地球物理学论文范文参考关于地球物理学的优秀论文范文【10篇】

地球物理学论文范文参考关于地球物理学的优秀论文范文【10篇】 本文的研究提供了现代空间对地观测技术特别是差分合成孔径雷达干涉测量技术(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar, D-InSAR)结合GIS技术、经典地球物理学位错理论及计算机数值模拟进行强震研究的一个实例.采用国际上先进的空间对地观测技术,获得了昆仑山口西Ms8.1地震D-InSAR干涉同震形变场,结合GIS多源观测信息综合分析和Matlab信息提取,获取了一定的地震几何学及运动学边界条件,依据Okada弹性半空间位错理论,采用多段模型利用“前向模拟”的方法初步模拟了地震地表位移场,顾及昆仑山口西Ms8.1地震的非线性弹性位错特征,改进了算法,探索性地模拟了地震形变场非线性弹性位错特征,获得了对昆仑山地震地表破裂分段特征及震源特性进一步认识,在此基础上,应用地球物理学边界元数值模拟算法,模拟了震区地表及地下20公里范围内的同震位移分布特征,通过对D-InSAR、弹性位错理论及数值模拟结果的对比分析,获得了大量与昆仑山地震前期研究不同的认识,提出了一套迄今最为完整的昆仑山口西Ms8.1地震发震断层的几何学特征参数和同震位错的运动学特征参数.在吸收和借鉴前人工作成果的基础上,本论文的主要贡献在于取得了如下的结果和认识:采用D-InSAR技术获取了昆仑山口西Ms8.1地震同震形变场. 由于地壳运动参考基准的混乱,同一个板块或同一个地壳形变区域,不同的文献资料给出的运动或形变速度和方向常常大不相同,差异的量级远大于测量误差,因此深入开展现代地壳运动参考基准研究,理清当前地壳运动参考基准使用中的混乱现象,不仅是大地测量学科发展的急需,对于促进地震、地质和地球物理等相关学科的发展也具有重要意义. 本文基于最新的地壳运动实测数据、地学热点数据、冰期后地壳回弹模型数据和其他相关研究成果,对现代地壳运动参考基准展开深入研究,并针对全球水平地壳运动、垂直地壳运动和区域水平地壳运动、垂直地壳运动分别提出了一套地球物理意义明确、易于实现、便于应用的参考基准. 本文的主要成果和创新点如下： 1.全面回顾了现代地壳运动参考基准的发展历程,深入分析了相关研究现状,指出了现代地壳运动参考基准即水平运动基准、垂直运动基准和区域基准当前存在的主要问题,明确了建立全球统一地壳运动参考基准的重要性和必要性. 2.建立了全球板块运动模型ITRFxxVEL和ITRFxxVEL,并和地学模型NNR-NUVEL1A以及以往的ITRF序列进行了深入比较,深入分析了彼此之间的一致性以及差异性,明确了差异性的主要原因,即与相应板块的测站较少、分布不均或者台站观测时间短对板块的约束不够等原因有关.讨论了构造板块总角动量的大小,13个板块的总角动量和不为零,说明ITRFxx和ITRFxx框架有可能不满足无整体旋转的要求；也有可能是由于台站选择的不同使得板块的总角动量之和不为零. 3.建立并优化了全球水平地壳运动参考基准,提出了建立平均热点参考基准（Medial-HotSpot Reference Datum）的方法及其约束准则.利用ITRFxx和ITRFxx的实测数据,分别建立了无整体旋转（NNR-no rotation）参考基准NNR-ITRFxx和NNR-ITRFxx；根据目前板块运动和热点之间相对运动的现状,提出了建立平均热点参考基准的方法及其相应的约束准则,并综合利用地学热点数据和ITRFxx的实测数据,建立了基于平均热点参考架的绝对板块运动模型MHS-NUVEL1A和MHS-ITRFxx. 4.针对NNR基准和HS基准之间的较差旋转给出了定量估计.结果表明,基于热点的参考基准得到的岩石圈整体旋转与地球物理学家根据板块受力模型计算的岩石圈整体旋转在量级和方向上都基本一致,说明平均热点参考基准可能更符合实际情况.基于热点的参考基准能够更加真实的反映地幔对流的实际情况,研究地幔对流和板块运动的地球物理学家更倾向于采用热点参考基准,而大地测量学家则倾向于采用NNR参考基准.因此,我们提出,将基于实测数据的平均热点参考基准MHS-ITRFxx作为地球物理工作者研究全球水平地壳运动的参考基准,将无整体旋转模型NNR-ITRFxx作为大地测量学者研究水平地壳运动的参考基准. 