三维F－K域DMO方法及应用效果

在常速情况下，从三维时距方程出发，通过倾角代换，将三维倾角时差分裂为两个正交方向上的二维倾角时差，然后在这两个正交方向上分别做一次二维倾角时差校正，便可达到三维倾角时差校正的目的．应用实例表明这种三维ＤＭＯ分裂方法是切实有效的．     

P-SV反射转换波的倾角时差校正（DMO）方法研究

倾角时差校正（ＤＭＯ）方法对于复杂地质构造条件下的纵波反射波（Ｐ－Ｐ）的多次覆盖地震数据的叠加具有显著的提高信噪比的效果．对于转换反射波（Ｐ－ＳＶ）来说，进行倾角时差校正（ＤＭＯ）处理就更需要．本文首先对Ｐ－ＳＶ波的倾角时差校正（ＤＭＯ）的几何原理进行了分析，然后重点研究用波动方程进行ＤＭＯ的方法，即Ｐ－ＳＶ转换反射波的叠前部分偏移的波动方程法．这种方法也适用于Ｐ－Ｐ反射波的叠前部分偏移处理．研究结果表明，波动方程ＤＭＯ方法在振幅保真方面比几何原理的ＤＭＯ方法有显著改善．     

1989年6月9日石棉5.2级地震后横波分裂的时间变化c

1989年6月9日石棉5.2级地震后，在震中附近架设了两个三分向数字地震仪，从1989年至1992年进行了4年的观测．资料分析表明，无论是余震，还是周围地区的微弱地震，在横波窗内的地震记录上都存在横波分裂．横波分裂随时间改变．在余震活动时期，快横波偏振平均为N18W，与5.2级地震主破裂面走向一致；1990年以后，平均为N46W，转向与区域最大水平主应力方向一致．1990年以后两个分裂横波到时差为1989年观测的一半左右．从两个台的资料分析中得到的结果相同，这意味着观测到的横波分裂的时间变化可能与石棉5.2级地震有关．      

裂缝介质横波分裂时差影响因素定量研究

裂缝介质数值模拟是研究裂缝型油藏各向异性及裂缝检测的关键.横波分裂现象是波在各向异性介质中传播的一个显著特征,横波分裂时差能够反映地下裂隙密度和介质物性等信息.本文给出二维均匀TTI介质在不同极化角度下的横波群速度公式,进而得到偏移距表征的横波分裂时差表达式;同时采用二维三分量交错网格高阶有限差分方法模拟不同极化角度下的三分量炮记录,与理论值对比分析,定量研究分裂时差与极化角、偏移距、各向异性参数的关系,得到如下主要结论:1)在不同各向异性强度下,横波分裂时差与极化角呈现不同的变化规律,而快慢横波振幅比与极化角的关系不受各向异性强度的影响;2)从能量角度,在45°～55°极化角内,横波传播的能量对比最强,是观测横波分裂的最佳角度范围;3)表征各向异性强度的三个参数中γ对横波分裂时差的影响最大,其从0变化到0.3,分裂时差增幅达432.4%.     

三维高阶深度偏移方程及其数值求解方法

从三维非均匀介质中的波动方程出发，利用拟微分算子理论，Ｐａｄｅ逼近方法及因式分解技巧，获得了非均匀介质的三维高阶深度偏移方程，相应地提出了逐次低阶方程方法、低阶方程组方法及分裂方法等３种求解方法．与二维情形不同，以上每一种方法在数值求解时均存在由测线坐标ｙ的出现而带来的困难．为了克服这一困难，我们提出了差分算子分解方法，避免了近年来人们竞相研究的ｘ－ｙ方向微分算子分裂带来的分裂误差，保持了应有的相容性，解决了这一令人烦恼的问题．     

Helmholtz算子逆的多方向分裂

Fourier有限差分(FFD)方法是一个重要的波场深度延拓方法，它需要用到包括Taylor展开、连分式晨开、迭代展开等一系列数学展开，将FFD方法从二维推广到三维时，需要解决二维Helmholtz算子的求逆问题。本文利用多方向分裂方法导出了二维Helmholtz算子逆的近似公式，可以应用于三维波场深度延拓问题的研究。     

联合利用走时与波形反演技术研究地壳三维速度结构(Ⅱ)——应用

使用阻尼最小二乘法进行震源参数和地壳三维速度结构的走时联合反演．所用资料为Ｓ波和Ｐ波到时差,并用人工地震资料的二维解释结果作为三维速度模型的特定约束条件．为建立初始模型,又利用天然地震构成了准二维剖面．在走时反演基础上,利用遗传算法进行了几个地震事件的波形反演尝试,并对走时反演获得的地壳速度结构模型的局部进行了修正．以３４°～４２°Ｎ,９４°～１１２°Ｅ作为研究区域,在该区域中收集了１９８６年以来大量地震的Ｓ波和Ｐ波到时差资料,７条人工地震二维速度剖面资料和２个数字化地震台的几个地震的三分向记录资料．对这些资料进行了处理,最后得出了０～２５ｋｍ深度不同截面的速度分布,并对所得结果进行了分析．     

