波分阶逆时偏移其各阶多次波成像剖面均可对真实界面正确成像且其能够有效压制串扰假象,其中一阶多次波逆时偏移剖面的成像精度最高,其深层成像质量明显优于常规多次波逆时偏移.

2015 Vol. 58 (10): 3791-3803 [摘要] ( 166 )  HTMLNew  PDF (5792 KB)   ( 827 )
3804 李泽林, 姚长利, 郑元满, 孟小红, 张聿文
数据空间磁异常模量三维反演

强剩磁的存在通常导致了总磁化强度方向未知,进而影响了磁异常的反演和解释.磁异常模量是一种受磁化方向影响小的转换量,可以在强剩磁条件下通过反演三维磁化强度大小分布来推测场源分布状态.我们提出了一种数据空间磁异常模量反演算法来减少剩磁的影响.与标准的模型空间L2范数正则化反演方法相比,我们的方法有两个优点:一是无需搜索正则化参数(需要反复求解非线性反演问题),因而可以减少计算时间;二是反演结果更加聚焦,深度分辨率更高,我们对此进行了原因分析.通过模型和实测数据测试证明了该算法的有效性和更好的反演效果.

2015 Vol. 58 (10): 3804-3814 [摘要] ( 344 )  HTMLNew  PDF (3902 KB)   ( 703 )
3815 王君恒, 耿煜
自然电位梯度测量中的地形改正

地形改正是重力和电法勘探中用于消除测点周围地形起伏对观测结果影响的技术.由于地形形成自然电位异常的微观机理较为复杂,解析公式难以得到,可以采用最为直观的方法,寻找两者之间的拟合公式.根据研究,在自然电位梯度测量中,地形引起的自然电位异常分为两种:一是异常与地形起伏是镜像关系,这种情况占多数;另一种情况是异常与地形起伏为反镜像关系.多数地形起伏与异常存在线性关系、二次关系和指数关系,以线性关系为主.具体采用哪种拟合关系,可选取典型的地形和自然电位曲线,通过其变化规律进行判断;也可以采取试算的办法,通过改正效果的比较选择合适的拟合公式.本文选择鄂尔多斯盆地作为研究地点,提出了适用于自然电位梯度测量的地形改正方法.通过三种拟合公式改正效果的比较,得出线性拟合公式能更好地描述该测区内相对高差与自然电位改正量之间的关系.地形改正有效地消除了相对高差与自然电位之间的相关性,改正后的自然电位曲线能够较好地反映地下地质信息,自然电位等值线图异常更加突出.自然电位梯度测量中,地形起伏可影响异常形态,特别是起伏地形的面积与目标地质体的面积大小相当时,两者异常有可能难以区分,因此地形改正的研究具有重要的实用性.

2015 Vol. 58 (10): 3815-3824 [摘要] ( 242 )  HTMLNew  PDF (2650 KB)   ( 1015 )
3825 袁成, 李景叶, 陈小宏
基于概率统计的地震岩相识别不确定性定量评价方法

地震岩相识别能够提供具有不同储层特征的岩相分布信息,对岩相识别的不确定性开展定量评价分析可降低后期油藏建模与储层评价的风险.考虑了地震岩相识别中测井岩相定义、岩石物理建模、井震尺度匹配及地震反演等环节的不确定性对岩相识别的影响,基于概率统计方法,引入熵函数实现了地震岩相识别不确定性定量评价,并结合岩相概率、重建率等多角度综合定量分析不确定性的构成及传递特征,系统地实现了地震岩相识别不确定性评价流程的整体连通.提出了结合属性交绘特征约束反演参数空间,提高地震岩相识别运算效率.模拟数据分析表明利用熵函数可精确实现岩相识别不确定性地定量表征,利用属性交绘特征约束参数空间既大幅度减少运算量,也可降低地震岩相识别的不确定性.

