三维地壳结构数据库设计及模型构建——以青藏高原东北缘地震层析成像数据为例

通过对青藏高原东北缘地震层析成像数据的分析与研究,结合现今地学三维建模技术和软件,详细阐述了基于ArcGIS的MultiPatch数据格式的地壳三维数据库及建立的青藏高原东北缘三维地壳结构实体(Solid)模型的主要技术思路和实现过程.重点讨论了地学三维建模理论、地震层析成像数据的存储方法和三维模型建立的技术路线,总结出由基础数据到青藏高原东北缘三维地壳结构模型的技术处理方法.     

三维地震属性技术在湖区的应用效果

微山湖湖区表层地震地质条件十分复杂,芦苇丛生,三维地震勘探野外数据采集采用自行研制的钻井平台加套管护壁的成孔工艺,沼泽检波器加上加长尾椎,提高了检波器的耦合效果,获取了高信噪比的三维地震数据。资料解释应用了三维可视化、相干数据体、地震属性技术进行三维构造精细化解释,明显提高了地震解释识别地下小地质构造及地震异常体的能力,它完善和发展了三维高分辨率地震勘探技术,扩大了地震勘探的应用范围,为解决煤矿开采阶段所遇到的构造、煤层等地质问题提供了一种综合应用的解释方法,在湖区的勘探开发中,取得了明显的地震地质效果。     

基于数据规则化和稀疏反演的三维表面多次波压制方法

表面多次波是海洋地震勘探中的主要问题.目前,二维数据驱动的表面多次波压制技术(SRME)已经比较成熟,并且已经成为工业界压制海洋表面多次波的主流方法.但是由于二维SRME算法没有考虑横测线方向上多次波的贡献,导致在处理实际三维海洋资料时存在比较大的误差.将二维SRME算法扩展到三维空间后可以得到三维SRME算法,但是由于目前实际采集的三维海洋资料的观测系统存在拖缆漂移,而且横测线方向采样过于稀疏,直接应用三维SRME算法无法准确预测表面多次波.本文提出的通过数据规则化配合稀疏反演的三维表面多次波压制方法能够解决这种实际资料和三维SRME算法之间的矛盾.本文通过研究数据规则化与反规则化技术,使得数据分布满足三维SRME的要求;通过研究稀疏反演技术,有效解决了横测线方向采样稀疏对于多次波预测的影响,三维实际海洋资料的应用结果验证了方法的有效性和可行性.     

汶川地震发震构造带过WSFD-2钻井深反射地震数据3-D处理技术研究

2008年5月12日汶川发生里氏8.0级地震的发震机制与龙门山断裂带的构造特征紧密相关,应用反射地震探测方法精细探测发震构造内部的结构特征,对研究汶川地震的发震机理有重要意义.5.12地震后在地表错断最剧烈的区域之一虹口乡白庙村穿过发震构造和深钻科研井WSFD-1和WSFD-2布置了兼顾浅中深层信息的反射地震探测剖面,该区域断裂带硬岩出露,地形地貌复杂多变,起伏剧烈,只能采取弯线地震测线布设方式采集二维反射地震数据,而且弯曲度大,造成CDP点分散严重.区域内构造复杂,褶皱逆推构造发育,地层和构造倾角大,采用常规二维地震数据处理方法进行叠加处理时,易将不同地层的反射信息叠加到同一反射层.弯线叠加剖面上侧面波,混波干扰严重,会显著地降低原本低信噪比数据的分辨率,或剖面可靠性低,容易在二维剖面中造成解释陷阱.本文利用弯线地震采集的三维特性,用拟三维地震叠加技术处理汶川地震科学钻井附近横跨北川-映秀断裂带的二维弯线地震数据,弥补常规二维弯线地震数据处理技术的不足,将不同地层的反射信息分离归位到不同的三维叠加剖面上,解决二维弯线地震数据处理时混波干扰严重的难题.通过理论分析和实验选取合适的共中心点面元,获得了高分辨率的三维叠加剖面.相比于二维弯线叠加剖面,三维叠加剖面切片成像更真实,剔除了不同地层反射信息混叠的影响,能得到更准确的断点信息,并可以获得沿断层走向横向的信息,显著提高了构造解释的可靠性和精度.应用拟三维地震数据处理方法处理龙门山断裂带的二维弯线地震数据,获取高分辨率的构造信息,有利于断裂带内汶川地震发震机制和龙门山隆起机制的解释.     

利用正交多项式对三维地震资料拟合算法的研究

目前在地震勘探中经常采用的拟合方法多是二维的,本文利用正交多项式的性质以及地震资料的相干性对地震资料进行三维拟合.该方法充分利用了三维地震资料,提高了处理效率.     