中国陆区S波分裂与上地幔地震各向异性

本文利用中国大陆区共8个台站所观测到地震事件的S波数据，采用相关分析的手段以及对观测数据重建的技术，进行了S波分裂参数—快慢波延迟时间与快波偏振方向的计算，并分析了S波分裂参数与中国陆区上地幔物质运动的相互关系．研究结果表明：兰州台下的S波分裂时差最小，北京台下的最大．中国东部地区上地幔运动方向以西北向为主，西部地区以北偏西为优势．     

三维地震勘探数据的剩余静校正方法研究与软件实现

剩余静校正的目的是消除地震道中由近地表因素造成的静态剩余时差的影响,通常以时差的四因子分解模型为基础建立剩余静校正方程组,并采用迭代求解方法获得剩余静校正量。但实际上,由于地层的倾斜,时差中还应包含横向和纵向倾角项,因此本文首先对剩余校正的理论模型进行了改进,提出了以扩展面元为计算单元的时差分解六因子模型。又由于地层的走向具有局部线性性,因此剩余动校正项,横向及纵向倾角项系数仅在一些给定的面元上计     

大地电磁测深二维反演方法求解复杂电性结构问题的适应性研究

为探讨二维反演方法在三维电性结构中的适应性问题,本研究中设计了一系列的二维/三维正演模型进行实验计算,分析了三维高阻/低阻异常体对模型响应的畸变作用,并从反演模式选择和数据旋转方向两个方面进行模型二维反演的对比分析,与三维反演的结果进行了比较,最后采用了实测数据进一步进行了二维和三维反演的比较实验.实验和研究结果表明,在剖面选择方面,在剖面方向与垂直主构造方向相差不大的情况下,截取剖面方向,将电性主轴旋转到垂直剖面方向的二维反演结果与垂直主构造方向的反演结果都可以较好地还原正演模型,在大的构造的反映上并无太大差异.在地下为二维或近三维条件时,正演模型的主要结构都可以较好地被二维和三维反演解析出来.二维的反演结果可能甚至会比三维的反演结果的边界更清晰,更精确.然而,对于具有较强的三维结构的模型而言,其二维反演结果与原始模型可能仍然存在较大差异,其中TM+TP或TM模式的二维反演结果相对更接近原始模型,而TE模式的结果往往会有较大误差,需要在解释时特别注意以免得出错误结论.     

2-D Versus 3-D Magnetotelluric Data Interpretation

In recent years, the number of publications dealing with the mathematical and physical 3-D aspects of the magnetotelluric method has increased drastically. However, field experiments on a grid are often impractical and surveys are frequently restricted to single or widely separated profiles. So, in many cases we find ourselves with the following question: is the applicability of the 2-D hypothesis valid to extract geoelectric and geological information from real 3-D environments? The aim of this paper is to explore a few instructive but general situations to understand the basics of a 2-D interpretation of 3-D magnetotelluric data and to determine which data subset (TE-mode or TM-mode) is best for obtaining the electrical conductivity distribution of the subsurface using 2-D techniques. A review of the mathematical and physical fundamentals of the electromagnetic fields generated by a simple 3-D structure allows us to prioritise the choice of modes in a 2-D interpretation of responses influenced by 3-D structures. This analysis is corroborated by numerical results from synthetic models and by real data acquired by other authors. One important result of this analysis is that the mode most unaffected by 3-D effects depends on the position of the 3-D structure with respect to the regional 2-D strike direction. When the 3-D body is normal to the regional strike, the TE-mode is affected mainly by galvanic effects, while the TM-mode is affected by galvanic and inductive effects. In this case, a 2-D interpretation of the TM-mode is prone to error. When the 3-D body is parallel to the regional 2-D strike the TE-mode is affected by galvanic and inductive effects and the TM-mode is affected mainly by galvanic effects, making it more suitable for 2-D interpretation. In general, a wise 2-D interpretation of 3-D magnetotelluric data can be a guide to a reasonable geological interpretation.     

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.     

拉东投影法三维叠前深度偏移

对地下地质构造进行正确成像是地震勘探的最终目的,由于三维地震资料采集不可能都沿垂直构造走向的方向进行,为地震资料的三维处理带来了许多困难. 本文将三维叠后拉东投影偏移思想应用于三维叠前处理中,提出了三维叠前投影偏移算法. 利用拉东投影变换的原理,将整个三维叠前数据体投影到一系列各方向的径向线上,各方位角的构造都包含在其中某条或多条径向剖面上. 投影完成后,形成一系列的独立的二维叠前测线,可采用二维叠前深度偏移成像方法来实现各径向线的叠前偏移,当各径向剖面偏移完成后,在时间切片上进行反投影,从而最终形成三维叠前深度偏移结果. 实际应用表明,用本方法进行三维叠前深度偏移时,深度偏移剖面对横向分辨率有所提高,对陡地层和小断层的成像效果有所改善.     

