利用近震高频接收函数研究四川理县西山村滑坡体结构

远震接收函数已广泛用于反演台站下方的结构,然而由于地球的非弹性衰减作用,远震数据较难获得高频接收函数,对浅地表结构约束不足.为了克服这一问题,我们使用近震数据的高频接收函数来研究浅表速度结构,并应用于四川理县西山村滑坡体上3个宽频带地震仪记录到的近震事件.本文发展了接收函数V_P-k(V_P/V_S)叠加方法,结合接收函数H-k叠加和波形反演方法获得了台站下方滑坡体的厚度、S波速度和平均V_P/V_S比,并与钻孔得到的滑坡体厚度进行对比.结果表明,滑坡体具有小尺度的横向不均匀性,台站下方滑坡体的平均V_P/V_S比在2.4~3.1之间变化并且在底层存在78~143m·s~(-1)左右的S波低速层.本文观测到的高V_P/V_S比和底层低的S波速度结构,与电磁法获得的滑坡体底层低的电阻率和底部富水特征一致,表明滑坡体h1底界面的抗剪强度相对较弱,是潜在的滑坡危险区域.本文研究结果表明,利用近震接收函数能有效约束浅表的速度结构,进而能为滑坡灾害治理提供一定的地震学参考.     

原生裂隙和由VSP推断的裂隙参数对比

本文对使用P波交叉偏振剪切波垂直地震剖面(VSP)识别地下裂隙系的可行性进行了检查。在一眼试验井中裂隙和微裂纹沿井筒分布用一台超声井下电视(BHTV)和岩芯样品的速度测量结果来表述。BHTV图象说明井孔浅部的破裂发生率比深部为高。用BHTV观察到较浅部裂隙密集的深度段有两组优势的平行裂隙;这两组裂隙走向的取向几乎同一指向NW,而它们各自的平均倾角分别为73°和46°,较深部裂隙稀少的深度段,其裂隙走向的取向性则很少见,岩芯样品的速度各向异性是如此之小以致现在的vSP测量不能用岩芯样品测量分辨出所预期的吝向异性.p波和两个剪切波速度(V_P, V_S1,和V_S2)可由三分向vsP下行波相移确定,但须是零偏移距p波源和零偏移距并在两个正交方向偏振的剪切波源.VSP的结果如下:(1)精度小于4%的剪切波的偏振各向异性检测不到.(2)裂隙密集段V_P和V_S(V_S1和V_S2 的平均值)分别是裂隙稀少段的94%和86%,由于裂隙均匀分布,VSP的结果与预期的速度变化一致,虽然一个双平面破裂模型不能满足VSP结果的要求,而BHTV图象却显示出这样两组平行的裂隙.可以认为.这种差异是由于现在的VSP试验在速度测定上缺乏深度分辨能力造成的.     

一种估计环境噪声互相关中台间相速度与群速度频散的联合方法

本文提出了一种联合提取勒夫波和瑞利波的群速度与相速度频散的方法。该方法以谱元的形式表示路径平均地球模型,地球模型以密度、横波速度、径向各向异性和V_P/V_S比等参数表征。为防止误判相位,首先使用启发式方法自动估计一个初步的频散曲线;然后,在频率域对台站对之间的噪声相关函数(NCF)进行更准确的拟合。对于信噪比较好的高质量互相关,该方法可以非常准确地拟合噪声相关函数的频谱,同时获得勒夫波和瑞利波相速度与群速度的可靠估计。另外,本文还介绍了如何利用雅可比矩阵的线性化近似来估计不确定性及其在层析成像反演中的应用。     