单源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据处理技术

作为潜在的能源储备,天然气水合物的重要性持续上升.针对天然气水合物的地震勘探也逐步由二维方式向三维方式转变.本文以单源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据为基础,探讨了地震数据成像的关键技术,在获得准确的三维地震成像数据体的同时,还得到三维地层速度数据体.三维地震数据更有利于描述含天然气水合物地层的地震反射特征,并刻画可能含天然气水合物地层的分布,从而拓宽对天然气水合物储层的认识.     

考虑SSI效应的层间隔震结构在三维地震下的响应研究

为探讨三维地震下层间隔震结构考虑土-结构相互作用(SSI效应)时的地震响应,建立了考虑SSI效应的层间隔震结构模型,分别输入一维、二维、三维地震动,比较层间隔震结构在不同维度地震波输入工况下的地震响应。针对三维地震动输入下隔震支座拉压应力超限问题,添加三维隔震装置,并与传统水平隔震结构地震响应结果进行对比分析。结果表明:三维地震动输入下的结构地震响应大于一维和二维;加入三维隔震支座后,竖向地震动被有效隔离,结构地震响应减小,优化了支座受力,支座拉压破坏问题得以解决,地基土体应力小于设置传统水平隔震支座下的土体应力,对地基和基础设计有利。     

基于波动方程三维表面多次波预测方法研究

与传统的二维表面多次波预测算法相比,基于波动方程的全三维表面多次波预测方法无需对地下介质做简单近似,其更符合地震波在地下介质中传播的真实状况,是地震资料处理中解决多次波预测问题的强有力工具.本文从三维多次波预测的基本理论出发,给出了全三维多次波预测算法的预测矩阵表示、计算方法以及实现条件,采用GPU(图形处理器)加速全三维表面多次波预测,较传统的CPU串行计算,GPU并行预测表面多次波的计算效率约提高165倍.文中分别利用二维和三维表面多次波预测算法对理论模拟的含表面多次波的三维地震数据进行多次波预测计算,对比分析结果表明,相比于二维算法,文中所述的基于波动方程的全三维表面多次波预测效果明显改善,其计算精度更高,辅以合理有效的自适应相减算法,可获得高精度的地震勘探资料表面多次波压制数据.     

利用数字图像处理技术提高地震剖面图像信噪比

提出了利用数字图像处理技术提高地震剖面信噪比的新方法，首先根据数字图像处理要求的格式，对地震剖面数据进行转换，得到地震剖面图像，分析了地震数据特点和初步地震图像的实验结果后，设计了新的预处理方法——“二维沿层滤波”，在此基础上，利用可以计算帧间运动速度及其变化都较大的改进的光流分析技术，计算出多幅地震剖面对应点的偏移量，然后应用图像积累技术对这多幅地震剖面进行积累，实现对三维地震数据体提高信噪比的处理，该方法充分利用了三维地震信息，不但可以提高整个数据体的信噪比，而且可以减少信号能量的损失，并保持原来的信号能量关系，使地震剖面的质量得到明显提高，为地震解释奠定良好的基础。     

三维复杂山谷地形SV波垂直输入地震反应分析

本文基于显式有限元法研究了地震波垂直入射时三维复杂山谷地形对地震地面运动的影响,在数值分析中应用了三维化二维的解法和黏弹性人工边界的处理方法,实现了地震波垂直输入下三维复杂场地地震动数值模拟,并验证了该方法的合理性.以四川桃坪地区一山谷地形作为研究对象,基于地表高程数据分别建立了二维和三维场地模型,对比研究表明:在复杂地形情况下考虑二、三维模型时具有明显差异,三维模型能更真实地反映地形变化对地震动的影响,复杂地形条件下有必要考虑三维实际场地模型.本文对边界自由场的处理方法也可用于处理三维复杂场地地震动斜入射问题,为三维复杂地形场地地震效应研究提供参考.     

地震子波处理的二步法反褶积方法研究

针对玛湖斜坡区三块三维地震资料和赛汉塔拉凹陷二块三维地震资料连片处理中的特点,结合地质任务和处理目标要求,提出了地震数据连片处理中的地震子波处理的方法.该方法主要体现了两次反褶积,一次是采用地表一致性反褶积,将不同震源的频带拓宽到一个标准上;再一次采用相位校正反褶积,将不同震源的数据校正到相同相位上.为了保证提取的相位校正反褶积算子稳定,采用叠后地震道提取（主要考虑到叠后地震道信噪比高,算子稳定性强）,然后将该算子应用到叠前地震道,进行相位校正.     

