三分量地震记录的互相关分析

地震波场本质上是三维矢量波场, 单分量记录实际上是三维矢量震动在某一方向上的部分投影. 本文基于单分量地震记录互相关公式, 提出了一种新的适合三分量地震波形记录多元互相关运算的简易方法, 并以2008年汶川M_S8.0地震余震序列波形为例, 对其进行了效果验证. 结果表明, 相对单分量互相关, 该方法可以得到更为合理的全局最优结果, 解决波形识别匹配工作中不同分量间的差异问题. 该方法还可以利用不同分量间的“同源”信息, 有效压制随机噪声, 并从理论上说明其合理性. 其原理及计算过程均较为简单, 整体运算量较小, 适用于目前“大数据”时代的地震数据处理.      

淮南深地实验室分布式光纤地震立体台阵观测数据分析

在淮南深地实验室布设了水泥固结的传感光缆,结合竖井中已有通信光缆,利用分布式光纤地震传感技术(DAS)构建了高密度的三分量立体台阵,开展了为期一年的连续观测.通过分析地下870 m的背景噪声记录,发现其日间变化幅度较小,这表明深地实验室受气压、温度和人类活动等的影响较小.然而,在低频段观测到明显增强的噪声,这给低频信号研究带来了一定困难.在连续记录中,识别出了多个地方震和区域震信号,尤其是获得了高质量的玛多地震P波信号.与共址地震仪数据的一致性表明DAS波形记录的可靠性.通过三分量DAS记录识别了Rayleigh面波信号,并利用多重滤波技术测量得到其群速度频散曲线;利用DAS应变率记录与共址宽频带地震仪的速度记录比值获得了相速度信息.两种方法测得的面波频散数据可用于研究速度结构.这些初步结果展现了深地实验室提供的超静环境以及三分量立体DAS台阵观测的优势,为后续进一步研究提供参考.     

基于云计算的九分量噪声互相关函数计算及其在China Array密集台阵数据的应用

提出一种基于云计算的九分量噪声互相关函数的计算方法,可以利用弹性的云计算服务,实现海量噪声互相关函数计算的分解和加速。本文将此技术应用于"中国地震科学台阵探测——南北地震带北段"674个宽频带台站2014~2015年的三分量连续记录,获取了所有台站间的九分量噪声互相关函数。总体计算共完成了约22万条台站对路径上近14.9亿条单天互相关函数的计算,整体平均耗时约为10.2h,完成等量计算,传统计算模式需要耗时近6个月,基于云计算的NCF计算技术实现了近400倍的加速,并可以弹性地扩充。分析了所得九分量噪声互相关函数中瑞利面波的ZH振幅比,并与天然地震中瑞利面波的振幅比进行了比较,验证了计算结果的可靠性。基于云计算的噪声互相关函数计算方法,为利用现代计算技术处理海量数据提供了重要参考。     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

地震动的转动分量

本文根据已记录到的三个正交方向的平动地震动分量，提出了一个计算地震动转动分量时程方法。本文的方法适当地考虑了波的入射角与频率的关系。文末给出了转动分量的数值例子。     

卡尔曼最优估计下独立变量分析地震反射系数提取方法

地震记录卡尔曼估计存在先验信息的不确定性问题,地震记录的独立变量分析的分解分量可以给出卡尔曼估计诸分量更全面的先验信息.独立变量分析迭代逼近输出相互独立的变量,存在源信息独立分量不准确问题,利用卡尔曼估计理论,优化逼近可以减小这种不准确性.考虑两种理论方法的优缺点,把独立分量分析理论和卡尔曼最优估计理论结合起来,研究基于卡尔曼最优估计地震反射系数独立变量分解提取方法.对地震数据进行独立变量分解,得到初始分解分量,对各分量和地震记录建立卡尔曼估计状态方程,根据建立的方程,利用递推寻优过程进行分量的最佳估计,考虑到地震记录的横向相关信息,增加有用信号横向相关信息约束.理论模型和实际资料验证了方法的正确可靠性及应用效果.     

