岩石的纵、横波速度与密度的规律研究

选择了济阳坳陷第三系地层四类不同岩性、237块典型岩心样品,在变温变压条件下进行超声波纵、横波速度及密度的测定,样品的孔隙度范围从2％到27％.根据变温变压测试数据,得出纵横波速度的压力、温度校正公式,将高温高压条件下测量的弹性参数校正到60 MPa条件,再进行密度、Vp和Vs数据分析.分析结果表明：Vp、Vs具有很好的线性相关性,得到新的密度与Vp关系式.同时将Vp、Vs关系融入到Gardner公式中,将Gardner函数推广为〖JP2〗ρ=CVApVBs的函数形式（称为广义Gardner公式）,拟合出砂岩的密度、Vp和Vs间的新关系式：ρ=1.575 8V0.287 9pV0.019 7s.〖JP〗文中讨论了该公式在横波速度预测、岩石物理模拟和AVO正反演等的作用,指出这些规律性认识可服务于油气勘探和开发.     

2003年大姚地震震中区的速度和衰减结构

使用2003年7月21日和10月20日云南省大姚县M62、M61地震震后流动数字化地震监测台网所记录的地震走时和波形资料，反演了震中区的Vp、Vs和Qp的三维结构.前人根据余震分布推测该震区存在一条北西西走向右旋走滑断裂带.三维结果表明，Vp和Qp的低值异常可以佐证该断裂带的存在；但除此断裂带，可能还存在一条北北东向断裂带，倾向西，表现为低Vp、Vs以及低Qp异常，并且异常深度达到8～10 km.因此，大姚震中区可能存在两条相互交错的断层，这与整个南北带断层的交错特征非常相似.另外我们推断该北北东向断带在南北方向可能有较长的延伸.     

岩石弹性波速度和饱和度、孔隙流体分布的关系

在实验室对6种砂岩进行了连续的进水和失水实验. 测 量了两个过程的纵波速度VP、横波速度VS进水和失水速率随饱和度SW的 变化；分析了低饱和度时流体对岩石弹性性质的影响. 实验表明，进水和失水过程显示不同 的纵、横波速度与饱和度关系，速度不仅与饱和度有关，还与不同饱和阶段的孔隙流体分布 有关，而且也是水和岩石骨架之间的物理及化学作用所致.     

基于弯曲元技术的含水合物松散沉积物声学特性研究

含水合物松散沉积物的声学特性对海上天然气水合物地球物理勘探和资源评价具有重要意义.研制了适用于高压条件下含水合物沉积物声学特性探测的纵横波一体化新型弯曲元换能器,提出利用频谱分析(FFT)和小波分析(WT)相结合的方法获取纵横波速度,并进行了多个轮次的水合物声学特性模拟实验研究.结果表明,新型弯曲元技术可以灵敏探测松散沉积物中水合物的生成和分解,随着水合物饱和度(Sh)的增大,纵横波速度呈规律性增长:当Sh<25%时,纵横波速度增长较快,水合物可能胶结沉积物颗粒生成;25%~60%之间,声速增长较为缓慢,水合物可能与沉积物颗粒呈接触关系;在Sh>60%时声速随着水合物饱和度增加又快速增长,表明水合物可能重新胶结沉积物颗粒生成.     

含天然气水合物储层衰减岩石物理研究进展

衰减是储层的重要基础物性,正确认识天然气水合物储层的吸收衰减机制对于准确预测水合物饱和度具有重要意义.天然气水合物以不同形态赋存在粗粒砂岩或细粒黏土质沉积物中,而这两种水合物储层对应的衰减特征存在显著差异.为了阐明其内部的衰减机理,近年来学者们提出了多种岩石物理模型.其中,砂岩水合物层的衰减模型大致有两类,其中一类以三相Biot理论为基础,模型中包含多种描述水合物颗粒与砂岩颗粒间接触作用的衰减机制,如颗粒胶结、摩擦、微裂隙导致的喷射流等.这类模型可以较合理地再现实际声波测井资料中衰减随水合物饱和度增加而增加的情况,但在地震频段无法产生有效的衰减强度.另一类模型的衰减主要以等效颗粒模型所描述的水合物内部孔隙水与自由孔隙水之间的交换作用为主导,其能够解释砂岩水合物在地震频段的衰减现象.黏土质沉积物中的水合物衰减研究则是首先基于等效颗粒模型模拟黏土矿物附着水的衰减机制建立背景沉积物的衰减模型;接着在其基础上通过量化纯水合物的物性和水合物赋存对背景沉积物性质的改变来完成建模.该模型也已成功应用于地震频段的反射地震资料中.以上衰减模型的提出使水合物的衰减研究取得了实质性进展,使研究人员能够定量化...     