近地表高频补偿技术在三维地震勘探中的应用研究

近地表的滤波作用不仅会引起地震波高频成分的快速衰减，还会引起地震子波相位的畸变，在高分辨率地震资料处理中，必须对这些由近地表引起的衰减和频散进行补偿.文中研究了近地表吸收规律，应用微测井资料求出了表层的吸收衰减因子，补偿了近地表高频成分，给出了针对三维地震资料的近地表高频补偿方法，对大庆齐家北工区的地震资料进行了实际应用，同时还应用属性分析技术对应用效果进行了分析评价，结果表明，该方法是可行的.     

复杂山区煤田三维地震数据采集技术研究

在复杂的山区煤田三维地震勘探中,受地形和地表、地质条件的限制,使野外地震数据采集技术成为关健。文中结合在新安煤田三维地震勘探过程中遇到的复杂条件(地形极其复杂,相对高差大、潜水面变化不定、地表岩性横向变化大等),通过野外的试验对比,选择良好的地震激发和接收条件,应用非线性观测系统理论等多项技术措施,以保证野外地震记录的质量,从而更好地为下一步的地震数据处理与解释服务。研究结果表明:本勘探区内三维地震数据采集中,所采用的技术方法得当,效果明显,而且对具有相似地表、地质条件的地区具有借鉴作用     

华北莫霍面构造形态-深地震测深数据的三维反演

给出了利用反射波走时重建地壳三维界面的方法 ,并处理了华北地区人工地震测深测线网中的PmP走时资料 ,获得了研究区莫霍界面的三维构造形态 ,确定了壳内深断裂的展布。结果表明 ,研究区莫霍界面埋深整体上由东南向西北加深 ,并在这一背景之上呈现波浪起伏 ,断陷盆地对应上地幔的隆起 ;区内存在数条延伸至莫霍面的地壳深断裂 ,其中大致沿北东走向展布的地壳厚度陡变带和沿北西西向的地壳厚度变异带是区内两条主要的深部构造带。将研究结果与本区中、强地震空间分布特征相结合 ,揭示了地震活动的深部构造背景     

用可视化技术分析虚拟现实环境下三维地震数据场的研究

目的 用可视化方法分析三维地震数据，直接观察数据中隐藏的地质现象。方法：将第每个反射子波用一个粒子模型表示，来自同一反射面的子波粒子相互叠合成一个同相面。为加快显示速度，将一个三维地震数据体转换为三维二值图像，用有序扩展算法追踪同相面所在的三维连通域，细化后得到反射面的坐标数据。再在虚拟现实系统下的对反射面进行立体显示，直观地分析地下地层的结构。结果 实际数据试验得到了反射面的三维形态及断层的分布规律，立体显示更深刻地揭示了复杂地质现象及其规律。结论 只有在虚拟现实系统中进行三维地震数据的可视化，才能直观地看到地下地层的真实场景，真正实现三维数据的全三维解释，所提出的方法是有效。     

3-D physical model in strong ground motion numerical simulation： A case study of Kunming basin

Seismic hazard assessment based on urban active faults can provide scientific bases for city planning and projectconstruction,while numerical simulation of strong ground motion is an important method for seismic hazard pre-diction and assessment.A 3-D physical model in conformity with real strata configuration of(mainly)the Quater-nary is a prerequisite to ensure the reliability of the simulation results.In this paper,we give a detailed account ofthe technical scheme and process for creating a 3-D physical model in Kunming basin.The data used are synthe-sized from seismogeological data,borehole data,topographic data,digital elevation mode(DEM)data,seismicexploration results and wave velocity measurements.Stratigraphic division is based mainly on shear wave velocity,with strata sequence taken into consideration.The model construction is finally accomplished with ArcGIS andmany relevant programming techniques via layer-by-layer stacking(in depth direction)of the adjacent mediuminterfaces(meshes).Meanwhile,a database of 3-D physical models is set up,which provides model data and pa-rameters for strong ground motion simulation.Some processing methods and significant issues are also addressedin the paper in accordance with different types of exploration and experimental data.     

强地面运动数值模拟中三维物理模型的建立方法-以昆明盆地为例

基于活动断层的地震危害性综合评价可为城市规划和工程建设提供科学依据， 强地面运动数值模拟则是进行地震危害性预测和评价的重要方法， 而建立以第四系为主体的符合真实地层结构的三维物理模型是保证数值模拟结果可靠性的必要条件之一. 本文以昆明盆地为例， 综合利用地震地质、钻孔、地形地貌、DEM、地震勘探、波速测试等资料，以剪切波速为主要分层指标，参考地层层序， 结合ArcGIS等多种软件和相关的编程技术，采用将相邻介质分界面（层网）在深度方向上逐层叠加的方法建立三维物理模型；详细阐述了建立三维物理模型的主要技术思路和实现过程， 同时建立三维物理模型的数据库，为强地面运动数值模拟提供模型数据和参数. 文中还针对不同类型的探测、实验数据，总结了相应的技术处理方法和需要注意的问题.