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Magnetized magma intrusions being sources of a weak and a strong lunar magnetic anomaly revealed by 3D distribution of magnetization

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Earth and Planetary Physics 2024年第5期8卷 711-727页

作者： HongYi Wang Shuo yao ZeLin Li Liang Hui Guo Jing Yang changli yao Yuan Fang ZhaoJin Rong School of Geophysics and Information Technology Research Center of Lunar and Planetary Remote Sensing Exploration China University of Geosciences (Beijing) Key Laboratory of Intraplate Volcanoes and Earthquakes (China University of Geosciences Beijing) Ministry of Education Hebei University of Engineering Key Laboratory of Earth and Planetary Physics Institute of Geology and Geophysics Chinese Academy of Sciences

In this work, we aim to investigate the origin of the magnetic carriers in the lunar crust and the intensity of the ancient dynamo field. The magnetization and depth range of magnetic carriers are studied under a weak and a strong magnetic anomaly in Mare Tranquillitatis and in Oceanus Procellarum, respectively, where the surface ages are 3.6 and 3.3 billion years. A sophisticated threedimensional amplitude inversion software program from a geophysical survey is used to reconstruct the distributions of magnetization in the lunar crust. Because no globally measured surface magnetic field exists for the Moon, a crustal magnetic anomaly model with a grid resolution of 0.2° is used. The depth range of the magnetic source is fixed by the boundary identified by a relative criterion, which is 20%of the recovered maximum magnetization. The central burial depths of the magnetic carriers are approximately 15 km and 25 km under Reiner Gamma and Mare Tranquillitatis, respectively. The volumes of the two magnetic sources are at scales of 104 and 105 km3,respectively. The aforementioned differences may imply a hotter crust under Reiner Gamma than Mare Tranquillitatis by 3.3 billion *** results support the view that the magma intrusions magnetized by an ancient magnetic field could be the origin of magnetic anomalies under Reiner Gamma and Mare Tranquillitatis. Compared with previous works, the maximum magnetization of 3 A/m under Reiner Gamma supports the intensity of the field being several microteslas.

关键词： lunar magnetic anomaly 3D distribution of magnetization Reiner Gamma Mare Tranquillitatis

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A Study on Parallel Computation Based on 3D Forward Algorithm of Gravity

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International Journal of Geosciences 2017年第9期8卷 1073-1079页

作者： Mao Wang Yuanman Zheng changli yao School of Geophysics and Geoinformation Technology China University of Geosciences Beijing China

Interpretation of geophysical material is the prospecting method. Interpretation of Gravity-megnetic data is based on data processing and inversion. When the grid is divided into several million cells, the computing task is heavy and time-consuming. In order to increase efficiency of the 3D forward modeling, the paper will adopt MPI parallel algorithm and the several processes will deal with data in the method. Finally, we can gather the result. Through comparing the result of sequence algorithm with the result of MPI parallel algorithm, we can see the result is the same. When the number of processes is 2 to 8, the speed-up ratio is 1.97 to 5. The MPI parallel algorithm is very efficient.

关键词： Gravity 3D Forward Modeling Parallel Algorithm MPI

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Recognition of Gas Hydrate Using AVO-Attribute Crossplots Based on the Porous Medium Theory

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Applied Geophysics 2005年第1期2卷 7-13,i001页

作者： ZhangYuwen LiuXuewei yaochangli Geo-detectionLaboratory MinistryofEducationChinaUniversityofGeosciencesBeijing100083China

Gas hydrate is gradually considered as a potential energy resource. The presence of gas hydrate is commonly inferred from the appearance of “bottom simulating reflector”(BSR) on seismic section. Understanding the properties of hydrate-bearing sediments and studying the AVO characteristics of BSR are of great significance. Although more and more domestic and international studies have been conducted on the subjects mentioned above, they are still in the primary stage and need a long way to go to be appled in practice, especially in the field of gas hydrate. Aiming at the identification of gas hydrate, we studied the characteristics of the AVO attributes based on the Biot's theory when the sediments were bearing gas hydrate or free gas. The AVO attribute crossplots obtained from seismic sections with the forward simulation by means of staggered-grid finite-difference were compared with that of theoretic models. The coincidence shows that utilization of AVO attribute crossplots is an effective way to recognize gas hydrate and free gas.

关键词：天然气水合物多孔渗水 AVO-属性交叉塑性介质海底矿产

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基于阻尼最小二乘法的位场欧拉反演方法

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地球物理学报 2019年第10期62卷 3710-3722页

作者：刘强姚长利郑元满地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学(北京)

欧拉反演方法是一种常用的估算场源位置的位场反演方法.在欧拉反演方法中如何获得稳定的解是一个还没有得到很好解决的难题,场源异常相互叠加干扰使反演系数矩阵极易奇异是造成反演结果发散的主要原因.我们基于阻尼最小二乘法对欧拉反... 详细信息

