青藏高原地壳结构的重力正反演研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 柯 小 平 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 许厚泽+王 勇 |
| 关键词 | 重力 正演 反演 青藏高原 变密度 遗传算法 选权拟合 地壳结构 |
| 其他题名 | Crustal Structures of Tibetan Plateau from the Research of Gravity Forward and Inversion |
| 学位专业 | 固体地球物理学 |
| 中文摘要 | 利用重力方法研究地壳结构已经是一门成熟且常用的方法，重力正反演方法在地 壳结构研究中的应用已相当广泛，但随着技术的进步，新的方法不断涌现，如何将这些新方法应用到重力学研究中来，成为重力学研究的新课题。 本文在介绍地球物理反演及重力正反演基本理论的基础上，探讨了基于变密度模 型的重力正反演方法，现代非线性优化算法—遗传算法在重力反演中的应用，三维密度结构的选权拟合反演方法，以及重力正反演在青藏高原地壳结构研究中的应用。具体研究内容及结果如下： （1）探讨了基于变密度模型的重力正反演方法，并应用于青藏高原的地壳结构 研究。给出了变密度条件下空间域中的任意截面二度体、三维矩形棱柱体重力异常的正演计算公式；波数域中重力正演的Parker 方法，以及在变密度条件下其正演计算公式。将波数域中基于Parker—Oldenburg 的位场界面反演方法推广到变密度模型的情况。反演了青藏高原地壳的纵向变密度模型，讨论了青藏高原中部地壳的纵向密度结构特征。提出了基于变密度模型的位场界面反演方法，并利用变密度模型反演了青高原的莫霍面深度，讨论了青藏高原的莫霍面结构特征。 （2）探讨了遗传算法在重力反演中的应用。位场界面反演属非线性反演问题， Parker-Oldenburg 界面反演方法存在重力的向下延拓问题；重力线性密度反演存在严重的病态性问题，并且依赖于初始模型的选择。遗传算法作为完全非线性优化算法，具有全局搜索、不用求导数、效率较高的特点。本文探讨了将遗传算法应用于重力三维界面与密度反演，提出了三维界面的位场遗传反演方法，并应用于青藏东缘三维莫霍界面的反演之中；用遗传算法反演了青藏高原中部的纵向变密度模型；探讨了遗传算法在地壳三维密度结构反演中的应用。 （3）提出了三维密度结构的选权拟合反演方法。在密度线性反演中，阻尼最小 二乘法在重力观测数据误差较小的情况下，能得到理想的解估计，在观测数据误差较大时，特别是对于多层密度结构的反演问题，方程存在严重的病态性。通过对病态问题的分析，在正则化方法的基础上，将选权拟合法引入到线性密度反演中，提出了三维密度结构反演的选权拟合法，给出了在三维密度反演中约束权矩阵的构造方法以及权参数的确定方法，提出了对大规模数据进行处理的序贯平差法，针对密度纵向变化律，提出了密度随深度线性变化的三维密度反演方法。通过模型试算及对比，验证了选权拟合法在三维密度反演中的有效性及稳定性。 （4）青藏高原地壳结构的重力正演。在地震资料的基础上，对青藏高原东缘下察隅—共和剖面地壳结构进行了正演模拟，并讨论了藏东缘地壳结构特征。以青藏高原中部亚东—格尔木剖面及东部下察隅—共和剖面的地震资料为参考，利用重力资料，对青藏高原中东部进行了三维地壳结构的正演模拟，探讨了其地球动力学意义。三维重力正演结果显示，地壳各层界面起伏较大，表明高原地壳变形强烈。研究区域中，藏南喜马拉雅地体界面相对较浅，处于界面陡变带，往北进入拉萨地体，界面相对变深。正演剖面中，大的界面起伏与大的断裂构造有关，莫霍面的陡变也暗示着莫霍面存在错断现象。地壳分层正演显示，32km 以下地壳产生的重力异常占总异常的80%以上，低速层及高速体产生的重力异常最大可占到总异常的10%左右。 （5）青藏高原三维密度结构反演。以地震面波层析成像结果为初始模型，利用 重力资料，采用遗传算法与选权拟合方法相结合，对青藏高原三维密度结构进行了反演，分析了青藏高原不同深度的密度异常分布特征。对藏东缘高分辨率三维密度结构进行了反演，探讨了藏东缘物质的侧向展布特征。研究表明，青藏高原地壳内密度很不均匀。密度异常为（-0.039～0.039）×103kg/m3之间，不同块体具有不同的密度异常特征。拉萨和羌塘地体为低的负密度异常区，呈北西－南东向展布，松潘—甘孜地体东部存在较低的负异常区，塔里木盆地为较高的正密度异常区。从青藏东缘精细三维密度反演结果来看，藏东缘存在明显的负密度异常区，在32km 以上，负密度异常区域呈不连续分布，随着深度的加大，负密度异常区域增大，趋于连续分布。在70km深度，负密度异常近似呈东西向展布。 （6）青藏高原中短波长大地水准面的正演模拟。根据青藏高原的地壳分层模型 正演模拟了该区三维地壳结构产生的大地水准面，讨论了青藏高原壳内各界面物质不均匀对大地水准面的影响，指出青藏高原层间物质密度不均匀是中短波长大地水准面的主要机制。 |
| 学科主题 | 固体地球物理学 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 源URL | [http://ir.whigg.ac.cn//handle/342008/2980]  |
| 专题 | 测量与地球物理研究所_学生论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 柯 小 平. 青藏高原地壳结构的重力正反演研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：测量与地球物理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。