基于虚源估计的复杂上覆地层下地震相干成像

在上覆地层比较复杂的情况下,常规地震勘探方法常常难以得到好的成像.本文研究了基于地震相干避开复杂上覆地层对地震波的影响,利用VSP数据估计地震虚源直接对目的地层进行成像的方法.在地震相干成像过程中,震源子波对分辨率有比较大的影响,尤其是存在薄层的条件下,两个非常近的反射同相轴将无法辨认.利用估计出虚源地震子波的性质,对该子波进行整形压制其旁瓣,从而提高成像的分辨率.针对典型模型的数值试验结果表明,对于复杂上覆地层情形,通过从VSP数据估计的虚源数据能够较好的对目的地层进行成像.     

地震虚源法边界效应研究

地震虚源法能够通过重建震源位置来避免复杂覆盖层的影响,因而广泛应用于时移地震监测和复杂覆盖层下的地震成像问题.由于在野外实际勘探过程中,震源只能布设于地表或靠近地表的有限范围内,无法沿地表无限延伸,因而在虚源反射记录中产生边界效应,影响格林函数的恢复质量.本文从理论模型出发推导有限孔径下边界效应的理论值,解释边界效应的...     

近地表地震层析成像方法综述

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论"无限高频"假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.     

近源地壳构造与远场体波理论地震图的计算

将震源附近的特殊地壳构造区简化为二类模型.它们具有异常的密度、波速和一定的几何尺度.依据双力偶点源模型下远场垂直向 P 和 SH 波位移公式和由本文模型推导的反射系数、辐射花样和走时差计算式,分别计算了远场 P 和 SH 波理论图.结果表明,若近源特殊构造的密度、波速值小于地壳平均值(模型Ⅰ),则它对远场地震图的影响可以忽略;反之,若特殊构造介质参数值大于震源区平均值(模型Ⅱ)。则它在一定情况下对远场地震图有较大影响.而这种影响在以往的工作中均被忽视了.     

近源地壳构造与远场体波理论地震图的计算

将震源附近的特殊地壳构造区简化为二类模型.它们具有异常的密度、波速和一定的几何尺度.依据双力偶点源模型下远场垂直向 P 和 SH 波位移公式和由本文模型推导的反射系数、辐射花样和走时差计算式,分别计算了远场 P 和 SH 波理论图.结果表明,若近源特殊构造的密度、波速值小于地壳平均值(模型Ⅰ),则它对远场地震图的影响可以忽略;反之,若特殊构造介质参数值大于震源区平均值(模型Ⅱ).则它在一定情况下对远场地震图有较大影响.而这种影响在以往的工作中均被忽视了.      

被动源反射地震数据起伏地表静校正问题分析

主动源地震中采用静校正技术将地震数据校正到平面上进行常规处理,被动源反射地震数据处理中同样面临该问题,其中涉及到了两种方法,一种是生成拟炮集记录后,采用主动源地震方法进行静校正处理;第二种方法是在背景噪声上,根据检波点高程将数据校正到平地表上再进行拟炮集记录计算.本文主要分析了第二种静校正计算方法的原理、以及实现步骤,并通过数值模拟起伏被动源地震数据,对两种静校正方法校方法进行了综合对比.实验结果表明：在被动源原始数据上静校正和在互相关生成的拟炮集上静校正都能实现起伏地表校正为平地表,但在被动源原始数据上静校正再相关会导致静校正量发生改变,需对反射记录非因果部分进行两倍炮点校正,因果部分进行两倍检波点校正才能叠加生成拟炮集.     

基于逆虚折射干涉法有效提取近地表弱地震信号

在地震勘探中,地形起伏和近地表速度的剧烈变化会导致地震波旅行时的扰动,通常会通过折射波信息来估算和消除这些扰动.本文在虚折射的基础上提出了逆虚折射干涉法,通过虚折射波场和原始折射波场的互相关,并对所有位于固定相位点上的检波点进行叠加,重构出逆虚折射波场.通过逆虚折射与超级虚折射的叠加,保证了不同偏移距下折射波振幅恢复的一致性,显著提高折射波的信噪比,有效提取弱信号.同时,本文采用反褶积干涉法来压制由于互相关和褶积产生的子波旁瓣的影响,弥补低频和高频能量的损失,改善恢复的折射波场的稳定性和分辨率.该新方法不需要知道近地表复杂速度模型的信息,可以将虚折射的勘探孔径恢复到原始地震记录的最大孔径.合成资料和实际资料的计算结果表明,基于反褶积的逆虚折射干涉法能够从低信噪比的资料中,有效恢复出折射波信息.     