5.提出并建立了最优全球垂直地壳运动的参考基准.深入分析了影响地壳垂直运动的主要因素,包括冰期后地壳的回弹、地面沉降、各种潮汐的变化等,提出4种建立垂直地壳运动参考基准的方案,即SLR垂向运动基准、ICE-5G模型基准、赤道附近垂向速度约束为零基准和地壳均衡学说基准,并分别进行了推导、验证和比较.结果表明,SLR垂直运动基准地球物理意义明确、易于实现、便于应用,是最优的地壳垂直运动的参考基准,因此我们提出将ITRFxx框架下SLR技术实现的垂向运动作为全球垂直地壳运动的参考基准. 6. _地区的构造块体,分别提出了区域水平地壳运动和垂直运动参考基准的建立方案,并利用实测数据建立了中国地区的水平地壳形变模型.对于区域的水平地壳运动,提出将该形变区所依附板块的稳定主体作为该地区水平地壳形变研究的参考基准；对于区域的垂直地壳运动,提出将该区域的地壳垂直运动数据统一归算到最优的全球地壳垂直运动的参考基准上来,以建立一个与全球基准一致的该区域的地壳垂直运动速度场. 7.探讨并利用实测数据检测了固体地球的变化趋势,提出将全球的垂向运动归算到建立的SLR垂向基准上.系统分析了地球的非对称性变化现象,阐述了地球膨胀学说和地球压缩学说,并提出利用本文建立的最优全球垂直地壳运动参考基准,将全球的垂向速度都统一到该基准上,通过ITRFxx的数据研究地球的非对称性变化现象.结果表明地球半径的变化近似为(-0.1,0.2)mm/a,即在目前的1倍中误差范围内,还不能认为地球的半径发生了变化. 大陆动力学是当前固体地球科学研究的前沿领域之一,其核心问题是大陆构造变形及其动力学机制.天山是典型的大陆内部造山带,在新生*生了强烈的构造变形和显著的造山作用,是研究大陆动力学的理想天然实验室.同时,天山造山带也是重要的成矿带和著名的地震带,并且与其南北两侧的含油气盆地的形成和演化有密切关系.近些年来,在天山地区开展的地质学、地球物理学和地球动力学研究工作,深化了对天山造山带地球动力学的认识.但是,天山新生代变形和隆升的机制目前还存有争议.主要原因是：难以通过实验对所提出的地球动力学模型进行检验.为了深入理解天山新生代陆内造山的动力学机制,本文通过数值计算模拟的方法,对天山的构造变形和造山作用进行研究,取得的主要结论如下： (1)基于Fortran编程语言,编写了一套可以求解二维弹塑性接触问题的有限元程序.通过验证算例模型,将该程序计算结果与解析解以及ANSYS计算结果进行对比,检验了自编程序的准确性.通过应用算例模型,检验了自编程序解决问题的有效性,并利用该程序模拟了塔里木盆地天山接合地带的冲断构造. (2)采用接触单元模拟断层,对比断层滑动和地壳应力在连续模型和非连续模型中的差异,分析断层对地壳应力的影响.研究结果表明：非连续模型比连续模型能够更好地模拟断层的滑动；非连续模型避免了单纯使用软弱带模拟断层所导致的应力削弱现象；断层带的弹性模量、断层与区域主应力的夹角和交叉断层是影响地壳应力的重要因素；断层带的泊松比和平行断层对地壳应力的影响较弱. (3)利用接触模型描述断裂的不连续运动,模拟天山地区现今地壳运动和变形,探讨了天山具有区域差异性的地壳缩短变形的原因.研究结果表明：天山地区的地壳应力场以近N-S向挤压应力为主,导致地壳发生近N-S向缩短变形；天山地壳的缩短变形并不均匀,不同区域缩短变形的主方向也不完全一致：中部为近N-S向,往西偏为NNW-SSE向,往东偏为NE-SW向；塔里木盆地对天山的构造挤压作用由西向东逐渐减弱,导致天山发生由西向东逐渐减弱的缩短变形. (4)构建天山及其邻区地质单元岩石圈的三维热力学耦合模型,研究天山新生代陆内造山的动力学机制,分析重力引起的蠕变变形对山脉隆升的影响、造山隆升的驱动力、以及岩石圈流变学结构对构造变形的作用.研究结果表明：模型表面隆升的样式与天山的真实地形相一致,说明帕米尔和塔里木块体的构造推挤可以导致天山显著隆升；相比于南北两侧稳定块体,天山的岩石圈流变学强度明显较弱；重力引起的蠕变变形对山脉隆升的过程和高度有重要影响.当受到由帕米尔和塔里木块体的向北推进而形成的构造挤压作用时,强度较弱的天山岩石圈容易发生变形,并吸收更多缩短量,导致地壳增厚以及相应的山脉隆升. (5)以天山及其邻区地质单元岩石圈的三维模型为基础,对比模型在帕米尔和塔里木块体的挤压作用下的变形,研究了二者的构造推挤对天山陆内造山的控制作用.