视密度计算与反演

吉林大学本科生毕业论文0摘要通过实测地磁场资料可以计算与之对应的地质体的视磁化率。泊松公式可以将地磁场和重力场联系起来，因此我们可以用类比的方法，由实测重力场反演地质体的视密度。一般密度资料的获得是通过标本测定或地震波速度转换得到。如果从重力资料能直接反演出地下地质体的密度分布，这无疑是一项有益的工作。从位场公式可以看出，地质体密度与其位场之间有着本质的联系，象其他位场反演方法一样，可以通过解线性方程组的方法来求地下的密度分布。但现在我们还没有具体的关于重力场与视密度之间关系的方法，因此我做了这个联系重力与视密度关系的方法。关键词重力异常；视密度；AbstractThecomputeandapplicationofapparentdensityisawayofconfirmingtheinformationaboutthegeologicbodywithcomparethemagnitudeofthegravityanomalyandthedensity.Theapparentmagneticsusceptibilitycanbeconvertedbytheteueofthemagneticfield,WecangetthedensityofgeologicbodythroughinvertthemagnitudeofthetrueofthegravitybecauseofthePoissonformula。Theinversionofthegravity’sproblemIsmostlyfocusedonsolvingtheundulationofthedensityinterface,buttheinformationofdensitynormallyobtainedbymensuratethesampleorconvertthespeedoftheseismwave.Itwillbeameaningfulworkifwecangetthedensitydistributingundergroundthroughtheinversionofthegravitydate.Fromthepotentialfieldformula,wecanseethatthedensityandthepotentialfieldofthegeologicbodyhaveainternalrelation,likeotherpotentialfieldinversionmethod,wecangettheinformationaboutthedensitydistributingthroughworkoutthesystemoflinearequations。KeyWords:gravityapparentdensity吉林大学本科生毕业论文1目录引言--------------------------------------------2第一章视密度计算的基本原理--------------------2第二章理论模型的计算第一节理论模型的选择与建立-------------------------4第二节理论模型的计算与分析-------------------------5第三章实际资料的处理与解释第一节研究区的自然地理、地质及地球物理特征------6第二节实际资料的分析与处理-----------------------23第三节实际资料的地质解释-------------------------24第四章结论与建议-----------------------------26参考文献----------------------------------------27附录--------------------------------------------28英文翻译----------------------------------------29吉林大学本科生毕业论文2引言由实测磁场可换算视磁化率，泊松公式的存在使我们想到由实测重力值反演地质体的密度。大多数的重力反演问题都集中在求密度界面的起伏。，而密度资料的获得一般是通过标本测定或地震波速度转换得到。如果从重力资料能直接反演出地下的密度分布，这无疑是一项有益的工作。而塔河地区是一个浅层覆盖的地质情况，被大量的灌木和落叶还有浅层土所覆盖，露头很少，所以很难用地质方法来确定地下地质情况。并且由于地形复杂，所以用地震和电法等方法来确定地下情况也比较困难。因此我做了塔河地区1：20的视密度计算与应用。第一章视密度计算的基本原理由实测磁场可换算视磁化率，泊松公式的存在使我们想到由实测重力值反演地质体的密度。大多数的重力反演问题都集中在求密度界面的起伏。，而密度资料的获得一般是通过标本测定或地震波速度转换得到。如果从重力资料能直接反演出地下的密度分布，这无疑是一项有益的工作。从位场公式可以看出，地质体密度与其位场之间有着本质的联系，象其他位场反演方法一样，可以通过解线性方程组的方法来求地下的密度分布。这里我们从位场的频谱分析入手，加上一些假设条件，导出了频谱计算视密度的公式，并给出了一些模型计算结果。方法原理:在空间域对一个走向无限延伸的智力厚板状体，有112[]xbxbVzzGtgtghh当h=0，即延拓到板状体顶面时，取x=0，有22VzzGVzzG上式说明，板状体表面一点的密度值由该点的Vzz决定，Vzz是实测重力值g的吉林大学本科生毕业论文3垂向一阶导数。222()()zhgGxzh()()4222()()xzhVGxzxzh22()()2222()()zhxVGzzxzh22()()2222()()xzhVGVXXzzxzh233()()()4322()()xzhzhVGzzzxzh其中线密度S0令,0Z=0，则得坐标原点在轴线正上方的剖面（X轴）上的公式吉林大学本科生毕业论文4222hgGxh4222()hxVGxzxh222222()hxVGzzxh22(3)4223()hxhVGZZZxh视密度是把重力场值看成是由许多等效直立棱柱体所产生的重力场迭加，各个棱柱体的密度是不同的。