DAS技术在油气地球物理中的应用综述

光纤分布式声波传感技术(DAS)基于相位敏感光时域反射,是一种利用光纤后向瑞利散射干涉效应实现声波信号连续分布式探测的新型传感技术.在油气勘探开发领域,近年来在井中VSP、地表地震采集、时延或永久油藏监测、水力压裂监测等方面开展了试验和应用,取得了初步的成功.相比常规地面检波器及井中检波器,DAS技术具有低成本、高效率...     

复杂介质有限元法2.5维可控源音频大地电磁法数值模拟

利用有限元2.5维可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）数值模拟方法,对100Ωm均匀半空间介质中有限长度的电偶极源产生的电场、磁场及视电阻率、相位特征进行了数值模拟,研究了场的空间变化规律. 在一个象限中,场的特征存在双叶现象,当收发距大于4个趋肤深度时,电阻率较接近介质真实的电阻率,这些结果为观测系统和收发距的选择提供了依据. 波数域场的特征表明,低波数对源的贡献占较大的比例. 有限元法2.5维CSAMT数值模拟的优势在于能较准确地获得复杂介质结构的波场特征. 本文结合直立异常体、倾斜异常体及断陷模型对CSAMT电阻率、相位剖面特征及频率曲线特征的可靠性进行了研究. 数值模拟结果直观地给出了异常体的剖面异常形态. 通过对比研究异常体的剖面异常形态和半空间场的特征进一步说明本文方法和软件在模拟复杂介质结构场特征时是可靠的. 这为认识观测数据,指导反演解释提供了较好的依据.     

利用两轨法D-InSAR技术获取玛尼地震形变

采用欧洲太空局提供的ERS1／2SAR影像数据,结合美国NASA提供的免费SRTMDEM,利用两轨法D—InSAR技术获取了1997年11月8日西藏玛尼地震的部分差分干涉图。结果表明,断裂为左旋扭动态势,由地震引起的雷达视线向的形变北盘约为0．7m,南盘约为0．8m,认为,利用D—InSAR技术提取地震形变具有一定的潜力和优势。     

利用地震信息节点技术平台建设虚拟测震台网的可行性分析

通过介绍宝鸡市地震局虚拟测震台网建设过程,及网络集成,技术应用、运行状态等情况,表明市、县一级地震工作机构,在现有环境和条件下,完全可以利用地震信息节点平台建设虚拟测震台网,实现地震数字观测资料共享、地震事件实时监测、快速获取震情信息、建立强震预警机制等功能,这无疑是逐步提高防震减灾队伍快速响应能力和全社会综合防灾能力的有效途径。     

Cepstrum analysis of seismic source characteristics

This paper introduces the concept of cepstrum.By investigating the difference in source characteristics between earthquakes and explosions the paper infers the manifestation of source difference in various variable domains,and seeks for effective means to express such source difference.Extending the approach of source discrimination from time and frequency domain to the cepstrum domain,the paper proposes a method of cepstrum analysis for recognizing the characteristics of seismic sources and establishes criteria for identifying the type of seismic sources.Cepstrum analysis on some recent earthquakes and explosions has been made,and the result shows that the method is quite effective in practice.     

Near‐source seismic demand and pulse‐like records: A discussion for L'Aquila earthquake

Rupture directivity effects in ground motion are known since many years to both seismologists and earthquake engineers, i.e. in sites that are in a particular geometrical configuration with respect to the rupture, the velocity fault‐normal signals may show a large pulse which occurs at the beginning of the record and contains the most of energy. The results are waveforms different from ordinary ground motions recorded in the far field or in geometrical conditions not favorable with respect to directivity. Current attenuation laws are not able to capture such effect well, if at all, and current probabilistic seismic hazard analysis is not able to predict the resulting peculiar spectral shape. Moreover, it is believed that structures with dynamic behavior in a range of periods related to the pulse period may be subjected to underestimated seismic demand. In the paper this is investigated and increments in both elastic and inelastic seismic actions are quantified using a large dataset of records, from the next generation attenuation project (NGA), in which a fraction is comprised of velocity pulses identified in other studies. These analyses employ recently developed tools and procedures to assess directivity effects and to quantify the associated threat in terms of seismic action on structures. Subsequently, the same tools are used in one of the first attempts to identify near‐source effects in the data recorded during a normal faulting earthquake, the mainshock of the recent Abruzzo (central Italy) sequence, leading to conclude that pulse‐like effects are likely to have occurred in the event, that is (1) observation of pulse‐like records in some near‐source stations is in fair agreement with existing predictive models, (2) the increment in seismic demand shown by pulse‐like ground motion components complies with the results of the analysis of the NGA data, and (3) seismic demand in non‐impulsive recordings is generally similar to what expected for ordinary records. The results may be useful as a benchmark for inclusion of near‐source effect in design values of seismic action and structural risk analysis. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Application of passive source surface-wave method in site engineering seismic survey