定量表征压实和胶结作用的砂岩声波速度岩石物理模型

成岩作用是影响砂岩声波速度的地质因素之一,定量表征压实和胶结作用的砂岩声波速度岩石物理模型具有重要的理论和实践应用意义.选取视压实率和视胶结率定量表征砂岩成岩作用,通过建立视压实率与颗粒配位数的关系将压实作用的影响引入修正的定量表征胶结作用的CCT模型,最终建立了一种能够定量表征压实和胶结作用对砂岩声波速度影响的岩石物理模型.理论考察发现,随胶结率的增大,岩石声波速度首先迅速增大,随后趋于稳定;随视压实率增大,岩石声波速度同样逐渐增大,当胶结率较大时声波速度变化更为明显.为了验证该声波速度模型,分别对人造砂岩和天然样品进行了声波速度实验观测,结果表明：实验结果与理论分析的趋势吻合良好.该模型易于使用,能够为应用地震和测井资料识别有利储层、定量评价孔隙度以及开展横波速度预测等应用提供理论基础.     

海底天然气水合物OBS多分量地震正演模拟（英文）

根据Ecker的水合物沉积物的三种微观模式,计算含水合物沉积层和含游离气沉积物的弹性模量,分析对比了水合物的不同微观模式、不同水合物饱和度以及不同游离气饱和度对沉积物弹性模量的影响;从纵横波分离的弹性波动方程出发,采用交错网格空间有限差分方法模拟地震波在海底天然气水合物沉积地层的传播,得到纵、横波的海底地震（OBS）共接收点道集。数值算例表明,当水合物作为流体的一部分或胶结颗粒骨架时,仅纵波记录上存在BSR;当水合物胶结颗粒接触,纵、横波记录上均存在BSR。并且,OBS会接收到上行纵波和上行横波在海底界面形成的转换波,干扰横波记录上BSR的识别。     

沉积物孔隙空间天然气水合物微观分布观测

在高分辨率工业型X射线层析扫描仪上（X-CT,X-Ray Computerized Tomography）,研制了适用于沉积物中水合物微观赋存状态研究的CT原位探测装置,可通过模拟天然气水合物生成/分解过程,直接观测水合物在沉积孔隙中的微观分布特征.对粒径为0.425~0.85 mm沉积物中水合物形成过程进行了CT观测研究,结果表明,沉积孔隙中水合物呈混合分布模式,但在水合物不同形成阶段,以某种分布模式为主导：在水合物形成初期,仅有极少量水合物悬浮在流体中,水合物主要以接触或胶结模式为主;在水合物形成中期（如饱和度为24.6%、35.0%时）,水合物倾向于在孔隙流体中以悬浮状形态生成;在水合物形成后期（如饱和度为51.4%之后）,悬浮状的水合物慢慢生长聚拢在一起,水合物又重新胶结沉积物颗粒.     

磁暴期间几种主要磁扰成分的演化特征

本文利用中国地磁子午链台站的资料，对1997～1999年期间发生的25次磁暴，用自然正交分量法（NOC）、相关分析和傅里叶分析三种方法，分3个步骤依次分离出依赖于世界时（UT）的暴时变化（Dst）、依赖于地方时（LT）的太阳静日变化（Sq）和太阳扰日变化（SD）.对各种变化时空特征的分析表明：①Dst变化清楚地反映出赤道对称环电流磁扰的空间分布和时间演化特征；②满洲里、北京十三陵和琼中台Sq幅度在多数磁暴主相期间出现极大和极小值，反映了Sq焦点在纬度方向上的移动所产生的地磁效应；③SD变化在主相期间最强，在恢复相期间逐渐减弱；④相关分析和傅里叶分析提供了一种能有效提取Sq和SD变化的方法.     

墨西哥湾GC955H井天然气水合物储层声波衰减特征

墨西哥湾GC955H井钻遇两种不同的水合物储层,浅层裂隙充填型水合物和深层砂岩型水合物.浅层水合物充填在细粒泥质沉积物的裂隙中,由电阻率测井计算的饱和度平均值为25%.深层水合物充填在砂岩孔隙中,由电阻率计算的饱和度平均为65%.基于声波全波形数据,本文计算了GC955H井储层的声波衰减大小,结果发现两种水合物层对声波衰减的影响不同.泥岩水合物层中的声波衰减与上覆背景泥岩沉积层基本相当.砂岩水合物层的声波衰减大于0.1,最大0.15,远高于上覆和下伏的背景砂岩层.对声波频率的分析发现,GC955H井泥岩层中水合物对声波频率的影响不大,砂岩水合物层的声波频谱与上下背景砂岩层相比发生变化,主频增大.通过对比两种水合物储层的特征,本文初步定性分析了造成水合物对储层声波传播影响不同的原因,包括岩性、水合物饱和度、水合物赋存方式等;但对此的定量描述需要未来更详尽地讨论和研究水合物的声波衰减机制.     

