南极布兰斯菲尔德海峡船测重力资料处理及区域重力场特征

摘要

南极大陆及周边海域是目前国际资源调查与环境变化研究的热点地区。通过海洋地球物理考察与评价，探测南极周围陆架上的地层分布特点，可以解译记录在地层中的以前南极环境变化的信息。海洋重力测量作为海洋地球物理调查的基本方法之一，对于研究南极周边海域的地质构造特征与演化，进而指导海域资源调查与全球变化研究等具有重要意义。我国自1984年首次在南极半岛布兰斯菲尔德海峡开展海洋重力调查以来，已先后开展了31个航次的南极考察，在南极半岛布兰斯菲尔德海峡、普利兹湾等海域积累了丰富的资料。然而，由于受海冰、风浪、定位精度等多重因素影响，且存在仪器类型不统一等问题，产生的偶然误差和系统误差相对较大。
　　本论文基于我国在南极半岛布兰斯菲尔德海峡的实测数据，结合国际公开数据，依次采用精度控制、最小二乘平差、船测数据融合、重力场与构造分析等方法，总结出了一套适于极区海域船测重力数据处理的方法流程，研究显示：依次采用逐点分析、最小二乘滤波、交叉耦合改正分析及厄特渥斯改正值再校正等方法处理，可达到在数据处理过程中控制精度的目标。
　　本论文利用研究区数据融合结果系统分析了南极布兰斯菲尔德海峡的重力场特征，基于改良的艾里模型，反演计算莫霍面的深度，并进行均衡改正获得均衡重力异常及均衡残余异常。结合收集的地震剖面资料分析了区域构造特征，研究表明：
　　（1）布兰斯菲尔德海峡空间重力异常呈条带状分布，走向总体与地形相近，异常场被欺骗岛和布里奇曼岛分为3个区域，同时被北北西走向的构造线及海底火山隔开，在中部海槽形成多个异常低值圈闭。
　　（2）海峡内的布格重力异常由两侧向中间为升高的异常，大致在坡折处形成异常场值为100×10-5m/s2的分界线，在中部次海槽和东部次海槽海山处形成两个异常高值圈闭，异常值最高为150×10-5m/s2。此外，在陆坡区形成多个圈闭异常。
　　（3）布兰斯菲尔德海峡内海岛之间莫霍面深度的连续性被后期的海底火山活动和断裂构造隔断，与研究区南北分带，东西分块的构造格局相对应。莫霍面深度以弧后扩张中心为最低值，向南设得兰群岛和南极半岛两个方向递增，数值从12km递增至陆坡位置的24km。
　　（4）布兰斯菲尔德海峡弧后扩张中心区域更趋于均衡平衡的状态。研究区中部次海槽均衡残余异常高值出现在海底火山位置，异常场主要以60×10-5m/s2为主。

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第一章 前言

1.1 论文目的及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 数据来源

1.4 论文主要内容与研究路线

第二章 研究区概况

2.1 自然地理概况

2.2 海底地形地貌

2.3 区域构造特征

第三章 布兰斯菲尔德海峡船测重力资料的采集与处理

3.1 现场数据采集及整理

3.2 数据预处理

3.3 数据平滑

3.4 交叉耦合改正误差分析

3.5 厄特渥斯改正值再校正

3.6 空间重力异常计算

第四章 布兰斯菲尔德海峡船测重力资料的综合平差

4.1 最小二乘平差基本原理

4.2 航次数据平差处理

4.3 综合数据平差

第五章 区域重力场特征

5.1 绘制参数与空间重力异常分析

5.2 布格异常改正及异常分析

5.3 重力场分区特征

5.4 均衡改正及异常分析

5.5 典型剖面解析

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

附录

致谢

作者简历及硕士期间的主要研究成果