研究结果表明：帕米尔和塔里木块体的单独推挤,分别只能导致天山西段(约76,E以西)和中、东段(约76,E以东)发生地壳缩短和山体隆升；只有在二者的共同推挤下,整个天山才会发生与实际相一致的构造变形.天山新生代构造变形是帕米尔和塔里木块体的共同挤压作用的结果,二者分别对天山西段(约76,E以西)和中、东段(约76,E以东)的变形和隆升起主要作用. 碳酸盐岩是世界上最重要的油气勘探开发领域,约占全球储产量的一半.多年的勘探开发和综合研究认为,塔里木盆地下古生界奥陶-寒武系发育的海相碳酸盐岩储层分布面积广、构造范围大、油源充足,具备良好的石油地质基础,是塔里木盆地台盆区油气勘探最重要的层系,勘探潜力巨大.塔中地区是塔里木盆地海相碳酸盐岩油气勘探的重点区块之一.顺西区块卡塔克I号坡折带西段顺2井与顺6井钻遇上奥陶统良里塔格组礁滩相储层,见良好的油气显示,卡1区块中1井和古城区块古隆2井分别于下奥陶统鹰山组和中奥陶统一间房组获得工业气流,展示了塔中地区非I号坡折带主体区域广阔的勘探前景,但目前其油气勘探程度、研究程度还远远不够,针对其进行综合性研究有利于扩宽对塔中地区的油气勘探思路,并具有重要的现实意义. 论文以碳酸盐岩储层地质学和地球物理学为理论基础,通过工区内已钻井详细描述了塔中I号坡折带非主体构造区域奥陶系碳酸盐岩储层物性、孔隙结构、储集空间类型和地球物理学特征,系统分析了碳酸盐岩储层发育的主控因素,指出研究区碳酸盐岩储集体类型的多样性,宏观上将其分为礁滩型和岩溶型,微观上分为孔洞型、裂缝型和裂缝-孔洞型,该区储层具有低孔、低渗、非均质性强的特征,沉积相带、成岩作用、构造作用是储层发育的主控因素. 以塔里木盆地塔中地区(其中顺西、卡1、古城工区为主要研究区域)上奥陶统良里塔格组礁滩复合体储层和下奥陶统鹰山组岩溶储层及中奥陶统一间房组缝洞型储层为研究目标,论文在岩石物理学、地球物理学、地震储层预测等多学科理论指导下,综合利用地质、测井、地震等相关资料,在沉积、构造分析的研究成果基础上,开展有利岩性展布规律研究,建立不同类型储集体成因模式,开展精细构造解释和断层组合,开展古地貌分析和地震相划分,进行礁滩体沉积相预测,岩溶古地貌划分与有利岩溶发育区预测,开展多地震属性提取并进行主成分分析,优选有效属性,进行叠后地震-测井联合波阻抗反演,开展以相干、相似体、体曲率属性为主的多尺度裂缝识别技术预测断裂/微断裂发育区,应用三维可视化进行储层空间描述,利用上述方法进行地震储层综合评价,确定有利勘探区域,提供钻探目标.通过在研究区的储层预测新技术、新方法的应用性研究,总结碳酸盐岩储层预测配套技术系列,逐步实现储层描述的定量化.综合上述技术方法取得的成果将其预测的有利区带叠合成图,把研究区内储层划分为三类,每个工区的主要划分依据和标准根据其储集体类型的不同有所侧重.对比总结了塔中研究区各个工区碳酸盐岩储层的地震属性特征和技术方法的适用性,为塔中地区碳酸盐岩储层预测研究提供了理论支持和技术支撑.通过对塔里木盆地塔中研究区块的综合研究,验证了非塔中I号坡折带主体构造区域奥陶系海相碳酸盐岩储层勘探的有利前景,拓展了塔中地区油气勘探的深度和范围.该研究取得了较好的成效,初步形成了一套碳酸盐岩储层地震预测技术及配套工作流程,可为类似地区的研究工作提供重要借鉴和参考. 积分方程法是地球物理学中电磁场三维数值模拟的一种常见而有效的方法,但目前该方法的应用主要还是集中于各向同性地层,本文的主要目的是研究开发在各向异性地层条件下电磁场三维数值模拟的积分方程算法,并考察分析各向异性对三维电磁响应的影响特征和规律. 鉴于并矢Green函数在积分方程算法中的关键作用,本文首先讨论了水平层状各向异性介质中的并矢Green函数理论.利用传输线原理推导出水平层状各向异性介质中频率域并矢Green函数的解析式,并借助于Fourier逆变换得到了空间域并矢Green函数的Sommerfeld积分表达式.为了提高Sommerfeld积分的计算效率,本文提出了一种利用高阶窗函数结合连分式展开来计算该积分的快速算法. 文中第三章给出了各向异性地层中电磁场三维数值模拟的积分方程算法基本原理.采用等效体积单