根据波速-压力关系评价岩石岩性、物性的实验研究

本文在实验室里对老爷庙油田馆陶组（Ng）油气贮层砂岩岩芯的孔隙度φ、空气渗透率κ、骨架密度ρ_ma、岩石密度ρ_b和不同有效覆盖压力△P下岩芯的声波时差△t,做了精确测量,用回归分析拟合了φ-K、φ-ρ_b、φ-△t和V-△p（△t-△p）的经验关系式;保持原始孔隙结构不变的前提下,在岩芯饱和各种矿化度的孔隙流体时测定了声波时差△t与孔隙度φ的关系.研究结果表明,当贮层的φ-K、φ-ρ_b和φ-△t相关时,可用声波时差△t或波速V解释贮层的岩性,并可反演求出贮层的φ、K和ρ_b;地层有效覆盖压力对贮层的孔隙度和波速具有明显的影响.根据V-△p曲线的变化规律,可以评价贮层的岩性和埋藏地质体的油、气储集能力.这些结果对油田地震勘探和石油测井资料的解释具有重要的参考价值,并为预测储油有利地区和评价贮层提供了一种新的途径.     

纵、横波速度与其它物性参数关系

一、引言物体的弹性是一种与某物质内部结构有关的基本物理性质。弹性可用几种参数来描述,其中最有意义的就是弹性波的性质。这是唯一的一种用简单的方法在岩体上直接测得的参数。纵、横波速度与其它各种参数有极密切的关系。纵、横波速度和纵、横波速度比(R=V_P/V_S)对解释地球物理的野外资料是很重要的参数。利用纵、横波速度可求地层参数,例如:泊松比,切变模量、杨氏模量、体积模量、压缩系数等,也可以用来确定孔隙度、划分裂隙、识别流体性质及识别岩性等。     

复杂地壳接收函数H-κ叠加——以安纳托利亚板块为例

本文理论分析了具有不同沉积层和壳幔过渡带结构的接收函数及其相关的H-κ叠加结果,然后采用接收函数H-κ叠加和波形反演方法获得了具有复杂构造演化历史的中北安纳托利亚板块的地壳厚度(H)、V_P/V_S(κ)和V_S结构.理论分析表明:厚的沉积层或沉积层和厚的壳幔过渡带共存都会使H-κ叠加失效;渐变型壳幔过渡带导致H-κ叠加的H位于过渡带中间,且随着频率增大逐渐靠近过渡带上方;倒转型壳幔过渡带导致H-κ叠加具有多极值,其结果可能反应过渡带内最大波阻抗界面上的地壳结构;1km·s~(-1)的V_P变化会导致H-κ叠加的H变化7km,而κ变化较小.实际资料分析表明:中北安纳托利亚H,κ和V_S具有强烈的横向不均匀性,大部分区域沉积层厚度0.5km,局部地区壳幔过渡带厚度3km;北安纳托利亚断层切穿地壳,在局部地区可能存在流体;研究区存在残留古老的小陆块体.本文研究表明,仔细分析接收函数波形和其随方位角的变化特征且用其他地震学方法进行约束,有助于采用H-κ叠加方法获取复杂地壳结构信息.     

用岩芯模拟测试参数做模型正演预测储层油、气、水边界

利用地震资料进行AVO油气检测,需要提供准确的储层岩石物性参数．通过对准噶尔盆地西部储层岩样实验室测定,得出合不同流体岩石在不同温度、压力下纵横波速度、速度比、泊松比的变化规律及差异．根据其差异性,用Zoeppritz方程做模型正演,以确定目的层有无AVO响应,以便对地震剖面做针对性的特殊处理．实际应用结果表明,用实验室测试的岩石物性参数做模型正演,可提高AVO检测的准确性,为用地震资料结合实验室岩芯测试参数预测地层油、气、水边界提供了有效手段．     

北京和张家口地区地壳平均波速比的联合测定

序 探索大地震前区域地震纵横波速度比(V_P/V_S)的异常变化,是地震预报研究的一个重要课题。尤其自60年代以来,国内外都开展了这方面的观测和探讨,获得了一批成果,并成为某些前兆理论的主要依据之一。冯德益编著(1981)的《地震波速异常》就此作了系统的阐述和讨论。     

