应用聚类分析算法研究东北地区电性岩石圈结构

论文摘要

大地电磁测深法可获得中国东北地区的深部导电信息,为研究岩石圈结构和厚度提供重要依据,可以帮助认识东北地区的构造演化历史、火山地震活动以及深部动力机制等问题。针对大地电磁三维反演结果光滑连续性变化导致的边界不清晰问题,通过使用非监督的聚类方法分析东北地区大地电磁三维反演结果,提高对岩性与构造边界的刻画能力,进而提高对中国东北地区岩石圈结构的认识。对基本覆盖中国东北地区的82个长周期大地电磁测深点得到的有效阻抗张量信息,通过高斯-牛顿三维反演计算,得到东北地区可靠的深度400km以上的三维电导率模型。根据东北地区反演模型电阻率值的分布和各种聚类分析方法的特点,本文选择使用K均值聚类方法对反演模型电阻率值进行聚类分析。在K均值聚类分析过程中,采用了RS指数指导选择聚类数目,Kaufman法进行中心初始化并最终得到有效的模型聚类结果。本文通过分析三维电导率模型及反演模型的K均值聚类结果,研究东北地区岩石圈厚度和结构特征。根据聚类分析结果,中国东北地区岩石圈底部聚类电阻率大约为339Ωm,其中松辽盆地岩石圈最薄,约60km;大兴安岭地区最厚,约150km;佳木斯地体厚度约为100km;而长白山地区岩石圈厚度不易确定,可能受新生代构造活动影响,电阻率明显减小。研究结果表明,中国东北地区岩石圈结构变化复杂,不同区域电性结构差异明显。其中大兴安岭地区岩石圈整体表现为高阻特征,高阻层连续且厚度大,反映出兴安地块岩石圈结构相对比较稳定。松辽盆地岩石圈发生过减薄作用,结构复杂、厚度小,在上中地壳以中低阻特征为主,在岩石圈下部呈现高阻特征且底界面变化大。岩石圈下方向上存在多个高导体,推测为松辽盆地岩石圈发生拆沉作用而引发的软流圈地幔上涌热物质。佳木斯地块岩石圈具有分层结构,地壳以低中阻特征为主,岩石圈地幔表现高阻特征并向西俯冲至松嫩地块下方。聚类分析算法通过对大地电磁三维反演结果中的地质构造进行有效地识别和归类,提高了对大地电磁反演结果和东北地区岩石圈电性结构的认识。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文主要内容
• 第2章 大地电磁测深法基本理论
•   2.1 方法概述
•   2.2 大地电磁测深法基本原理
•     2.2.1 麦克斯韦方程组
•     2.2.2 大地电磁转换函数
•     2.2.3 大地电磁阻抗张量
•   2.3 大地电磁测深数据处理
•   2.4 大地电磁测深反演方法
•   2.5 本章小结
• 第3章 聚类分析算法简述
•   3.1 聚类算法概述
•   3.2 K均值聚类
•     3.2.1 基本思想
•     3.2.2 基本流程
•     3.2.3 关键参数
•   3.3 本章小结
• 第4章 东北地区大地电磁数据采集、处理与反演
•   4.1 区域地质概况
•   4.2 东北地区大地电磁数据采集
•   4.3 东北地区大地电磁数据处理及分析
•     4.3.1 数据处理
•     4.3.2 数据分析
•   4.4 东北地区大地电磁数据三维反演
•   4.5 本章小结
• 第5章 东北地区岩石圈电性结构
•   5.1 东北地区岩石圈电性结构
•     5.1.1 纵向电性结构分析
•     5.1.2 横向电性结构分析
•   5.2 东北地区三维反演模型聚类分析
•     5.2.1 聚类分析思路
•     5.2.2 反演模型聚类分析
•   5.3 讨论
•     5.3.1 聚类结果研究岩石圈厚度
•     5.3.2 岩石圈内部结构
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 本文结论
•   6.2 建议
• 参考文献
• 附录 大地电磁反演模型K均值聚类程序及使用说明
• 作者简介及科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄颖

导师: 翁爱华

关键词: 大地电磁测深,东北地区,聚类分析,岩石圈,电性结构

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 吉林大学

分类号: P631.325

总页数: 74

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