基于欧拉反褶积方法的航磁三分量应用研究

在中国北部某地区首次开展了航磁三分量矢量飞行测量.本次测量是国内第一次直接测量航磁异常三分量Z_a、H_(ax)、H_(ay)数据,即文中提到的垂直分量V、北分量N、东分量E.由于三分量磁测数据具有矢量空间性,因而凭借其全空间矢量,在反演过程中可以更直接地发挥指向性作用.更为丰富的测量资料参与反演,所得到的最终结果为构造解释提供了更有力的约束,从而有助于减少地质解释过程中的多解性,提升解释结果的可靠性.本文以模型试验为切入点,首先进行三个分量各自的欧拉反褶积处理模型试验,以模型试验结果总结了不同的分量经反演后各自对理论模型边界刻画的特点.而后依据以上特点,将三个分量各自的反演结果进行叠加.与总场的反演结果相比,三个分量反演的叠加结果改善了模型体边界的识别效果,获得了更为准确的模型体位置信息.在总结了模型试验相关规律的基础之上,按照类似步骤分别对实测航磁三分量数据进行了欧拉反褶积处理,再将三个分量实测数据各自的反演结果进行叠加,以叠加后的结果进行构造解释.利用不同分量各自的反演特点,综合发挥多分量的资料优势,最终以三分量反演的叠加结果为依据,有效地识别了区内断裂,更加准确地刻画出断裂的形迹位置,揭示了不同性质断裂的世代关系,显示了良好的应用效果.     

地震预警连续定位方法研究

本文首先总结了地震预警系统中采用的一些实时定位方法,随后结合我国地震监测台网实际运行情况,提出了一套从单个台站触发开始逐渐过渡到利用前四台触发信息的完整地震预警连续定位方法.利用福建省地震监测台网记录的68个M3.0级以上地震观测记录,对本文方法的验证结果表明,对于网内地震,采用本文方法的单台定位结果误差均小于为50 km,双台定位结果误差均小于35 km,三台定位结果误差约为15 km,四台定位结果误差约为6 km;网外地震的三台、四台定位结果误差均小于30 km.推导了采用本文三、四台预警定位方法的误差公式.利用福建地区现有及"十一五"完成后的地震观测台网分别计算得到了定位误差分布图.根据误差分析结果即可对定位结果的可靠性预先做出判断,有利于提高地震预警系统运行的可靠性.     

CSAMT三维单分量有限元正演

CSAMT的工作装置和部分探测目标体的三维特性,决定了对CSAMT方法进行三维研究的必要性.在对三维三分量CSAMT方法有限元分析初探的基础上,应用了边界场值不为零的第一类边界条件,并将三维三分量的有限元分析退化为三维单分量来研究.研究结果表明:通过应用边界场值已知的第一类边界条件,缩小了研究范围,提高了计算精度;通过减少研究的分量,使计算速度大大提高;模型的模拟结果很好地说明了电磁场在地下传播中所具有的穿透性和体积效应.以上结果表明本文所用的边界条件有效,三维单分量的研究使计算时间大大减少,从而使本文发展的三维单分量电磁场有限元正演应用于电性介质接近于均匀的三维反演成为可能.     

欧拉反褶积与解析信号相结合的位场反演方法

由于解析信号具有不受(二维)或少受磁化方向影响,能够较好反映磁性体边界的特性,因此受到人们的重视.欧拉反褶积法可以确定场源的位置和深度以及形状因子,具有较强的适应性.因此前人提出将二者相结合的方法.针对前人提出的方法中存在受高频干扰严重的问题,本文提出低阶的欧拉反褶积与解析信号相结合的位场反演方法.本方法在反演中只需计...     