甘肃及其邻区中强震前地震波速度异常

本文收集了若干甘肃及邻区中强震前地震波速度比异常的资料,並初步总结了该区1970年至1983年发生的中强震前地震波速度异常的时空特性。也讨论了该区和其它地区地震波速度比异常特性的区别。十几年的工作表明,V_S/V_P观测资料应用到该区的地震预报中是有可能的。最后,简单地讨论了速度异常研究中的一些问题。     

应用三分量地震数据反演煤系地层孔隙含水量

地层孔隙水含量的计算主要受地层孔隙度与孔隙含水饱和度的影响.通过实验室煤层及其顶底板岩芯物理测试与孔隙度测量,可以获得煤系地层岩芯的孔隙度与岩芯纵、横波速度的经验公式;结合三分量地震勘探获得的纵波与横波速度,能够计算出煤系地层的孔隙度;含水饱和度的计算通过实验室岩电参数测试和阿尔奇公式可以计算得到.结合淮南某矿区三维三分量地震勘探和地球物理测井及岩样的岩电试验,实现了三维空间煤系地层孔隙含水体积百分比的精确计算.该预测方法与传统的、钻孔控制的地下水评价方法相比可以提供相对精细的、三维空间的、定量化的煤系地层孔隙相对含水量,对煤炭与煤层气资源开采中所涉及的地下水分布规律预测有一定的参考意义.     

Petrologic composition model of the upper crust in Bohai Bay basin, China, based on Lamé impedances

Seismic attributes, such as P- and S-wave velocity, Poisson’s ratio, and acoustic impedances, all generally can be used for distinguishing different rock types. The non-uniqueness can be largely reduced using Lamé impedances instead of acoustic impedances as additional constraints. We have followed this method to constitute a petrologic composition model of the upper crust in the Bohai Bay basin, China. We briefly review the seismic parameters used for discrimination of rock types and focus our attention on the sensitivity of different combinations of parameters to determine the composition of materials. Corrections for pressure and temperature are performed in order to compare elastic wave velocities and densities measured at room temperature and surface pressure in laboratory with those for representative rock parameters. In a second step, we find the rock classes in the tested area by contrasting known data to laboratory measurements on a variety of rock samples extracted in the area. The basic field data are P-wave velocity values collected along a seismic profile conducted in the Bozhong Depression. The different rock types belonging to a particular rock class are finally constrained by the seismic velocities, Poisson’s ratio, density, acoustic impedance, and Lamé impedance related to the topmost 10 km of the Bohai Bay crust.     

不同围压下岩石中泊松比的各向异性

由弹性波纵横波速比计算得到的泊松比,在利用地震波反演地下结构和物质组成时,可以提供比单纯地利用纵波或者横波波速更强的约束. 为了研究不同岩石中泊松比及其各向异性随围压的变化,选取19块典型的岩石样品,在不同围压下沿相互正交的3个方向同时测量纵、横波速度,并通过计算得到了泊松比及其各向异性. 结果表明,在大部分样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性有一定的相关性,但在有的样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性没有明显的关系,甚至表现出完全相反的变化规律. 由于泊松比也表现出很强的各向异性,在排除微裂隙的影响后有的仍可以达到30髎以上,在利用实际地震波传播数据通过泊松比反演地下物质结构时必须考虑其各向异性的影响.     

The Effect of Varying Damage History in Crystalline Rocks on the P- and S-Wave Velocity under Hydrostatic Confining Pressure