2015 Vol. 58 (10): 3825-3836 [摘要] ( 170 )  HTMLNew  PDF (4466 KB)   ( 534 )
3837 王亮, 毛志强, 孙中春, 罗兴平, 宋永, 王振林
泥质砂岩液相渗透率计算新方法

液相渗透率描述了岩石的渗流特性,是评价储层与预测油气产能的重要参数.液相渗透率是指盐水溶液在岩石孔隙中流动且与岩石孔隙表面黏土矿物发生物理化学作用时所测得的渗透率;液相渗透率的实验测量条件更加接近实际地层泥质砂岩的条件,使得液相渗透率更能反映地层条件下泥质砂岩的渗流特性;然而,现有的液相渗透率评价模型较少,且模型未能揭示液相渗透率与溶液矿化度之间的关系.基于此,开展了液相渗透模型推导与计算方法研究;文中首先将岩石等效为毛管束模型,推导建立了液相渗透率与比表面、喉道曲折度、总孔隙度、黏土束缚水孔隙度等参数之间的关系;其次,根据岩石物理体积模型,推导建立了黏土束缚水孔隙度与阳离子交换容量、溶液矿化度等参数的关系;最终,将黏土束缚水孔隙度引入液相渗透率计算公式,建立了基于总孔隙度、阳离子交换容量、溶液矿化度、比表面、喉道曲折度等参数的液相渗透率理论计算模型.液相渗透率计算模型与两组实验数据均表明,液相渗透率随阳离子交换容量的增大而降低,随溶液矿化度的增大而增大.然而,液相渗透率理论计算模型的实际应用中喉道曲折度、比表面等参数求取困难,直接利用理论模型计算液相渗透率受到限制.在分析液相渗透率与孔隙渗透率模型的基础上,建立了液相渗透率与空气渗透率之间的转换模型,形成了利用转化模型计算液相渗透率的新方法.为进一步验证液相渗透率与空气渗透率转化模型的准确性,基于两组实验数据,利用转换模型计算了液相渗透率;液相渗透率计算结果与岩心测量液相渗透率实验结果对比显示,液相渗透率计算结果与实际岩心测量结果吻合较好,文中建立的液相渗透率与空气渗透率转化模型合理可靠.

2015 Vol. 58 (10): 3837-3844 [摘要] ( 271 )  HTMLNew  PDF (1027 KB)   ( 667 )
3845 底青云
甘肃金昌金川镍矿SEP系统与国外仪器比对试验

地面电磁探测(SEP)系统在辽宁兴城杨家杖子矿与国外高端仪器对比试验中取得了不错效果.为了检验地面电磁探测(SEP)系统各组成部分在强干扰区中的性能及可靠性,以及由SEP系统各组成部分集成的整体系统的野外实际工作能力,继续在甘肃金川镍矿区,在强干扰背景下开展了与国外先进仪器的比对试验.利用SEP系统和国际高端著名商业仪器系统,通过不同发射机原始曲线、不同接收机原始曲线、反演剖面的对比,表明二者数据一致性较好,SEP系统的抗干扰能力已经和国际先进仪器相当,已经能够胜任各种复杂的勘探任务.

2015 Vol. 58 (10): 3845-3854 [摘要] ( 253 )  HTMLNew  PDF (6439 KB)   ( 820 )
3855 王军, 李惠, 胡恒山, 关威, 郑晓波
动电测井实验研究Ⅰ:渗透率的评价

本文针对流体饱和孔隙介质的动电效应,在砂岩模型井中开展了动电测井实验研究. 记录到渗透率不同模型中单极源动电测井的全波波形,清晰地观测到了伴随纵波、横波和斯通利波的动电转换信号,给出了本文实验条件下,动电测井全波中各分波的幅度,并通过电声比的大小说明了各分波的动电转换能力. 实验结果表明:孔隙介质动电效应与渗透率密切相关,动电信号的幅度随着地层渗透率的增大而增加,在高渗透率地层中记录动电信号的幅度较大,这一特性可用于地层渗透率的井下动电评估. 本文实验结果还验证了动电测井的可行性,同时指出:与声波测井相比,动电测井信号对地层渗透率更加敏感,这为渗透率等地层参数的井下动电测量奠定了实验基础.