这样空间任一点的重力值△g（x,y,z）可以看成有许多个小的△gi加而成。视密度的计算步骤如下：1实测重力场数据做富氏变换，得频谱。2计算规格化径向能谱，选取滤波段。3根据已知地质资料估计盖层厚度，确定下延伸深度h。4作低通滤波，尺寸因子改正和向下延拓。5将所得结果作富氏反变换。6将变换结果除以2G，既得视密度值。吉林大学本科生毕业论文5第二章理论模型的计算第一节理论模型的选择与建立在模型计算中考虑到野外实际地质体之间密度差一般不会大于2.0g/cm3因此模型体密度选择在0，3—1．5g/cm3。模型的高度一般取为宽度的10倍左右，同时考虑到实测重力值为毫伽‘所以在模型正演计算中各参数都以CGS单位制输入，计算出的i力值以伽为单位，乘以10化成毫伽。模型计算结果表明，、无论对那种模型而言，反演的视密度：常与模型位置吻合；组合模型结果说明了方法有很高的分辨率；反演结果与模型几何尺寸无关，反演值与理论值最大误差小于15%，误差主要由吉布斯效应和泄露效应引起。第二节理论模型的计算与分析因此我建立了一个模型。剩余密度是1半径r是20m，埋深为40m的一个水平无限延伸的圆柱体。其x，y的距离都为-100——100。我们通过上下两图和两等值线相比较，我们可以看出他们图形在形状上很相象。在重力异常等值线高的地方，同样对应着的密度等值线也高，虽然有稍微有点差别，但这些都在可以允许的误差范围内。所以我的出以下结论。重力异常高（低）对应着密度大（小）。而且等值线的密度曲线形状也大致上反映了地下地质体的形状。因此我依据模型可以作出其重力异常曲线图如下图所示：-100-80-60-40-20020406080100-100-80-60-40-20020406080100（a）(b)吉林大学本科生毕业论文6图1(a)模型的重力二度体图（b）模型的重力等值线图然后依据3.for按照公式对其进行密度的反演，做出其密度反演图如下：-100-80-60-40-20020406080100-100-80-60-40-20020406080100(c)(d)图2(c)反演后的密度二度体图(d)反演后的密度等值线图我们通过上下两图和两等值线想比较，我们可以看出他们图形在形状上很相象。在重力异常等值线高的地方，同样对应着的密度等值线也高，虽然有稍微有点差别，但这些都在可以允许的误差范围内。所以我得出以下结论。重力异常高（低）对应着密度大（小）。而且等值线的密度曲线形状也大致上反映了地下地质体的形状。第三章实际资料的处理与解释第一节研究区的自然地理、地质及地球物理特征一、自然地理概况研究区位于大兴安岭与伊勒呼里山交汇处。地势由西南向北东逐渐低缓。西南部一般海拔高度为500—750m，最高峰为917m，相对高差一般为400—150m，属低山地形；东北部沿黑龙江江边地势平缓，海拔高度为180—450m，相对高差一般小于200m，属低山丘陵地形。吉林大学本科生毕业论文7研究区属浅覆盖地质调查区，植被发育，林木以落叶松为主，樟松、桦树、鱼鳞松次之，残坡积碎石覆盖严重，一般腐殖土层加残坡积碎石层厚在2m左右，局部地段可达3m以上，除陡峭而窄细山脊及河堑、路堑等处见有少量露头外，山间谷地至山顶均被植被和残坡积层覆盖，森林中通行、通视条件极差，而且测区永久性冻土发育，融化深度1～1.5m，树木稀少的阳坡可达3m。测区内水系发育，均属黑龙江水系，黑龙江是与俄罗斯接壤的国界河，由北西流向东南，流程281km；属黑龙江一级支流有呼玛河（中下游）和南部的倭勒根河，此外还有塔河、小西尔根气河、龙站河、富拉罕河、察哈彦河、大马基河、干部河等。上述河流流量变化较大，枯水期在4月底到5月上旬，汛期在7月中旬到8月底。研究区属温带大陆气候，气温变化大，冬季达7个月，漫长而寒冷。一般在九月中旬降雪结冰，翌年五月中旬解冻，最低温度可达-44℃，属常年冻土带。夏季短暂而炎热，最高可达35℃,年降雨量327—544mm，多集中在7—8月份。二、地质矿产概述研究区所处大地构造位置，按黄汲清、任纪舜等（1980）划分，应位于萨彦—额尔古纳地槽褶皱区、天山—兴安地槽褶皱区及上黑龙江冒地槽褶皱带的结合部位；按赵春荆等（1994）的划分应为大兴安岭火山岩带、上黑龙江盆地、北兴安地块与兴华地块的交汇处。特殊的大地构造位置造成了测区复杂的地质构造格局和地质构造发展史。自古元古代以来，本区经历了大陆基底形成（硅铝壳形成）阶段、古亚洲洋陆缘增生演化（加里东—华力西期西伯利亚板块南部大陆边缘发展）阶段和滨太平洋大陆边缘活动（板内发展）阶段三个大的构造发展阶段。（一）地层兴华渡口岩群（Pt1xh）主要分布在研究区东南部韩家及倭勒根河两岸一带，主要岩石类型为黑云斜长片麻岩、变粒岩、云母片岩夹斜长角闪岩，其中吉林大学本科生毕业论文8有一部分富铝的泥质岩有特征征变质矿物矽线石、红柱石、十字石出现；含透辉石、透闪石等的钙硅酸盐岩；还有金云母、镁橄榄石、透辉石等的白云质大理岩。倭勒根岩群（（Pt3—∈1）wl）包括吉祥沟岩组[（Pt3-∈1）j]和大网子岩组[（Pt3-∈1）d]。吉祥沟岩组的主要岩石类型为千枚岩、千枚状变质粉砂岩、变泥质板岩、二云母片岩及大理岩。大网子岩组主要岩石类型为变火山岩，次为变碎屑岩类，主要包括变质基性熔岩（变质玄武岩、变质基性熔岩）、变质中酸性火山岩类（变酸性熔岩、变流纹岩、变中性熔岩、变英安岩）、变质火山碎屑岩类（变酸性凝灰岩、变酸性熔结凝灰岩）和变质碎屑岩类（变质含砾砂岩、变质砂岩、粉砂状千枚岩）。腰桑南组（D2y）出露较少，仅见于大诺木诺河上游左