论文部分内容阅读
[摘 要]对陕西省关中西南部地区航磁剖面数据进行插值处理，绘制出磁异常平面图，分析磁异常数据的变化形态及场源特征。运用Butterworth滤波器将研究区磁异常数据进行场源分离，剥离出区域磁异常场和剩余磁异常场，分别对原始场、区域场、剩余场进行分析解释，寻找断裂的异常标志及其边界特征，结合研究区地质地形资料，剖析该区域的磁异常特征，准确的划分出秦岭北缘断裂这条深大断裂带。
[关键词]关中西南部地区；航磁；地球物理场；滤波；断裂
中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0207-01
0 引言
通过航磁方法观测得到的磁异常包含了从地表到深部所有磁性物质引起的磁异常变化，信息非常丰富。由此产生的问题也随之而来，想要根据磁异常解释某个地质体，必须首先从叠加的磁异常中分离出单纯由这个地质体引起的异常，然后对该异常进行分析解释，对磁异常的分离就成为一个关键问题。目前比较具有代表性的异常分离方法有：向上延拓法、带通滤波法、巴特沃斯滤波法、高斯滤波法、小波变换多尺度分解法、非线性滤波、优选延拓法和优化滤波法等。Butterworth滤波器是一种广泛用于各类数据信号处理的滤波方法，具有最大平坦幅频响应特性、良好的线性相位特性、结构简单的特性，本次研究将使用Butterworth滤波器对研究区磁异常数据进行分析处理。
1 区域地质构造
秦岭为横贯中国东部的一条巨大山系，关中地区的秦岭北缘地处中朝准地台与秦岭褶皱系交汇地带，区域内地质构造复杂，发育多条深大断裂。研究区位于33.90N～34.33N，106.83E～109.10E之间，是秦岭山脉的一部分，是华北板块南缘的活动边缘区，新构造运动强烈，断裂活动性强烈。
2 航磁数据分析处理解释及断裂识别
秦岭北缘断裂带东起户县东南部，西到宝鸡，长约180km，中西部呈北西西走向，东部呈近东西走向，是由多条断裂组成的巨型断裂带。该断裂带是一条重要的地质界线，中东段具有强烈的活动性，是渭河盆地与秦岭山脉的边界断裂。
本次研究所用数据为研究区域内的航磁剖面数据，由多条相互平行布设的测线组成。将原始剖面数据经过插值处理后绘制成原始磁异常平面图。使用Butterworth滤波器将插值后的数据进行场源分离，取不同的滤波器参数进行多次试验，以获得较为理想的结果，后通过逆向傅里叶变换得到场源分离后的区域磁异常图和剩余磁异常图。
分析之后可以看出，关中西南部地区航磁异常总体呈近东西向、北西西向走向，呈现北低南高的场源特征，最小值出现在宝鸡-眉县一线，最大值出现在研究区南部以及西部部分地区，大部分区域磁异常变化剧烈，仅周至、咸阳、户县一带磁异常变化较为平缓。
航磁区域异常显示的是较为深部的地质构造，从图中可以看到一条明显的东西向的梯级带，走向平滑，符合总体的区域地质构造特征。由于区域场显示的是深源场，场源距离地表跨越尺度大，故只能确定该区域有断裂，无法确定断裂的具体位置。虚线画出的位置为断裂可能存在的区域。
为了得到这条断裂的具体位置，分离场源时将区域场滤除掉，得到剩余磁异常图。可以看到，研究区域剩余磁异常明显有一条北西西向条带状异常构造区，此区域内极大值和极小值交互出现，相互形成数值变化剧烈的梯级带，磁异常数值变化剧烈，显示出该区域很可能是由多条不同断裂组成的一条巨型断裂带，称之为秦岭北缘断裂带（F1），位置如图所示。分析可知，断裂带东段剩余磁异常整体呈现北高南低的陡峭梯级带，而区域磁异常图此位置显示的是恰恰相反的北低南高的梯级带，区域场和剩余场呈现出强烈的反差。剩余磁异常图上面断裂带西段则为北低南高的磁异常梯级带。
关中西南部地区断裂构造图
3 结论
1.通过Butterworth滤波可以有效的将原始磁异常分离为区域场和局部场，对原始异常场、区域异常场、剩余异常场相互比对，结合地质资料进行综合分析，对于断裂划分有巨大的帮助。
2.断裂位置的区域场和剩余场通常出现不同甚至反差巨大的场源特征，秦岭北缘断裂带的西段和东段分别说明了这一结论，说明具有这种场值特征的位置往往会有断裂出现。
参考文献
[1]陕西省地震局. 秦岭北缘活动断裂带[M]. 北京：地震出版社， 1996. 1-33
[2]任隽， 刘晨， 冯希杰等. 渭河盆地及邻区地壳深部结构特征研究[J]. 地球物理学报， 2012， 55（9）： 2939-2946
[3]高玲舉， 张健， 董淼. 川西高原重磁异常特征与构造背景分析[J]. 地球物理学报， 2015， 58（8）： 2996-3006
[4]王万银， 张瑾爱， 刘莹. 利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（3）： 1575-1582
[5]魏代云， 吴燕冈， 郇恒. 松辽盆地北部布格重力异常场源分布[J]. 华北地震科学， 2014， 32（1）： 1-4
