一種深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法。本發(fā)明在重力反演地殼伸展系數計算中，引入巖石圈熱重力異常校正和深度約束策略，根據海底地形、沉積厚度、磁異常、海洋年齡等時線、地震反射和折射等多參數約束的迭代計算方法，從而對由于巖石圈熱擾動會造成地殼密度的變化，對重力解釋帶來歪曲效應進行校正，為認識地殼伸展和破裂過程提供依據。
【專利說明】一種深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法

【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及地球科學領域，尤其是一種深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異 常反演方法。

【背景技術】：
[0002] 名詞解釋：
[0003] 伸展系數:是伸展型盆地的地殼伸展稈度的系數。McKenzie (1978)提出了巖石圈 均勻拉張模型，又稱純剪切模型，該模型描述了巖石圈對伸展作用的基本響應，定義伸展 系數β = ι/b，式中，1為伸展后的巖石圈寬度，b為初始寬度，用以描述地殼的伸展減薄程 度。在洋陸邊界（COB)附近或者洋脊擴張軸附近，大陸巖石圈伸展在深度上的變化，并且伸 展量隨深度而增大。
[0004] 熱校正:大陸巖石圈在伸展減薄過稈中，產牛破裂并形成海洋巖石圈，會導致地溫 陡升，之后隨著巖石圈的冷卻，地溫將向平衡熱梯度釋放，這種擾動地溫會引起的巖石圈橫 向密度變化，產生較大的巖石圈熱重力異常，因此巖石圈熱重力異常校正對重力反演計算 正確性影響很大，其熱校正非常重要。
[0005] 重力異常:由地球內部密度分布差異所產牛的擾動質量源和大地水準面起伏聯(lián)合 影響而引起的。根據重力異常場可以研宄地球的形狀、地質構造和重力探礦等科學問題。
[0006] 巖石圈熱均衡時間t :根據采集的海洋磁異常資料,識別出磁條帶，推測出海洋年 齡等時線，或參考已有的有關海洋年齡等時線資料，計算獲得巖石圈熱均衡時間t。
[0007] Parker-Oldenburg界面反演迭代公式：1973年Parker在地球物理位場界面正演 中引入快速傅里葉變換（FFT) (Parker，1973, 1974) ,Oldenburg根據Parker公式，提出一種 頻率域的密度界面迭代反演方法（Oldenburg，1974)。
[0008] Moho界面：（Mohorovicic Discontinuity)莫霍面，是地殼與地暢間的不連續(xù)面， 即：地殼與地幔的分界面。它是1909年由前南斯拉夫學者莫霍洛維奇首先發(fā)現的。在莫 霍面上，地震波的縱波和橫波傳播速度增加明顯，彈性和密度隨深度逐漸增加，地幔物質密 度、硬度大于地殼。地震波在地球內部的傳播速度一般隨深度增加，但又不是勻速增加，在 某些深度處發(fā)生突然變化。地震波在此突然加速或減速（縱波減速時，橫波甚至會消失）。 這種波速發(fā)生突然變化的面叫作不連續(xù)面。
[0009] 在張裂大陸邊緣巖石圈研宄中，伸展（減?。┫禂?、Moho深度及地殼厚度的計算 對洋陸過渡帶（OCT)結構和位置、大陸邊緣與海洋巖石圈形成演化起到關鍵作用，特別是， 描述伸展型盆地的地殼伸展程度的伸展系數，其在空間上的變化特征有助于研宄盆地巖石 圈演化機制，其研宄成為國際海洋地質學前沿，為海洋地質學界研宄巖石圈伸展和破裂機 制提供依據，也為區(qū)域油氣勘探提供重要幫助。
[0010] 重力異常作為一種天然地球物理場，在研宄大范圍、多尺度地殼及巖石圈結構分 析中起到重要作用。然而，巖石圈熱擾動會造成地殼密度的變化，對重力解釋帶來歪曲效 應，應該進行校正。
[0011] 目前還沒未見對于深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力反演方法工作的報道。