Micro X‐Ray computed tomography imaging and ultrasonic velocity measurements in tetrahydrofuran‐hydrate‐bearing sediments

Naturally occurring gas hydrates contain significant amounts of natural gas that might be produced as an energy resource in the foreseeable future. Thus, it is necessary to understand the pore‐space characteristics of hydrate reservoirs, particularly the pore‐scale distribution of the hydrate and its interaction with the sediment. Four end‐member models for hydrate distribution in the pore space are pore filling, sediment‐frame component, envelope cementing, and contact cementing. The goal of this study is to compare the models with pore‐scale hydrate distributions obtained in laboratory‐formed hydrates. Our results verify hydrate pore‐scale distributions by direct, visual observations that were previously implied by indirect, elastic property measurements. Laboratory measurements were conducted using tetrahydrofuran as a guest molecule since tetrahydrofuran hydrate can be used as a proxy for naturally occurring hydrates. We performed micro X‐ray computed tomography to obtain information about the distribution of hydrate in the pore space of synthetic sediment (glass beads). We also made ultrasonic velocity measurements on the same samples. Micro X‐ray computed tomography images and ultrasonic velocity measurements both indicate that the tetrahydrofuran hydrate forms in the pore space with a part of the hydrate bridging the grains without touching the grain surfaces. These hydrate‐bearing sediments appear to follow a pore‐filling model with a portion of the hydrate becoming a load‐bearing part of the sediment frame.     

中国西部及其邻域地壳上地幔横波速度结构

本文首次采用Rayleigh面波双台法研究中国西部及其邻域的三维横波速度结构.共处理了超过3000条双台资料，经仔细挑选共获得110条高质量的双台Rayleigh波相速度频散资料.采用Tarantola的概率方法反演得到研究区域内15～120 s的Rayleigh相速度分布图像.采用Tarantola非线性问题的最小二乘反演方法反演得到研究区域内2°×2°的三维横波速度结构.利用不同周期的Rayleigh面波相速度大致对λ/3波长附近深度的横波速度最为敏感这一物理特性，在反演过程中引入一种层速度自适应调整的技巧，可以较好地加快收敛和提高反演的稳定性.反演得到的横波速度结构的主要结论为：（1）青藏高原的西部地区下地壳和上地幔顶部横波速度很高，软流层不发育；而青藏高原东缘地区的下地壳和上地幔顶部速度明显偏低，很可能是青藏高原地壳低速物质沿青藏高原东部边缘地区向南运动、形成经川滇地区连接缅甸北部低速区的低速物质运移通道；在青藏高原东北部边缘地区，下地壳的速度明显低于中地壳的速度；（2）青藏高原南部的拉萨地块具有较高速度的上地幔顶盖层，从南向北拉萨地块的软流层埋深约从130 km减至100 km，软流层厚度约从40 km增至80 km；北部羌塘地块的下地壳速度偏低，上地幔顶盖层缺失，速度很低，软流层的厚度较大；（3）塔里木盆地和准噶尔盆地都表现出较高的上地幔横波速度结构，软流层不明显，准噶尔盆地下地壳的厚度和速度都比塔里木盆地的高；（4）蒙古高原西部的下地壳上地幔顶部速度明显低于蒙古高原东部地区的，且在蒙古高原中西部地区存在巨厚的低速软流层.该软流层越往蒙古高原东部厚度越小，上覆顶盖层的速度和厚度越大.对上述反演结果作了地质解释.     

Ultrasonic attenuation of pure tetrahydrofuran hydrate

Improved estimates of the amount of subsurface gas hydrates are needed for natural resource, geohazard, and climate impact assessments. To evaluate gas hydrate saturation from seismic methods, the properties of pure gas hydrates need to be known. Whereas the properties of sediments, specifically sands, and hydrate‐bearing sediments are well studied, the properties of pure hydrates are largely unknown. Hence, we present laboratory ultrasonic P‐wave velocity and attenuation measurements on pure tetrahydrofuran hydrates as they form with reducing temperatures from 25°C to 1°C under atmospheric pressure conditions. Tetrahydrofuran hydrates, with structure II symmetry, are considered as proxies for the structure I methane hydrates because both have similar effects on elastic properties of hydrate‐bearing sediments. We find that although velocity increased, the waveform frequency content and amplitude decreased after the hydrate formation reaction was complete, indicating an increase in P‐wave attenuation after hydrate formation. When the tetrahydrofuran hydrate was cooled below the freezing point of water, velocity and quality factor increased. Nuclear Magnetic Resonance results indicate the presence of water in the “pure hydrate” samples above the water freezing point, but none below. The presence of liquid water between hydrate grains most likely causes heightened attenuation in tetrahydrofuran hydrates above the freezing point of water. In naturally occurring hydrates, a similarly high attenuation might relate to the presence of water.     