三维各向异性介质中的波动方程叠前深度偏移方法

基于三维VTI各向异性介质的频散关系,构建波数项和空间项分离的单程波算子表达式,以优化算法,确定算子的待定系数,实现广角逼近三维VTI介质的广义相移算子,发展了可灵活处理强或弱各向异性介质的波动方程叠前深度偏移方法.文中同时也针对其工业应用建议了三维VTI各向异性介质中可提高计算效率的频率相关变步长波场深度延拓算法及稀...     

Numerical modeling of 3-D terrain effect on MT field

Using the boundary element method, the numerical modeling problem of three-dimensional terrain effect on magnetotelluric (MT) field is solved. This modeling technique can be run on PC in the case of adopting special net division. The result of modeling test for 2-D terrain by this modeling technique is basically coincident with that by 2-D modeling technique, but there is a great difference between the results of 3-D and 2-D modeling for 3-D terrain. Project supported by the National Natural Science Foundation of China.     

利用混合法构建三维数字岩心(英文)

在弹性波有三维数字岩心描述了岩石的微观孔隙结构。X射线CT扫描是获取三维数字岩心最准确和直接的方法,但实验成本高。本文结合沉积过程模拟和模拟退火算法,提出了重建三维数字岩心的混合法,基于岩石二维图像重建三维数字岩心。利用岩石颗粒沉积算法构建初始数字岩心,作为模拟退火算法的初始状态。运用模拟退火算法调整岩石颗粒和孔隙的相对位置,使三维数字岩心与岩心二维图像具有相似的自相关函数,从而建立三维数字岩心。与传统模拟退火算法相比,该方法计算时间明显减小。运用局部孔隙度理论定量比较了重建数字岩心和岩心X射线微CT图像,两种数字岩心具有相似的均质性和孔隙连通性。利用有限元方法和格子玻尔兹曼方法分别模拟了重建三维数字岩心的地层因素和渗透率,数值模拟结果与实验结果相符。相比传统模拟退火算法,混合法重建数字岩心的传导特性更接近真实岩心的传导特性。     

2.5-D modeling in electromagnetic methods of geophysics

Understanding, using, or eliminating three-dimensional (3-D) effects in electromagnetic methods of geophysics are critical requirements. Numerous achievements in 3-D modeling sometimes give the impression that they are widely available today in geophysical practice. This is not necessarily true. Existing 3-D modeling packages prove that we know how to perform 3-D modeling. However, the computer resources and costs involved make the practical application of 3-D EM modeling in geophysical applications very limited.A practical compromise, or even alternative, is represented by 2.5-D modeling characterized by the use of a 3-D source in a 2-D medium. This combination allows one to mathematically describe the related boundary value problem as a sequence of independent two-dimensional problems. The typical technique leading to such a split formulation is Fourier analysis. That is why the individual terms of a split solution are often referred to as harmonics.Although each independent problem is two-dimensional, the algorithmic implementation of finite differences or integral equations for the higher harmonics has some specific features not present in the classical 2-D cases. In this paper, a hybrid scheme consisting of a combination of the finite difference technique with the integral equation approach for transient fields is described. Evaluation of algorithm accuracy is presented and a transient logging technique application is considered. The algorithm is fast and easily implemented on a personal computer     

Parallel 3-D Simulation of a Fault Gouge Using the Lattice Solid Model

Despite the insight gained from 2-D particle models, and given that the dynamics of crustal faults occur in 3-D space, the question remains, how do the 3-D fault gouge dynamics differ from those in 2-D? Traditionally, 2-D modeling has been preferred over 3-D simulations because of the computational cost of solving 3-D problems. However, modern high performance computing architectures, combined with a parallel implementation of the Lattice Solid Model (LSM), provide the opportunity to explore 3-D fault micro-mechanics and to advance understanding of effective constitutive relations of fault gouge layers. In this paper, macroscopic friction values from 2-D and 3-D LSM simulations, performed on an SGI Altix 3700 super-cluster, are compared. Two rectangular elastic blocks of bonded particles, with a rough fault plane and separated by a region of randomly sized non-bonded gouge particles, are sheared in opposite directions by normally-loaded driving plates. The results demonstrate that the gouge particles in the 3-D models undergo significant out-of-plane motion during shear. The 3-D models also exhibit a higher mean macroscopic friction than the 2-D models for varying values of interparticle friction. 2-D LSM gouge models have previously been shown to exhibit accelerating energy release in simulated earthquake cycles, supporting the Critical Point hypothesis. The 3-D models are shown to also display accelerating energy release, and good fits of power law time-to-failure functions to the cumulative energy release are obtained.     

基于VTK的医学图像系统研究

医学三维数据场可视化是当前科学计算可视化应用的重点。本文论述了可视化工具包VisualizationToolkit(VTK)的主要特点,介绍了三维医学可视化系统实现的原理和方法。根据一系列人体断面图像,应用VTK实现了三维医学图像重构,对重构后的三维图像进行解剖分析;并实现对人体的二维图像逐帧浏览及柱状统计。实验结果表明,VTK具有使用灵活,功能强大的优点,是医学三维数据场可视化的有力工具。