欧拉反演方法是一种常用的估算场源位置的位场反演方法.在欧拉反演方法中如何获得稳定的解是一个还没有得到很好解决的难题,场源异常相互叠加干扰使反演系数矩阵极易奇异是造成反演结果发散的主要原因.我们基于阻尼最小二乘法对欧拉反演进行了进一步的分析研究,试图提高反演结果聚集度,获得可靠的反演结果.经过研究发现,阻尼因子的选取、系数矩阵的特征值、坐标系原点的位置设置等因素都会影响反演结果.阻尼系数大小与反演结果向原点压缩的程度呈正相关关系;系数矩阵特征值的大小与反演结果向原点压缩的程度呈负相关关系;并且特征值较小的系数矩阵对应的反演结果对坐标原点的位置变化较敏感.当阻尼系数确定后,采取变换坐标参考点的方法可以获得发散性小、稳定性好的反演结果,据此我们提出了变坐标系筛选方法.为了进一步地缩小反演结果的分布范围,我们根据反演结果与窗口中心点的空间关系对反演结果进行再次筛选.模型实验表明,阻尼最小二乘法欧拉反演方法和变坐标系筛选方法简单易行,可以明显地改善反演效果,增强反演结果的聚集程度.

关键词：欧拉反演矩阵奇异性阻尼最小二乘法变坐标系

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磁异常揭示的峨眉山大火成岩省的深部结构

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地球物理学报 2019年第4期62卷 1394-1404页

作者：王婕姚长利李泽林中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083

峨眉山大火成岩省位于中国西南部,在晚二叠纪约260 Ma喷发出巨量的大陆溢流型玄武岩.对于大火成岩省的岩浆喷发,在地下必定有一个相应的大规模岩浆聚集和运移系统.地球物理方法是探测岩石圈内部的有效方式.峨眉山大火成岩省为镁铁质岩... 详细信息

峨眉山大火成岩省位于中国西南部,在晚二叠纪约260 Ma喷发出巨量的大陆溢流型玄武岩.对于大火成岩省的岩浆喷发,在地下必定有一个相应的大规模岩浆聚集和运移系统.地球物理方法是探测岩石圈内部的有效方式.峨眉山大火成岩省为镁铁质岩浆喷发,由于镁铁质-超镁铁质岩石一般具有强磁性,因此,在喷发结束之后,地下岩浆系统如果被镁铁质岩浆填充,冷却固化成为岩石圈的一部分,很有可能会引起磁异常.本文使用区域磁异常数据来对峨眉山大火成岩省的深部构造进行研究.该区域的磁异常由一系列离散的异常组成,通过3D磁化率反演可以得到磁性体的空间分布.由于磁异常中具有明显的剩磁,直接使用经典的反演方法会有较大误差,我们首先将磁异常转换为弱敏感于磁化方向的磁异常模量,再使用模量数据进行3D反演,得到地下空间内磁异常源的分布.经过分析认为这些离散分布的磁异常源反映了岩石圈内部的镁铁质-超镁铁质侵入体.侵入体的位置可能反映了底侵和内侵的镁铁质岩浆固化形成的侵入体,代表镁铁质岩浆房位置或者岩浆运移的主要通道.

关键词：磁异常峨眉山大火成岩省底侵剩磁 3D反演

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Computation of Magnetic Anomalies and Gradients for Spatial Arbitrary Posture Regular Body

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Journal of Earth Science 2009年第6期20卷 995-1002页

作者：洪东明姚长利郑元满郭伟骆遥 Key Laboratory of Geo-detection (China University of Geosciences Beijing)Ministry of Education Beijing 100083 China School of Geophysics and Information Technology China University of GeosciencesBeijing Key Laboratory of Geo-detection (China University of Geosciences Beijing) Ministry of Education Beijing 100083 China China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources

In the interaction computation for 3D gravity and magnetic anomalies due to arbitrarily shaped homogenous magnetized polyhedron model composed of triangular facets, there are many difficult points, such as mass computing, absence of a mature computer technique in 3D geological body modeling, inconvenient human-computer interaction, hard program coding, etc.. Based on the formulae of the magnetic field due to horizontal regular bodies, and by applying forward theory with the three-dimensional Cartesian coordinate system transformation, the forward problems of magnetic anomalies and gradient tensors for arbitrary slantwise regular bodies were solved. It is shown that the magnetic calculating expressions of the arbitrary posture regular body are corrected by comparing results with the homogeneous polyhedral body model outcome data. Furthermore, in the same condition, the former significantly reduced forward time. Applying a new forward method of regular body expressions in arbitrary posture, developed software for interaction computation between the 3D geological body model and magnetic field has advantages of fast calculation speed, easy manipulation, etc..

关键词： regular magnetic body spatial posture coordinate system transformation transformation matrix forward calculation.