井震联合分析预测神狐海域天然气水合物可能的垂向分布

已有的地质与地球物理信息表明南中国海北部陆坡神狐海域存在天然气水合物,2007年钻井和取样结果证实其以细颗粒均匀存在于水合物稳定带内,但区域分布范围极不规则.由于测井记录长度和取样深度的范围有限,天然气水合物垂向分布特征难以确定.为了深入了解此区域天然气水合物深度上的分布规律,对SH7井的多种测井数据进行综合分析并与地震反射特征建立联系,得到三个主要的沉积物性变化层位并以此为基础进行叠后数据的伪井约束反演,结果表明在已证实的含水合物层之下还存在高速层.而AVO叠前正演模拟分析结果与实际地震数据对比表明,研究区的天然气水合物稳定带可能由含水合物沉积物与饱水沉积物的薄互层组成,这就意味着在取样获得天然气水合物样品的深度之下,很可能存在另一个含水合物层.     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构与泊松比及其意义

利用甘肃地震台网16个台站记录的远震资料，采用最大熵谱反褶积方法，得到了各个台站的接收函数. 采用接收函数扫描法和线性反演方法对研究区的壳幔结构进行了研究，这两种接收函数方法得出的结果具有很好的一致性. 青藏高原东北缘地壳厚度变化剧烈，祁连块体为50～55 km、柴达木块体和河西走廊为45 km左右（合作台除外），由北向南，Moho界面呈中央下凹的准对称状. 研究区地壳VP/VS介于166～185（σ=0215～0294，均值0254），其均值接近或略低于全球平均值；S波速度结构可见壳幔过渡带具有明显的突跳，结合其他地球物理学证据，推断该区可能不存在岩浆底侵作用和地壳部分熔融现象. 该区地壳VP/VS值与地壳厚度呈反相关关系，推断该区地壳的主要组成成分以中酸性岩石为主，其45～55 km厚的地壳可能主要是通过上地壳的叠置形成的.     

Rock-physics models of hydrate-bearing sediments in permafrost,Qilian Mountains,China

Rock-physics models are constructed for hydrate-bearing sediments in the Qilian Mountains permafrost region using the K–T equation model, and modes I and II of the effective medium model. The K–T equation models the seismic wave propagation in a twophase medium to determine the elastic moduli of the composite medium. In the effective medium model, mode I, the hydrate is a component of the pore inclusions in mode I and in mode II it is a component of the matrix. First, the P-wave velocity, S-wave velocity, density, bulk modulus, and shear modulus of the sediment matrix are extracted from logging data.. Second, based on the physical properties of the main components of the sediments, rockphysics model is established using the K–T equation, and two additional rock-physics models are established assuming different hydrate-filling modes for the effective medium. The model and actual velocity data for the hydrate-bearing sediments are compared and it is found that the rock-physics model for the hydrate-filling mode II well reproduces the actual data.     

海域天然气水合物的地震研究进展

海域天然气水合物的地震研究是在岩石物性分析成果的指导下，用地震技术进行真假BSR的识别和含水合物沉积层物性预测.海域天然气水合物地震研究的进展主要表现在：物性分析理论模型由简单模型发展到最大程度模拟实际情况的复杂模型；地震勘探方法已由常规的单道、多道地震发展到多频地震、高分辨率二维、三维地震和海底多分量地震；地震资料处理由常规处理发展到突出BSR特征的“三高”和叠前时间偏移处理；从利用速度、振幅结构研究识别天然气水合物发展到AVO、多属性判别、多弹性参数和多物性参数反演识别天然气水合物、预测其物性参数.这些新技术、新方法的应用，加快了海域天然气水合物调查进度，提高了天然气水合物地球物理识别的可靠性.     

水合物层下伏游离气渗漏过程的数值模拟及实例分析

海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层,游离气被抑制在水合物层下,游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高,当气压超过封闭层的毛细管力时,游离气会克服毛细管进入压力、刺入上伏封闭层孔隙空间,毛细管封闭作用随之消失,从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏.通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上伏沉积层中的孔隙水向海底排出,水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加,当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时,沉积层将转变为流沙,流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑.麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道,气体快速排放.麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层（底界）的深度,而与沉积层的渗透率无关.麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量.对布莱克海台海底麻坑深度的数值模拟计算表明,形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层.