零偏VSP资料波阻抗反演方法研究(英文)

VSP资料钻前预测的关键在于高精度的波阻抗反演,本文针对VSP资料高分辨率、高信噪比以及能精确地分离出上、下行波的特点,提出了一种利用VSP资料进行井底以下钻头前方地层波阻抗反演的方法。该方法首先对VSP走廊叠加记录采用非线性迭代反演方法反演地下地层的波阻抗;通过在迭代过程中不断修改阻尼因子,以及引入预条件共轭梯度法求解方程组,增强了解的稳定性和收敛速度。理论模型与实际资料的处理结果表明该方法具有较好的效果,并在VSP资料钻前预测研究中具有良好的应用前景。     

Geostatistical integration of gravity and magnetotelluric data to enhance resolution of geologic structure

To enhance the spatial resolution, two types of complementary integration methods were developed using gravity and magnetotelluric (MT) data. The first method involves the enhancement processing of gravity vertical resolution using MT data. This is called a layer density correction (LDC) process which makes the density distribution more sensitive to geologic structure. The second method involves the spatial expansion processing of MT data using the enhanced gravity data. In this process, non-linear indicator transformation (NLIT) and simple kriging with varying local means (SKlm) methods were employed. The assumptions are that while the results are analyzed by different physical properties, each method senses the same underlying geologic structure and thus there is a relationship among the physical properties. The proposed geostatistical integration methods were tested using synthetic models and field data. The experiment illustrates that the integration method proposed in this study can provide improved structures. The method integrates constructively the gravity information having a wider spatial distribution and the MT information having higher vertical resolution.     

用地震资料测定岩石层的三维速度结构

本文发展了一种利用远震P波资料反演岩石层三维速度结构的新模型与方法;并将射线追踪方法引进上述模型与方法中。这种模型和方法同样可用于利用近震资料同时反演介质结构与震源参数。 数值实验结果表明,上述模型和方法是可行的。     

Separation of split shear waves based on a hodogram analysis of HTI media

Although the shear-wave birefringence phenomenon affects the imaging of converted shear waves, it also provides a considerable amount of information on subsurface fracture development. Therefore, it is significant to separate split shear waves before seismic interpretation and reservoir prediction. In this paper, we propose a new method of split shear waves separation based on the polarization directions derived from hodogram analysis. Through the hodogram analysis, we find that the split shear-wave particle motions are within the range of a specific and fixed rectangle, which have relations with the fracture azimuth in strata. In addition, we found that a couple of split shear waves can only be fitted to the unique trajectory rectangle through the theoretical derivation. Based on this, we establish the trajectory rectangle through the wave vector calculation and calculate the fracture azimuth according to the fact that the one edge of the trajectory rectangle is along or perpendicular to the fracture azimuth. Synthetic data analysis shows that the calculation accuracy of fracture azimuth under the constraint of trajectory rectangle is less affected by the time delay between split shear waves than using the method of eigenvector–eigenvalue decomposition (EED). Therefore, we can obtain better results for separation of split shear waves using our method than using EED. Eventually, we propose an approach of layer stripping to deal with the problem that shear wave split several times due to the situation that different strata have different fracture azimuths. Synthetic data test indicates that our method can achieve higher calculation efficiency and faster convergence speed than the conventional eigenvector–eigenvalue decomposition method, even though the data are of a low signal-to-noise ratio. Moreover, field data applications show the effectiveness and potential of our method.     

A new procedure for the interpretation of VES data: 1.5-D simultaneous inversion method

In the paper the principles of a new inversion method as well as the results of its application are described by using synthetic and field VES data. The basic idea of the method says that the horizontal changes in the layer thicknesses and the resistivities of the 2-D geological structure can be described by (expanding in series) functions of one variable. The coefficients of the functions are determined from the VES data by simultaneous inversion method using a least-squares technique. The local thicknesses and the resistivities of the geological structure are calculated from the coefficients from point to point along the profile. Using this method, the equivalence can considerably be reduced, and by using the functions chosen on the basis of a priori knowledge, the whole geological model can be determined by this inversion method. In the inversion the local 1-D forward modelling is used and this approximation is often applied in the VES practice. To qualify the results of the inversion, the correlation matrix for the coefficients are calculated and the error values for the local model parameters are introduced.     

