2.5D-FDTD数值算法的建立和模拟

本文提出并建立了2.5D-FDTD数值分析方法;通过与解析解及常规FDTD算法的比较,验证了该算法的正确性,显示了该算法的优越性;通过加入三维矩形口径面超宽带天线,实现了对地下埋藏目标体的识别,进一步说明了该方法的可行性和实用性.     

基于GeoMedia的考古探测综合解释系统

无损探测是考古研究的一种先进方法和手段,它是一种通过地球物理方法不用挖掘而直接探测地下遗迹、遗物的考古技术.目前地球探测技术拥有众多的方法和手段,不同方法和手段获得大量的不同尺度、不同格式的地球探测数据,为了更好管理和应用这些不同类型的庞杂的探测数据,并将探测结果与考古信息和历史记裁进行相互印证判断,我们利用Intergraph的GeoMedia GIS技术,以考古探测数据为基础建立了一套基于地球探测考古的数据存储、管理、分析以及多种方法综合解释的多功能地理信息系统.本文详述了其系统结构、实现流程,该系统被应用于国家科技攻关项目中,并且可推广应用.     

基于混沌天牛群算法的大地电磁反演

大地电磁反演是非线性问题,传统的大地电磁反演采用线性反演,结果往往会陷入局部最优,为此,在标准BAS算法的基础上,引入混沌种群概念、指导性学习策略及竞技场策略,实现带学习和竞争机制的混沌天牛群搜索算法(LCCBSA).利用LCCBSA算法、粒子群算法和遗传算法分别对测试函数试算,结果表明该算法与其他算法相比具有较快的收...     

基于密集台阵资料的背景噪声研究青藏高原东南缘地震各向异性

新生代以来,青藏高原快速隆升、地壳缩短和东向挤出.受到稳定的扬子地块阻挡,青藏高原东南缘地壳发生强烈变形.地震各向异性研究有助于认识地壳内部精细结构及内部运动学过程.通过收集密集地震台阵的观测资料,利用环境噪声提取Rayleigh波频散曲线,采用多角度频散曲线反演方法,获得地壳和上地幔顶部高分辨率的地震S波速度和各向异性图像.青藏高原东南缘地区上地壳的地震快波方向与其相邻的走滑断裂带走向、GPS水平速度场方向基本一致,围绕喜马拉雅东部构造结顺时针旋转.然而,中、下地壳的各向异性与上地壳存在明显差异,例如,在木里盐源盆地和滇中地块等各向异性方向发生大幅度转向,从上地壳的NE方向转为中、下地壳的NW方向.中、下地壳的各向异性方向与其低速层的延伸方向吻合.在下地壳底部和上地幔顶部的范围内,地震快波方向再次发生改变,与上地壳的各向异性分布一致,可能说明在较早的历史时期上地壳与下地壳是耦合在一起的,在中新世时期低速黏滞性流体挤入青藏高原东南缘中下地壳,使原有的上地壳与中下地壳发生解耦.因此,新生代以来高原物质挤出可能导致青藏高原东南缘地壳发生强烈变形.     

一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法

为了对二维复杂地电断面进行三角网格剖分,在已有算法的基础上,提出了一种含约束条件的二维自适应三角剖分新算法,并编制了该算法的通用程序,可对任意含约束条件的二维区域进行自动剖分.通过引入节点剖分尺度函数,算法允许在指定位置设置网格剖分尺寸,自动生成渐变网格.实际算例表明,形态因子大于0.9的网格占95%以上,能很好地对带地形、含断层或地质体等二维复杂地电断面进行有限元三角网格剖分.     

大地电磁实码广义遗传反演算法研究

大地电磁反演问题通常表述为目标函数最优化,难点是多参数、非线性和不适定性,局部和全局方法都不能实现快速全局优化[4].针对局部线性方法易使解陷入局部极值,严重依赖初始模型,而传统的遗传算法在优化应用中存在局部搜索能力弱、早熟收敛等问题.这里引进一种求解一维大地电磁测深反演问题的实数编码广义遗传算法.该算法利用拟网格法初始种群和综合交叉策略,克服了早熟收敛现象,从而提高了遗传寻优的效率.理论模型反演与其它方法比较,结果说明遗传算法具有不依赖初始模型,不容易陷入局部极小,多点多路径概率搜索,以及隐合并行性等优点.     