[6]石磊，陈石，蒋长胜等. 基于优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征的分析[J]. 地震学报， 2013， 35（5）： 704-716
项目基金
本文所用资料受陕西省地震局2016年启航与创新基金课题资助。
[关键词]关中西南部地区；航磁；地球物理场；滤波；断裂
中图分类号：J62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0207-01
0 引言
通过航磁方法观测得到的磁异常包含了从地表到深部所有磁性物质引起的磁异常变化，信息非常丰富。由此产生的问题也随之而来，想要根据磁异常解释某个地质体，必须首先从叠加的磁异常中分离出单纯由这个地质体引起的异常，然后对该异常进行分析解释，对磁异常的分离就成为一个关键问题。目前比较具有代表性的异常分离方法有：向上延拓法、带通滤波法、巴特沃斯滤波法、高斯滤波法、小波变换多尺度分解法、非线性滤波、优选延拓法和优化滤波法等。Butterworth滤波器是一种广泛用于各类数据信号处理的滤波方法，具有最大平坦幅频响应特性、良好的线性相位特性、结构简单的特性，本次研究将使用Butterworth滤波器对研究区磁异常数据进行分析处理。
1 区域地质构造
秦岭为横贯中国东部的一条巨大山系，关中地区的秦岭北缘地处中朝准地台与秦岭褶皱系交汇地带，区域内地质构造复杂，发育多条深大断裂。研究区位于33.90N～34.33N，106.83E～109.10E之间，是秦岭山脉的一部分，是华北板块南缘的活动边缘区，新构造运动强烈，断裂活动性强烈。
2 航磁数据分析处理解释及断裂识别
秦岭北缘断裂带东起户县东南部，西到宝鸡，长约180km，中西部呈北西西走向，东部呈近东西走向，是由多条断裂组成的巨型断裂带。该断裂带是一条重要的地质界线，中东段具有强烈的活动性，是渭河盆地与秦岭山脉的边界断裂。
本次研究所用数据为研究区域内的航磁剖面数据，由多条相互平行布设的测线组成。将原始剖面数据经过插值处理后绘制成原始磁异常平面图。使用Butterworth滤波器将插值后的数据进行场源分离，取不同的滤波器参数进行多次试验，以获得较为理想的结果，后通过逆向傅里叶变换得到场源分离后的区域磁异常图和剩余磁异常图。
分析之后可以看出，关中西南部地区航磁异常总体呈近东西向、北西西向走向，呈现北低南高的场源特征，最小值出现在宝鸡-眉县一线，最大值出现在研究区南部以及西部部分地区，大部分区域磁异常变化剧烈，仅周至、咸阳、户县一带磁异常变化较为平缓。
航磁区域异常显示的是较为深部的地质构造，从图中可以看到一条明显的东西向的梯级带，走向平滑，符合总体的区域地质构造特征。由于区域场显示的是深源场，场源距离地表跨越尺度大，故只能确定该区域有断裂，无法确定断裂的具体位置。虚线画出的位置为断裂可能存在的区域。
为了得到这条断裂的具体位置，分离场源时将区域场滤除掉，得到剩余磁异常图。可以看到，研究区域剩余磁异常明显有一条北西西向条带状异常构造区，此区域内极大值和极小值交互出现，相互形成数值变化剧烈的梯级带，磁异常数值变化剧烈，显示出该区域很可能是由多条不同断裂组成的一条巨型断裂带，称之为秦岭北缘断裂带（F1），位置如图所示。分析可知，断裂带东段剩余磁异常整体呈现北高南低的陡峭梯级带，而区域磁异常图此位置显示的是恰恰相反的北低南高的梯级带，区域场和剩余场呈现出强烈的反差。剩余磁异常图上面断裂带西段则为北低南高的磁异常梯级带。
关中西南部地区断裂构造图
3 结论
1.通过Butterworth滤波可以有效的将原始磁异常分离为区域场和局部场，对原始异常场、区域异常场、剩余异常场相互比对，结合地质资料进行综合分析，对于断裂划分有巨大的帮助。
2.断裂位置的区域场和剩余场通常出现不同甚至反差巨大的场源特征，秦岭北缘断裂带的西段和东段分别说明了这一结论，说明具有这种场值特征的位置往往会有断裂出现。
参考文献
[1]陕西省地震局. 秦岭北缘活动断裂带[M]. 北京：地震出版社， 1996. 1-33
[2]任隽， 刘晨， 冯希杰等. 渭河盆地及邻区地壳深部结构特征研究[J]. 地球物理学报， 2012， 55（9）： 2939-2946
[3]高玲舉， 张健， 董淼. 川西高原重磁异常特征与构造背景分析[J]. 地球物理学报， 2015， 58（8）： 2996-3006
[4]王万银， 张瑾爱， 刘莹. 利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（3）： 1575-1582
[5]魏代云， 吴燕冈， 郇恒. 松辽盆地北部布格重力异常场源分布[J]. 华北地震科学， 2014， 32（1）： 1-4
[6]石磊，陈石，蒋长胜等. 基于优化滤波法对芦山地震震区重力异常特征的分析[J]. 地震学报， 2013， 35（5）： 704-716
项目基金
本文所用资料受陕西省地震局2016年启航与创新基金课题资助。