[发明专利]一种基于变密度的地壳厚度重力反演方法

说明书

本发明公开了一种基于变密度的地壳厚度重力反演方法，获取覆盖全球的空间分辨率为1°×1°的地壳模型CRUST 1.0地壳厚度和密度数据以及上地幔密度数据；根据地壳模型CRUST 1.0的上、中、下地壳密度和厚度以及上地幔密度数据建立随水平位置变化的壳幔密度差；由布格重力异常获得莫霍面起伏变化引起的重力异常；由莫霍面起伏变化引起的重力异常反演莫霍面深度并得到地壳厚度。与现有技术相比，本发明利用已公开的资料作为基础，建立实用的壳幔密度模型，技术上容易实现，并且反演结果更符合实际地质特征，准确度更高。

技术领域

本发明涉及地球科学领域，特别是一种基于变密度的地壳厚度重力反演方法。

背景技术

地球重力场的变化与自地表附近至地球深部的物质密度分布不均匀有关，而物质密度分布是地球系统结构和变化的反映，因此，观测地球重力场并研究地下物质密度分布不均匀引起的重力变化(即重力异常)，对了解地球圈层结构、地球动力学过程、资源和环境变化具有重要科学意义。此外，重力观测简单、数据采集方便，相对而言，重力勘探具有经济、勘探深度大以及快速获得面积上信息等优点，因此得到了广泛的应用。

重力异常反演对于深部构造研究、资源能源调查以及地震预测研究等具有重要的价值。根据计算参数的。不同，重力异常反演分为物性反演和形体反演。前者反演地下空间各离散单元的密度，由密度分布确定场源体的实际分布；后者是在给定密度的基础上，反演地下空间剖分单元的特征点坐标，以得到地质体上下界面的起伏形态。近年来，利用重力异常反演莫霍面深度以进一步得到地壳厚度已成为重力反演的主要研究内容。

利用重力异常反演莫霍面深度及地壳厚度时，地壳与地幔的密度差是一个关键参数。目前，大多学者采用常密度模式进行反演。刘祖惠等(1983年)在利用重力异常反演南海海域莫霍面深度时，地壳平均密度取2.67g/cm³，上地幔物质取3.27g/cm³，即壳幔密度差为-0.6g/cm³。徐德琼和蒋家祯(1989年)取地壳平均密度为2.73g/cm³(壳幔密度差为-0.54g/cm³)反演了南海中北部莫霍面深度，Tsai et al.(2005年)在反演南海北部莫霍面时取地壳和上地幔的平均密度分别为2.84g/cm³和3.28g/cm³，壳幔密度差为-0.44g/cm³，李淑玲等(2012年)和Guan et al.(2016年)亦采用了这一密度值分别反演了南海莫霍面深度以及东海和南海及其邻区的莫霍面深度，而郝天珧等(2008年)取壳幔密度差为-0.30g/cm³反演了南海东北部莫霍面深度。随后，诸多学者在反演莫霍面深度时，大多取壳幔密度差为-0.50g/cm³(刘建华，1993年；Wang et al.,2017年；吴招才等，2017年；Unnikrishnan etal.,2018年)，区别仅在于地壳平均密度和上地幔平均密度取值不同，如刘建华(1993年)取地壳和上地幔的平均密度分别为2.82g/cm³和3.32g/cm³，Unnikrishnan et al.(2018年)取地壳和上地幔的平均密度分别为2.80g/cm³和3.30g/cm³。除以上数值外，Trungetal.(2004年)在反演南海莫霍面深度时取壳幔密度差为-0.40g/cm³，韩波等(2014年)亦选取密度差为-0.40g/cm³反演了台湾及邻区莫霍面深度。Liand Wang(2016年)根据选取壳幔密度差为-0.32g/cm³反演了亚洲东部及东南部地区的莫霍面深度。