Cracks play a very important role in many geotechnical issues and in a number of processes in the Earth’s crust. Elastic waves can be used as a remote sensing tool for determining crack density. The effect of varying crack density in crystalline rock on the P- and S-wave velocity and dynamic elastic properties under confining pressure has been quantified. The evolution of P- and S-wave velocity were monitored as a suite of dry Westerly granite samples were taken to 60, 70, 80 and 90 % of the unconfined uniaxial strength of the sample. The damaged samples were then subjected to hydrostatic confining pressure from 2 MPa to 200 MPa to quantify the effect of varying crack density on the P- and S-wave velocity and elastic properties under confining pressure. The opening and propagation of microcracks predominantly parallel to the loading direction during uniaxial loading caused a 0.5 and 6.3 % decrease in the P- and S-wave velocity, respectively. During hydrostatic loading, microcracks are closed at 130 MPa confining pressure. At lower pressures the amount of crack damage in the samples has a small but measureable effect. We observed a systematic 6 and 4 % reduction in P- and S-wave velocity, respectively, due to an increase in the fracture density at 2 MPa confining pressure. The overall reduction in the P- and S-wave velocity decreased to 2 and 1 %, respectively, at 50 MPa. The elastic wave velocities of samples that have a greater amount of microcrack damage are more sensitive to pressure. Effective medium modelling was used to invert elastic wave velocities and infer crack density evolution. Comparing the crack density results with experimental data on Westerly granite samples shows that the effective medium modelling used gave interpretable and reasonable results. Changes in crack density can be interpreted as closure or opening of cracks and crack growth.     

水饱和裂纹对地壳岩样中地震波速及各向异性的影响

选择４种地壳岩石样品,经干燥或水饱和处理后在不同围压条件下测量了在其中传播的纵、横波的速度及其各向异性．在大气压条件下低孔隙度(＜１％岩样中,水饱和样品中的纵波速度明显地比干燥样品中的高,但横波速度的差别不大．因为在低孔隙度岩样中纵波速度对孔隙流体的反应比横波速度敏感,可以用泊松比的变化来反映随着围压的增加晶粒间流体对弹性波传播特性的影响．根据实验数据,按Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌ模型分别计算了干燥和水饱和岩样中的裂纹密度,与通过实测体应变曲线得到的裂纹孔隙度十分吻合．利用横波的速度和偏振特性可以推断岩样中定向排列微裂纹的空间取向情况．研究表明,同时测量在岩样中传播的纵、横波的速度,通过Ｖｐ／Ｖｓ比值可以给出有关颗粒边界流体的证据,也可以估计岩样中的裂纹密度．     

测井资料Xu-White模型预测横波速度的一些新观点

目前横波预测的方法大致可以分为两种:经验公式预测和理论岩石物理模型。由于经验公式预测一般具有区域性,研究者更重视岩石物理模型预测。目前大多数岩石物理模型预测横波的方法假定地下流体的物性参数(速度和密度)不受地层深度的影响,且孔隙扁率是恒定的,实际上这并不科学。因为矿物的体积模量和剪切模量随所处地层深度发生改变,而对于孔隙扁率则随颗粒形状、孔隙度等的变化有较大变化。针对这些情况,提出一种新的改进的Xu-White横波预测方法,并可取得较好的效果。     

含不同孔隙流体的砂岩地震波速度随压力变化的实验研究

岩石的地震波性质是区域构造研究和浅部地震勘探应用的基础.延长油田是我国重要的油气生产基地之一,但目前仍缺乏地震波性质方面的基础资料.作者利用Autolab2000多功能岩石物性自动测试设备,在0~180MPa及饱含不同孔隙流体(干燥、饱水及饱油)条件下,研究了三种来自延长油田砂岩岩芯的纵波、横波速度.结果表明:三种砂岩的V_p、V_s1和V_s2均随压力增加(或降低)而基本呈对数曲线增大(或减小);干燥、饱水和饱油三种波速间的关系因砂岩类型不同而不同,这主要取决于岩石的有效弹性模量、孔隙流体性质以及岩石的内部结构等;含同种孔隙流体的不同类型砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律主要受岩石孔隙度和粒度的影响;而含不同孔隙流体的同种砂岩,其V_p、V_s1和V_s2随压力变化的规律则主要受控于岩石的有效弹性模量和流体密度.另外,含水或含油饱和度的变化对V_s1和V_s2基本没有影响.实验结果可以为该地区地震资料的解释及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据和参考依据.     