2015 Vol. 58 (10): 3855-3863 [摘要] ( 272 )  HTMLNew  PDF (2268 KB)   ( 579 )
空间物理学·重力与大地测量学
3449 魏新华, 蔡春林
伴随着高速流的磁尾电流片拍动观测研究

磁尾电流片在磁尾动力学过程中起着重要作用.卫星观测表明磁尾电流片经常处于拍动状态.但磁尾电流片拍动的特性和产生机制至今仍然没有被完全弄清楚.本文主要利用欧洲空间局Cluster卫星数据,研究一个伴随高速离子流的电流片拍动事件.该电流片拍动事件具有很强的周期性.拍动的周期约是2 min,磁场振荡幅度约为20 nT.能量电子和离子的通量具有周期性增强和减弱的特征.电流密度XY分量也具有周期性的振荡,并且振荡周期与磁场振荡周期一致.通过对粒子流速矢量与电流矢量的分析,发现粒子运动具有涡旋的特征.因此可以推断,该磁尾电流片的拍动不是由磁尾等离子体片高速流产生的,而是与局地等离子体不稳定性有关.

2015 Vol. 58 (10): 3449-3456 [摘要] ( 195 )  HTMLNew  PDF (4263 KB)   ( 776 )
3457 袁桂平, 吴迎燕, 张学民
外源Sq等效电流体系电流涡中心电流强度与太阳活动关系

本文选取了INTERMAGNET地磁台网2001年到2012年的地磁数据,对其进行世界时(UT)到地方时(LT)的转换后利用自然正交分量法(NOC)从所选资料中提取出太阳静日变化Sq成分,再通过球谐分析方法建立模型分离内、外源Sq成分,逐日反演出内、外源Sq等效电流体系,并得到外源Sq等效电流体系南北电流涡中心电流强度.本文将外源Sq等效电流体系南北电流涡中心电流强度与同一时期的Dst指数进行了对比分析,研究表明它们之间具有同步变化的规律,且北半球电流涡中心电流强度在磁暴发生时的异常现象远高于南半球.对F10.7 cm太阳射电流量与外源Sq等效电流体系南、北半球电流涡中心电流强度的长短周期分析发现,Sq等效电流表现出明显的11年周期特点,与太阳活动周期一致.外源南、北半球电流涡中心电流强度和F10.7 cm年均值的相关系数分别达到了0.93和0.90,说明太阳活动是导致外源Sq电流体系变化的最直接也最主要的因素,这可能与电离层电导率受控于太阳的电磁辐射相关.

2015 Vol. 58 (10): 3457-3468 [摘要] ( 166 )  HTMLNew  PDF (4489 KB)   ( 627 )
3469 欧明, 甄卫民, 刘裔文, 邓忠新, 熊雯, 徐继生
一种基于LEO卫星信标的电离层层析成像新算法

LEO卫星信标是电离层监测的重要手段之一. 利用电离层层析成像算法, LEO卫星信标能够实现区域电离层电子密度的快速重构. 针对LEO卫星信标的特点, 本文提出了一种函数基模型与像素基模型组合的电离层层析成像新算法. 选择差分相对电离层总电子含量作为输入数据源, 先通过函数基模型法获取电离层电子密度初始分布, 再利用像素基模型法对初始分布进行二次迭代重构, 该方法可有效降低电离层层析成像对背景电离层模型的依赖, 同时能够实现电离层小尺度扰动结构的有效反演. 利用数值仿真方法及低纬度电离层层析成像网的实测数据的反演结果验证了本文提出的新算法的可行性和可靠性.

2015 Vol. 58 (10): 3469-3480 [摘要] ( 264 )  HTMLNew  PDF (4610 KB)   ( 699 )
3481 郭文杰, 胡雄, 闫召爱, 郭商勇, 程永强, 杨钧烽
利用瑞利激光雷达观测北京地区上平流层地形重力波活动

本文利用中国科学院空间科学与应用研究中心的瑞利激光雷达首次观测到了平流层地形重力波活动的现象,并结合美国国家环境预报中心(NCEP)的全球预报系统(GFS)的风场数据分析了该地形重力波的基本参数.与惯性重力波相比较,地形重力波的密度扰动没有下传的相位,在同一高度上,其扰动相位保持不变.北京空间科学与应用研究中心瑞利激光雷达自2012年开始观测实验以来,已经观测到多起地形重力波活动事件.本文以2013年11月11日的观测数据为例,研究北京上空的地形重力波活动,并结合GFS风场数据分析了北京上平流层地形重力波的波长、传播方向、传播速度等参量.通过分析得到在2013年11月11日北京上空存在一列传播方向为北偏西52.4°,水平波长为5.5 km,平均垂直波长约为6.0 km的地形重力波.

