【摘要】：區(qū)域地球物理學旨在應用先進的地球物理場觀測技術,按規(guī)定網(wǎng)格密度觀測區(qū)域地球物理場,取得關于區(qū)域地殼上地幔組成結構的信息,并最終揭示區(qū)域地殼三維結構與構造形態(tài),為資源勘探、地質災害預防及生態(tài)均衡提供科學依據(jù)。由于區(qū)域重力場觀測成本較低且可反映全地殼物質的密度信息,因此利用區(qū)域重力場揭示地殼三維密度結構與構造分區(qū)逐漸成為現(xiàn)今區(qū)域地球物理學研究的主攻方向之一。但是,不同類型的大陸構造單元邊界反映的地殼變形強度可能非常懸殊,甚至可達幾十倍,因此單純用線狀異常幅度或者梯度并不能夠準確地識別和圈定大陸構造單元間的邊界。必須對地殼變形產(chǎn)生的線形刻痕進行準確的數(shù)學描述,并對其隱含的特征信息進行數(shù)學分析,才能準確提取大地構造單元及其邊界的信息,為大陸構造單元劃分提供可靠依據(jù)。以隨機過程理論為基礎的刻痕分析技術是表面識別方法的一種,可確切地識別表面形貌的各項動態(tài)特征。該方法已被廣泛應用于自動化工程及其它領域。本論文首次將工程學界的刻痕分析技術引入到地球物理學領域,通過跨學科研究發(fā)展位場刻痕分析方法。首先,從物理學角度將地殼變形帶看作為地球動力學作用在地殼中留下的刻痕,那么地殼變形帶對應強的物質密度各向異性;其次,利用位場刻痕分析方法提取重力場各向異性新信息,進而識別出地殼變形帶及其邊界信息;最后,將小波變換、頻譜分析、廣義反演理論及位場刻痕分析方法結合,發(fā)展位場多尺度刻痕分析方法,用于提取地殼不同深度的密度擾動、脊形化系數(shù)及脊形體邊界系數(shù),進而分析地殼不同深度地質體、地殼變形帶、構造單元的平面分布特征及立體作用模式。本論文取得的主要研究成果如下:(1)提出位場刻痕分析方法;采用三維空間域局部譜矩信息構建脊形化系數(shù)及脊形體邊界系數(shù)兩個新參數(shù)。其中脊形化系數(shù)用于刻畫重力場各向異性信息,可反映地殼變形帶及大地構造單元分區(qū);脊形體邊界系數(shù)可以更加詳細、均衡、連續(xù)的刻畫大地構造單元的邊界。(2)利用重力場理論模型數(shù)據(jù)驗證了位場刻痕分析方法的正確性。在桐柏-大別地區(qū)的應用結果顯示:刻痕的脊形化系數(shù)很好的反映了地殼變形帶和構造單元邊界,為構造單元的分區(qū)提供了豐富的信息;脊形體邊界系數(shù)刻畫的邊界細而強,更有利于對構造單元邊界的準確定位;綜合這兩種信息可為地殼構造單元的劃分提供客觀的依據(jù)與標準。中國大陸區(qū)域布格重力場上的試驗結果表明已發(fā)現(xiàn)的板塊縫合帶、地塊碰撞帶、地殼拆離斷裂帶和大型走滑斷裂帶大都反映為較深的地殼刻痕。但是,新構造期非定形的地殼活動斷裂帶多反映為淺地殼刻痕,而不一定與現(xiàn)代地殼變形地震帶位置完全重合。(3)將前人已研究成熟的小波多尺度變換、頻譜分析、廣義反演理論和本文新提出的位場刻痕分析方法結合便形成了多尺度刻痕分析方法,構建了位場信息處理解釋的完整體系,可用于刻畫地殼分層的三維密度結構、地殼變形帶分布和構造單元分區(qū)。(4)對滿加爾坳陷地區(qū)進行多尺度刻痕分析,提取出滿加爾坳陷地殼不同深度的密度擾動、脊形化系數(shù)及脊形體邊界系數(shù)三套圖件;密度擾動圖可以客觀地為沉積盆地內(nèi)部構造單元劃分提供可靠的依據(jù);利用脊形化系數(shù)及脊形體邊界系數(shù)可以確定滿加爾坳陷內(nèi)部深層密度擾動帶及其邊界的分布;綜合利用脊形化系數(shù)和脊形體邊界系數(shù),圈定了深層滿中高密度擾動帶和滿北低密度帶,為深層油氣勘探提供重要的基礎資料。
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P631.1

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本文編號：2729780