三维地震与OBS联合勘探揭示的神狐海域含水合物地层声波速度特征

以三维高分辨地震与海底高频地震仪（OBS）联合勘探数据为基础,获得海底之下沉积层的地震反射成像剖面及多波信息,并以此确定研究区含天然气水合物沉积层的纵、横波速度的变化特征.根据走时反演获得的横波速度与纵波速度对比分析发现,研究区海底之下500 m深度范围内的某些沉积层具有较高的纵横波速度,这一纵波速度升高区域与水合物稳定带对应,而纵波速度下降并且横波速度变化较小的区域,可能与游离气的存在相关.游离气的可能存在与基于这一区域2007年钻探测井结果的普遍认识不完全相符.     

S-wave Velocity Profiles for Earthquake Engineering Purposes for the Cologne Area (Germany)

Local S-wave velocity-depth profiles are a key factor in seismic hazard assessment, as they allow the amplification potential of the sedimentary cover to be evaluated. Ambient seismic noise is mainly composed of surface waves, and therefore contains vital information about the S-wave velocity structure, allowing polarization or dispersion curves to be obtained from single station or array noise recordings. At two sites in the area of Cologne, Germany, the extended spatial correlation method was applied to such recordings and apparent phase velocity curves in the frequency range of interest for earthquake engineering were obtained. Using this data, a linearized inversion, the simplex downhill method, and a genetic algorithm yielded similar S-wave profiles. However, the latter method is recommended since it is less dependent upon a good starting model. Importantly, the presence of low-velocity layers in the Cologne area made it necessary to consider in the frequency range of interest higher modes in the inversion procedures. Finally, independent information on the total thickness of the sedimentary cover permitted the estimation of a 2D S-wave velocity profile crossing the Cologne area. Here, the H/V ratio inversion using 20 single-station noise recordings was used, with the results in good agreement with a geological profile.     

基于气体包裹体模型的低孔低渗储层声波速度研究

随着石油勘探工业的持续发展和技术水平的日益提高,低孔低渗油气藏已成为我国油气勘探开发的重要领域之一,但是该类油气藏的储层岩石物理关系复杂,对其评价也相对较难。本文针对中深层气藏低孔低渗储层评价存在的困难,采用修正的White气体包裹体模型开展岩石物理研究。首先对气体包裹体模型进行分析,得到纵横波速度的计算公式,进而理论计算并分析纵横波速度与孔隙度、饱和度、压力及温度参数的变化关系,最后结合岩心实验对理论计算结果进行了验证。研究结果表明基于气体包裹体模型的理论计算结果与实测数据吻合较好,可以较好地为低孔低渗复杂储层声波速度测量及解释提供技术支持。      

长白山火山区壳幔S波速度结构研究

利用面波层析成像和远震接收函数方法对长白山地区的地壳上地幔速度结构进行了研究。结果表明:长白山火山区附近存在岩石圈减薄、上地幔软流圈增厚以及上地幔S波速度降低等与上地幔高温物质有关的现象,它表明长白山的岩浆系统一直延伸到上地幔软流圈范围。天池火山区地壳内部存在明显的S波低速层,在离天池火山口较近的WQD台附近,低速层顶部埋深约8km,厚度近20km,S波最小速度约2.2km/s。在距离天池火山北部50km的EDO台地壳中没有明显的低速层。火山区S波速度结构总体表现出距离天池越近,地壳的V_P/V_S越大,低速层的厚度和幅度增加的特征,表明天池火山口附近地壳内部存在高温物质或岩浆囊。CBS台站不同方位的接收函数及反演结果表明,地表低速层厚度以及莫霍面深度存在随方位的变化。地表低速层在南部方向明显较厚,莫霍面深度在南部天池火山口方向存在小幅度抬升。CBS台站附近特殊的近地表速度结构可能是该台站记录的火山地震波形主频较低的主要因素。天池火山口附近莫霍面的小幅度抬升意味着存在与火山作用有关的壳幔物质交换通道