2015 Vol. 58 (10): 3481-3486 [摘要] ( 226 )  HTMLNew  PDF (1256 KB)   ( 484 )
3487 冉将军, 钟敏, 许厚泽, 周泽兵, 万晓云
模拟分析低低跟踪模式重力卫星反演地球重力场的精度

本文利用卫星重力反演与模拟软件ANGELS系统(ANalyst of Gravity Estimation with Low-orbit Satellites)对低低跟踪模式的重力卫星的关键载荷精度指标进行了深入分析.模拟结果表明: (1) 对短弧长积分法而言,在低低跟踪模式的关键载荷精度指标中,重力场反演精度对星间距离变率精度最为敏感; (2) 通过对目前在轨运行GRACE的载荷指标进行分析,发现轨道数据的误差主要影响重力场的低阶部分(约小于25阶),较高阶次部分(约大于26阶)主要受星间距离变率的误差限制; (3) 如果下一代低低跟踪模式的重力卫星的目标之一是把重力异常反演精度较GRACE提高约10倍,则在保持轨道高度和GRACE相同的前提下,轨道、星间距离变率和星载加速度计等关键载荷指标需要达到的最低精度分别约为2 cm、10 nm·s-1和3.0×10-10 m·s-2; (4) 轨道精度和混频误差将是影响下一代低低跟踪模式重力卫星重力场恢复能力进一步提高的主要制约因素,距离变率精度和加速度计精度存在盈余.

2015 Vol. 58 (10): 3487-3495 [摘要] ( 262 )  HTMLNew  PDF (2926 KB)   ( 540 )
3496 刘杰, 方剑, 李红蕾, 崔荣花, 陈铭
青藏高原GRACE卫星重力长期变化

本文采用最新的GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)(RL05)数据,通过水文模型(Global Land Data Assimilation System, GLDAS与Climate Prediction Center, CPC)扣除土壤水及雪水的影响,利用Paulson提供的冰川模型结果扣除GIA(Glacial Isostatic Adjustment)的影响,采用尺度因子的方法减少数据处理过程中误差的影响,最终基于最小二乘计算方法得到2003—2013中国及周边地区长期性重力异常变化情况.结果发现青藏高原有较为明显的重力上升信号,我们认为该信号可能由印度板块俯冲欧亚板块导致青藏高原地壳增厚所引起.接着依据GPS观测结果和艾黎均衡假说构建了地壳形变模型并通过直立长方体模型予以正演模拟分析.以班公湖—怒江断裂带为界将青藏高原划分为南北两大区块,结果显示青藏高原重力异常大致以0.2 μGal·a-1的速率在递增,小于GRACE得到的0.3±0.08 μGal·a-1的增长速率(对应于地壳增厚速率约3 mm·a-1),剩余未解释部分可能与湖水、冰川因素、冻土因素等有关.该结果对于认识青藏高原隆升动力学有一定参考意义.

2015 Vol. 58 (10): 3496-3506 [摘要] ( 484 )  HTMLNew  PDF (2273 KB)   ( 1134 )
3507 吴云龙, 李辉, 邹正波, 康开轩, 刘子维
基于Forward-Modeling方法的黑河流域水储量变化特征研究

