[發明專利]一種基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法

在審

• 申請號: 202211266143.8
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115587488A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 張剛;王緒本;馬妤;唐瑀書;涂方洲;代森
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：采集大地電磁測深數據，將原始時間序列數據經傅里葉變換、頻譜篩選和Robust阻抗張量估算之后，獲得連續的測深曲線，利用相位張量分解獲得研究區的定性參數，建立研究區深部三維電性結構模型；

步驟2：基于上地幔巖礦石的高溫高壓電導率實驗得出的巖石電導率與其溫度的關系，分別考慮上地幔處于固態混合體系以及固態-熔融態混合體系的總電導率與溫度的關系，引入熔融百分含量、溫度與上地幔電導率的定量關系，從而建立上地幔總電導率與溫度、巖石熔融百分含量的定量關系模型；

步驟3：根據建立的上地幔總電導率與溫度、熔融百分含量的定量關系模型，帶入實際大地電磁測得的電導率數據，計算出上地幔尺度范圍內的巖石熔融百分含量和溫度，建立勘探區深部熱結構模型，實現對研究區上地幔尺度范圍內熔融百分含量及其所對應溫度的定量化估計。

2.根據權利要求1所述的基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

步驟2.1：根據研究區實際地質情況，確定研究區Moho面深度以及含水量值C_w；并根據實際情況設定含水量的不同取值；

步驟2.2：由設定的含水量值以及上地幔深度值，得出溫度T與關于熔融百分含量V的關系表達式，并求解出對應的固相線溫度T_solidus和二輝橄欖巖熔融體溫度

T_solidus＝A₁+A₂P+A₃P²

P＝(3.5/110)×(depth-40)+1

式中，V為需要求解的熔融百分含量，作為未知數用于表征溫度T；P為上地幔不同深度對應的壓強；depth為上地幔深度，取值為研究區Moho面深度；為含水重量百分比，為研究區含水量C_w；為水在固態上地幔和熔融體間的分配系數；為液相中水的質量分數；A₁、A₂、A₃為決定固相線溫度T_solidus的常數，B₁、B₂、B₃為決定二輝橄欖巖熔融體溫度的常數；β1為熔化函數的指數；為熔體中的含水量引起的固相線溫度下降；K、γ均為的決定因子；

步驟2.3：利用巖石電導率公式及上地幔固態混合體系對應的HS邊界條件，根據求解出的固相線溫度T_solidus，求出邊界條件下限值σ_HS-，即作為上地幔固態電導率σ_solid的值；

式中，σ_ol為橄欖石電導率，σ_Grt為石榴子石電導率，σ_Opx為斜方輝石電導率，σ_Cpx為單斜輝石電導率；R為理想氣體常數；為含水量C_w的r次方；v_i為四種巖石在混合體系中的占比；σi四種巖石的電導率；溫度T采用固相線溫度T_solidus，k為玻爾茲曼常數；σ_0i、σ_0h、σ_0p均為指前因子；H_i、H_h、H_p均為活化焓，其中H_p在很低的水濃度下質子傳導的活化焓；α為幾何因子；r為常量；V₁、V₂為摩爾體積；計算邊界下限值時，σ_max，min對應四種巖石中電導率的最小值；

步驟2.4：當上地幔為固態-熔融態混合體系時，溫度T采用步驟2.2中求解的二輝橄欖巖熔融體溫度求出上地幔熔融體部分電導率σ_melt：

式中，為揮發的活化能，為揮發分的重量百分比，在上地幔深度范圍內取值為上地幔體系中熔融部分水的占比；R為理想氣體常數；a、b、c、d、e均為常數；為指前因子。

3.根據權利要求2所述的基于電性結構模型的深部物質熱狀態定量估算方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟3.1：將固態電導率σ_solid、熔融體部分電導率σ_melt，以及實測大地電磁電導率數據作為邊界條件上限值σ_HS+帶入固態熔融態混合體系HS邊界公式，從而算出熔融百分含量V：

步驟3.2：根據得出的熔融百分含量V，以及溫度T的關于熔融百分含量V的關系表達式，直接計算出該熔融百分含量對應的溫度T。