SVM方法在扇体砂岩厚度预测中的应用

基于小样本学习理论的支持向量机(SVM)方法可用于建立非线性函数预测模型。利用支持向量机方法,根据样本数据采用自动拟合的方法构造核函数,使得建立的关系不仅具有较高的拟合精度,而且具有较好的推广性。地震波的频谱与其波形的关系是互为正、反傅立叶变换的关系,所以地震波的波形及其频谱是同一物理现象的两种不同的表达形式。波形特征沿纵横方向上的变化反映了地层介质在纵横方向上的差异;反射波频谱上的差异则反映了岩性和流体成分的不同以及地层厚度的变化等。直接由地震波波形预测扇体砂岩厚度,不仅充分利用了地震波信息,而且极大地提高了预测模型的准确性。模型及实例验证了该方法的适用性。     

近地表密度估计的重力贝叶斯分析方法及在云南地区的应用

基于布格重力异常相对于地形起伏光滑分布的约束条件,从一维自由空气重力异常数据出发,采用贝叶斯方法估算近地表岩石密度,同时采用三次B样条函数拟合布格重力异常,获取光滑分布的布格重力异常.数据拟合和光滑约束之间的权重采用Akaike贝叶斯准则(ABIC准则)自动确定.均匀剖分模型和不均匀剖分模型数据试验都验证了该方法的有效性.相关参数评价表明,足够多的样条系数可以提高估计结果的准确性,样条系数的个数接近测点数时可获得较稳定的估计结果.增大异常的噪声水平时,ABIC准则可有效地自动增大先验光滑约束的权重.云南地区两条重力剖面应用结果表明,剖面沿线的近地表密度值起伏变化明显(达2.45~2.8g·cm^-3),前寒武纪和古生代地层密度相对较高(主要为2.53~2.75g·cm^-3),而中生代密度较低(2.45~2.73g·cm^-3);本文估计的近地表密度结果与区域物性资料及地表地质特征较吻合;估计的剖面布格重力异常具有光滑性;红河断裂两侧近地表密度差异较大,可达0.4g·cm^-3.本文获得的两条剖面近地表密度结构和布格重力异常为该区深部结构与构造研究提供更可靠的重力基础数据.     

近震震级测定方法研究

本文根据北京电信传输地震台网在1978-1984年期间的395次地震[1.0ML6.2;10△600km]资料,讨论了近震震级 ML 的量规函数、台基校正、仪器分量校正和震源区校正等,并着重研究了信号持续时间震级 MD 的不同测定方法和误差.结果表明,如果采用本文中所述的方法,不需添加任何校正值,只用少数几个台甚至仅用一个台的资料就可逼近无偏震级.必须指出,持续时间震级 MD 在震级大于4.8时可产生震级饱和现象,对此,用另一条具有较大斜率的方程拟合便可得到满意的结果.      

基于随机地震反演的Russell流体因子直接估算方法

本文研究了一种基于随机地震反演的Russell流体因子直接估算方法,该方法是一种基于蒙特卡罗的非线性反演,能够有效地融合测井资料中的高频信息,提高反演结果的分辨率.本文应用贝叶斯理论框架,首先通过测井数据计算井位置处的Russell流体因子,利用序贯高斯模拟方法(sequential Gaussian simulation,SGS)得到流体因子的先验信息;然后构建似然函数;最后利用Metropolis抽样算法对后验概率密度进行抽样,得到反演的Russell流体因子.其中对每道数据进行序贯高斯模拟时,采用一种新的逐点模拟方式,具有较高的计算速度.数值试验表明:反演结果与理论模型和实际测井数据吻合较好,具有较高的分辨率,对于判识储层含流体特征具有较好的指示作用.