Site engineering seismic survey provides basic data for seismic effect analysis. As an important parameter of soil, shear-wave velocity is usually obtained through wave velocity testing in borehole. In this paper, the passive source surface-wave method is introduced into the site engineering seismic survey and practically applied in an engineering site of Shijingshan District. By recording the ubiquitous weak vibration on the earth surface, extract the dispersion curve from the surface-wave components using the SPAC method and obtain the shear-wave velocity structure from inversion. Over the depth of 42 m underground, it totally consists of five layers with interface depth of 3.31, 4.50, 7.23, 17.41, and 42.00 m; and shear-wave velocity of 144.0, 198.3, 339.4, 744.2, and 903.7 m/s, respectively. The inversion result is used to evaluate site classification, determine the maximum shear modulus of soil, provide basis for further seismic hazard analysis and site assessment or site zoning, etc. The result shows that the passive source surface-wave method is feasible in the site engineering seismic survey and can replace boreholes, shorten survey period, and reduce engineering cost to some extent.     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的应用研究

位移延性是桥梁抗震性能的重要指标之一,以Pushover分析为基础的能力谱方法能够考察结构在地震下的弹塑性位移响应,是抗震性能评估的一种有效手段.文中阐述了能力谱法的基本原理,说明了基于弹塑性反应谱的能力谱方法在求解性能点时不需要进行迭代计算;基于弹性设计反应谱建立了相对应的弹塑性反应谱,结合某实桥,将能力谱方法和增量动力分析方法进行了对比,并根据不同的地震基本烈度和场地土类型进行了抗震性能评估.分析认为,能力谱方法计算简便,对结构1阶振型的地震响应占主导时,具有较好的精度,并能够基于设计反应谱来考察结构的弹塑性抗震性能,可用于桥梁抗震性能的评估.     

井间地震资料精细解释方法研究与应用

井间地震资料分辨率很高,但是缺乏成熟的解释方法,本文针对井间地震资料的特点,借鉴地面地震解释技术对井间地震资料开展了精细解释方法研究.首先在深度域资料特点分析的基础上,利用区域速度和层析成像速度将深度域井间地震资料转换到时间域进行研究,并通过粗化降频建立起井间地震资料与地面地震资料之间的相似性联系,得到对井间地震低频反射特征的认识,结合井旁道合成地震记录标定建立起井间地震资料的反射特征,准确的解释了井间地震的反射层位.采用地震瞬时属性分析和时频属性分析得到了对沉积环境的认识,进一步通过波阻抗反演更好的认识井间储层特征.在实际应用中综合多种方法进行解释,并结合测井资料对比落实了井间砂体展布特征,得到对井间储层的精细描述结果,解决了两口井之间储层分布范围、横向连通性及厚度变化等问题,取得了较好的应用效果.     

浅层SH波反射波勘查的应用及震源

本文简述了浅层SH波反射波法在浅层勘查中的优点,分析了制约该法被广泛应用的因素,以实例论述了该法在研究上海地区沉积环境中的应用和在复杂地质条件下的应用效果,并对激发剪切波的震源进行了讨论,给出了采用轻便震源激发剪切波的应用实例.提出了将多道瞬态面波勘察和SH波反射法勘探结合进行联合勘探的可行性.     

A review of the wave gradiometry method for seismic imaging

As dense seismic arrays at different scales are deployed, the techniques to make full use of array data with low computing cost become increasingly needed. The wave gradiometry method(WGM) is a new branch in seismic tomography, which utilizes the spatial gradients of the wavefield to determine the phase velocity, wave propagation direction, geometrical spreading, and radiation pattern. Seismic wave propagation parameters obtained using the WGM can be further applied to invert 3D velocity models,...     

自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.

     

Research on determining the annual earthquake occurrence rates of potential seismic source areas

To actually reflect the seismic temporal-spatial inhomogeneity of intra continental strong earthquakes of North China in seismic hazard analysis, several seismological and geological characteristics have been selected and quantized to describe the seismicity features in time and space of every magnitude interval with the thought of dividing the interesting magnitude range into several intervals and using of spatial probability distribution function. A component analysis method with orthogonal transformation is introduced to avoid the repeated use of the same element and the subjective effects in determining the annual earthquake occurrence rates of earthquake. By passing synthetic fuzzy judgement on the nonintercorrelated new characteristics, the annual occurrence rates of every magnitude interval of each potential source area are obtained associated with the adjustments of earthquake reducing process after the occurrence ofM>7 quake. An intensity map of the Beijing-Tianjin-Zhangjiakou area is calculated as an example which shows a close coincidence with the seismic temporal-spatial inhomogeneity of North China. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,13, 496–504, 1991.