黑河流域陆地水储量变化对流域下游等周边区域水资源的合理利用以及经济和社会发展等有着重要的意义.本文利用2003年1月至2013年12月的GRACE RL05数据反演了黑河流域陆地水储量长时间序列的变化,并针对重力场模型和数据处理中产生的信号泄漏问题,采用Forward-Modeling方法进行了改正并恢复泄漏信号;将GRACE获得的泄漏信号恢复前后的黑河流域水储量变化结果与全球水文模型GLDAS和CPC进行比较分析,结果表明泄漏信号改正后的结果与水文模型结果的时间序列相关性均有明显提高,从其空间分布结果可以看出Forward-Modeling方法有效地恢复初始信号、增强被湮没的信号,泄漏信号误差减小;通过分析黑河流域水储量变化的长时间序列结果,发现其具有明显的阶段性变化特征,即2003—2006年呈明显下降趋势,约为-0.86 cm·a-1,在2007—2010年趋于平衡状态,而2011—2013年则呈现缓慢上升趋势约为0.14 cm·a-1;联合GRACE数据和GLDAS数据反演了黑河流域地下水储量变化,并与全球降雨数据GPCC进行了比较分析,两者相关性可达到0.88以上.

2015 Vol. 58 (10): 3507-3516 [摘要] ( 344 )  HTMLNew  PDF (4597 KB)   ( 514 )
3517 李杰, 乔学军, 杨少敏, 聂兆生, 王迪晋, 邹蓉, 丁开华, 王琪
西南天山地表三维位移场及断层位错模型

利用1992—2012年间西南天山GPS观测和2003—2009年EnviSAT卫星InSAR图像,构建西南天山与塔里木盆地间(喀什坳陷)震间变形的三维位移场,约束区域内滑脱断层运动模型.结果显示:位于喀什坳陷基底与沉积盖层间埋深为12~18 km的主滑脱断层进入西南天山(迈丹—喀拉铁克断裂带以北)沿高角度断坡深入天山底部至23~33 km,并北倾1°~2°延伸至天山内部,从完全闭锁到自由蠕滑,滑动速率9~10 mm·a-1.依据断层位错模型,1902年阿图什M8大地震可能从铁列克断层根部23 km左右开始破裂,沿高角度断坡断层扩展25~30 km的距离至科克塔木背斜南翼托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂.1902年阿图什地震可能导致阿图什背斜下方埋深2~12 km的高角度断坡断层以2~3 mm·a-1速率持续蠕滑,蠕滑过程释放的应力等价于一次Mw6.7左右的中强地震,西南天山及喀什坳陷基底滑脱断层控制了西南天山及前陆地带的现今变形和地震活动.

2015 Vol. 58 (10): 3517-3529 [摘要] ( 413 )  HTMLNew  PDF (6371 KB)   ( 835 )
3530 耿煜, 王君恒
地球形成和演化过程中的分异能计算方法研究

地球形成初期,构成地球的物质在组成上是大致均一的.目前地球的地核-地幔-地壳圈层结构,是由分异作用形成的.分异过程释放的能量称为分异能.Sorokhtin和Chilingarian等人从行星吸积的定义出发,导出了基于地球内部密度分布的势能计算公式,计算出的分异能大小为1.698×1031J.本文采用计算球体势能的思路,导出分异能计算的解析公式和数值计算公式,通过求取原始地球模型与均匀分层模型、PREM模型的势能差计算分异能.两种方法的计算结果分别为1.535×1031J和1.698×1031J.前者与Sorokhtin等的结果相近,后者与之相同.本文初步分析了方法间的异同以及造成结果偏差的主要原因.

2015 Vol. 58 (10): 3530-3539 [摘要] ( 174 )  HTMLNew  PDF (600 KB)   ( 816 )
地球物理学报
   作者服务中心
关于在学术论文署名中常见问题或错误的诚信提醒
我要投稿
投稿须知
论文模板
版权转让协议
标准地图底图下载

   最新地球物理学图书
刘光鼎选集

 
 网络资源
相关地球物理学期刊
相关数据库
相关机构
相关工具软件
版权所有 © 2010 《地球物理学报》编辑部
通信地址:北京9825信箱《地球物理学报》编辑部 (100029)
电 话:010-82998105,82998113
Email:actageop@mail.igcas.ac.cn; geophy@163bj.com
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发  技术支持:support@magtech.com.cn
京ICP备13017565号-7