点源二维电场正演的一组新的波数

首先使用最优化方法计算在点源二维傅氏反变换问题中使用的波数,得到了两组波数,分别包含7个和9个.在极距范围为0.1 m到1000 m时,这两组波数傅氏反变换的误差在0.1%以内.然后使用有限单元法,结合文章中给出的波数,分别模拟了均匀大地,K型和H型地电结构的测深曲线,结果与解析解对比,相对误差在3%以内,而使用前人学者提出的波数在极距大于200 m时出现与解析解分离的情况.最后使用不同波数计算两个二维模型,与三维有限元模拟结果对比,验证了该组波数的正确性.同时发现,使用7个波数与9个波数计算精度相似,建议使用7个波教进行模拟.     

频率域电磁剖面有限差分法2.5维正演数值模拟

对于实际生产中遇到的2.5维问题,从麦克斯韦方程组出发,把地电参数变化小的走向方向转化到波数域,用一系列波数模拟三维源的特征,并在波数域中,得到2组关于Hx (k_x,y,z)和Ex (k_x,y,z)的偏微分方程。选取适当的kx值,用有限差分法在y-z平面的网格中求解,再通过反傅里叶变换得到空间域中的电磁场。在验证了算法的正确性之后,对不同埋深的直立异常体、倾斜异常体及断陷模型进行了数值模拟,其结果直观地显示了异常体磁异常的形态,同时研究了程序对低阻异常体的横向分辨率。对层状大地模型,用井间收发方式进行了模拟研究,并取得了较好的结果,这对今后实际勘探应用奠定了基础。      

鲜水河断裂带南段深部电性结构特征研究

通过对新都桥一小金剖面的大地电磁测深及重磁实测资料研究,结合区域地质资料,对鲜水河断裂带南段及邻区深部构造、壳内高导层、电性结构与历史地震的关系进行了研究.结果表明:(1)鲜水河断裂带深浅表现出不同特征,浅部是以地壳脆性-剪切带为主的断裂系统,深部是以走滑型-壳幔韧性剪切带为主的断裂系统,断裂呈花状形态,深部到达上地幔;(2)在丹巴构造带及鲜水河断裂带的中下地壳,广泛发育壳内高导层,其分布具有不均匀性,且与断裂带构造活动有关;(3)在鲜水河断裂带的走滑剪切作用下,上地壳物质发生原地重熔产生花岗岩浆是折多山花岗岩形成的主要机制;(4)鲜水河断裂带地震发生机理与塑性软弱层密切相关,受塑性软弱层拖拽作用,应力区集中在高阻体脆性介质内部靠近断层一侧,使得岩石破碎而发生地震.     

青藏高原东缘岩石圈物性结构特征及深部构造涵义

青藏高原东缘是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索青藏高原东向挤出其东部壳幔结构响应及深部地质构造依据,本文利用卫星测高重力数据、数字地震台网("喜马拉雅"项目一期)634个台站的观测数据、以及跨越龙门山构造带、攀西构造带的两条长周期大地电磁测深资料,获得了青藏高原东缘视密度物性结构、P波速度异常结构、以及电性成像结构.物性成像结果表明:(1)松潘地块、川滇地块中-下地壳、上地幔具有低密度、低速、高导的韧性物性结构,部分地区这种韧性物性结构甚至可到达150 km处;(2)四川盆地下方扬子克拉通岩石圈具有稳定的高密度、高速、高阻的刚硬物性结构,其结构向下可延伸至150 km深处;(3)青藏高原东缘横向和垂向的物性结构差异,为揭示龙门山构造带、川滇地块隆升机制提供了物质基础和动力学依据;(4)岩石圈物性结构中,沿岷山一龙门山一锦屏山一玉龙雪山构造带一线存在明显的密度、速度梯级带,其东西两侧呈明显物性二元结构,该物性梯级带可能反映了中上扬子地块西边界位置.