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基于L_p范数稀疏优化算法的重力三维反演

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地球物理学报 2019年第10期62卷 3699-3709页

作者：李泽林姚长利郑元满地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学(北京)

三维密度反演已经成为重力数据定量解释的常规方法,但由于重力数据本身并没有深度分辨率,为了减少由此引起的重力反演的非唯一性,常用的手段是引入额外的先验信息.本文提出了一种重力三维稀疏反演(以下简称稀疏反演)方法,该方法通过求... 详细信息

三维密度反演已经成为重力数据定量解释的常规方法,但由于重力数据本身并没有深度分辨率,为了减少由此引起的重力反演的非唯一性,常用的手段是引入额外的先验信息.本文提出了一种重力三维稀疏反演(以下简称稀疏反演)方法,该方法通过求解物性上下界约束时的Lp范数(0≤p≤1)稀疏优化问题,来获得具有尖锐边界的解.与传统的L2范数反演方法相比,稀疏反演方法可以更加有效地利用已知的物性信息,获得深度分辨率更高的反演结果.此外,我们也分析了稀疏反演方法与二值、三值反演算法的等价性以及在实际应用中需要注意的问题.最后,通过模型试验以及矿区实测数据反演验证了稀疏反演方法的有效性.

关键词：三维重力反演稀疏 Lp范数物性信息

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井地磁异常模量联合反演

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地球物理学报 2018年第12期61卷 4942-4953页

作者：李泽林姚长利郑元满中国地质大学(北京) 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083

三维反演是磁测数据定量解释的重要方法,在金属矿勘探中扮演着重要的角色.但是在实际矿区的应用中,传统的磁总场异常反演方法依然存在两个问题:一是地面磁异常反演的深度分辨率较低,深部场源体的成像效果差;二是金属矿中可能包含强剩磁... 详细信息

三维反演是磁测数据定量解释的重要方法,在金属矿勘探中扮演着重要的角色.但是在实际矿区的应用中,传统的磁总场异常反演方法依然存在两个问题:一是地面磁异常反演的深度分辨率较低,深部场源体的成像效果差;二是金属矿中可能包含强剩磁,反演结果可能是完全错误的.尽管前人对上述两个问题分别进行了广泛的研究,但尚未尝试同时解决这两个问题.本文在前人研究的基础上,提出了一种井地磁异常模量联合反演方法,该方法需要的控制参数少,无需加入额外的地质信息,且可用于多场源复杂磁异常的反演,具有较强的适用性.本文方法首先将地面和井中磁异常转化为模量数据,然后利用基于核函数或距离的加权函数将井地模量数据结合起来,使得该方法适用于联合反演.我们利用井地多种异常参量进行反演的模型试验表明,在强剩磁存在时,本文方法的效果优于其他方法,在减少剩磁影响的同时,也改善了深部成像效果,具有良好的应用前景.

关键词：联合反演井中磁测剩磁磁异常模量

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重磁处理解释系统软件设计与关键实现技术

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地球物理学报 2019年第10期62卷 3744-3759页

作者：郑元满姚长利李泽林刘强地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学(北京)

重磁探测是金属矿勘探的主要手段之一,其处理和解释方法技术已得到很大的发展,研发与其相适应的重磁软件是重要的研究课题.在国家863课题的支持下,我们设计并研发了重磁处理解释集成化软件系统.在分析国内外现有软件不足的基础上,我们... 详细信息

重磁探测是金属矿勘探的主要手段之一,其处理和解释方法技术已得到很大的发展,研发与其相适应的重磁软件是重要的研究课题.在国家863课题的支持下,我们设计并研发了重磁处理解释集成化软件系统.在分析国内外现有软件不足的基础上,我们对重磁软件系统所应具有的操作行为进行了针对性的设计,提出了具有特色的功能设计思路,并进行了针对性的研发实现.为满足深部矿产资源勘探需求和精细化解释需要,提出了更加具有针对性的软件设计解决方案,研发了特色的处理解释模块,核心突出软件的实时可视化和协同交互操作,使软件系统能高效地服务于使用者的目标任务.在优化改进处理、正反演算法的基础上,提出多核并行化方案并实现,提高了软件整体运行速度.最终形成了将数据管理、数据可视化、数据处理及解释有机结合的特色软件系统,为金属矿探测提供了一个高效、有力的工具.

关键词：重磁处理解释软件系统设计实时可视化协同交互并行化

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海洋磁测日变校正的纬度改正方法研究

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地球物理学报 2020年第8期63卷 3025-3036页

作者：潘星辰姚长利郑元满石磊张素琴中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国地震局地球物理研究所北京100081

目前,在远海开阔性海域磁测中,尚难以有效设立日变站,致使日变改正仍存在着困难.本文利用地磁台站实测资料对地磁日变的纬度分布特征进行研究,发现日变值随纬度变化具有由Sq电流中心向南北两侧递增的规律,且二者之间的关系可用二次函数... 详细信息

目前,在远海开阔性海域磁测中,尚难以有效设立日变站,致使日变改正仍存在着困难.本文利用地磁台站实测资料对地磁日变的纬度分布特征进行研究,发现日变值随纬度变化具有由Sq电流中心向南北两侧递增的规律,且二者之间的关系可用二次函数近似描述。以此规律为基础我们建立了纬度改正方法,该方法以经度链为基站,利用基站数据得到日变值与磁纬度的拟合函数以进行纬度改正,再调整时差作为经度校正即得到计算站的日变值.实测数据计算结果表明,相较于加权平均法,此方法在远距离(经度差达40°)仍能保持较高的校正精度(<4 nT),因而能更好地适用于远海磁测.

关键词：日变校正海洋磁测纬度改正

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