【發(fā)明內容】
：
[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種能對由于巖石圈熱擾動會造成地殼密度的變化而對重 力解釋帶來歪曲效應進行校正的深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法
[0013] 本發(fā)明在重力反演地殼伸展系數計算中，引入巖石圈熱重力異常校正和深度約束 策略，根據海底地形、沉積厚度、磁異常、海洋年齡等時線、地震反射和折射等多參數約束的 迭代計算方法，從而對由于巖石圈熱擾動會造成地殼密度的變化，對重力解釋帶來歪曲效 應進行校正，為認識地殼伸展和破裂過程提供依據。
[0014] 本發(fā)明的深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法，其特征在于，包 括以下步驟：
[0015] a、計算巖石圈熱重力異常
[0016] 根據采集的海洋磁異常資料，識別出磁條帶，推測出海洋年齡等時線，或參考已有 的有關海洋年齡等時線資料，獲得巖石圈熱均衡時間t :
[0017] 根據實測海底熱流資料，計算模型熱擾動溫度T7:

【權利要求】
1. 一種深度變密度的地殼伸展系數熱校正重力異常反演方法，其特征在于，包括以下 步驟： a、 計算巖石圈熱重力異常 根據實測海底熱流資料，計算模型熱擾動溫度Tz:
式中，Tm是巖石圈基準溫度=1300°C，β是巖石圈伸展系數（β=Ι/b)，其是將均衡 巖石圈厚度1除以初始薄巖石圈厚度b，τ是巖石圈冷卻熱衰變常數，a是于巖石圈厚度， t是巖石圈熱均衡時間； 根據熱擾動引起密度差估算公式： Δ p = p α Δ T 式中，α是熱膨脹系數，ΛΤ為巖石圈溫度異常數值，這里等于Tz的值，P巖石圈密度 常數=3300kgnT3 計算巖石圈熱重力異常gt:
式中，G= 萬有引力常數，&是巖石圈厚度，α是熱膨脹系數= 3.ZSXIO+C-1，P巖石圈密度常數= 3300kgnT3，Tm是巖石圈基準溫度=1300°C，β是巖 石圈伸展系數（β=l/b)，其是將均衡巖石圈厚度1除以初始薄巖石圈厚度b，τ是巖石 圈冷卻溫度衰減常數，t是巖石圈溫度均衡時間（Ma); b、 計算地幔剩余重力異常 根據采集的海水平的重力異常資料，獲得自由空間重力gfaa，海底地形b計算出海底地 形重力gb，沉積厚度s計算出gs 再根據如下公式計算地幔剩余重力異常 Snra - g faa Sb gs gt 式中，gfaa是自由空間重力異常，g?a是由莫霍面深度所引起地幔剩余重力異常，gb是由 海底地形橫向變化所引起重力異常，gt是巖石圈熱重力異常，gs是由沉積厚度和密度變化 所引起重力異常； C、計算深度變密度的Moho起伏深度 常密度模型的三維重力異常界面反演Parker-Oldenburg迭代公式：
式中，G= 6·67Χ 萬有引力常數，g _是實測地幔剩余重力異常，F□是傅 里葉變換，k是傅里葉域波數，Λh是Moho起伏深度，(1#是Moho參考平均深度，Pm是地幔 密度，P。是地殼密度，X和y分別是觀測點的X向和y向的坐標； 假設殼幔界面的密度差是隨深度指數變化Δp(ζ) =Δp0θ_μζ 深度變密度的Moho起伏迭代計算公式為：
式中，△P是隨深度成指數變化的雙層界面密度差，μ是衰減系數，ζ是計算點之下的 界面深度； d、計算伸展系數 根據實測海底地形資料、前面獲得的Moho起伏深度以及、根據有關資料的推測地殼中 火山增厚部分等，綜合計算獲得伸展系數β:
式中，d,ef.是Moho參考平均深度，Δh是Moho起伏深度，b海底地形，d是Moho絕對深 度，Ctref參考地殼厚度，ctmag是火山增厚部分，ctnOT是計算現今地殼厚度，等于Ct地殼厚度 的值。
【文檔編號】G01V1/36GK104459795SQ201410747803
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權日:2014年12月8日
【發(fā)明者】邱寧, 孫珍, 周蒂 申請人:中國科學院南海海洋研究所