波动方程参数反演方法研究进展

根据波场信息重建波动方程系数项是地球物理反演中一个重要研究方向.波动方程参数反演方法按照求解方式的不同,可以分为直接反演方法、迭代反演方法、搜索类反演方法、混合优化反演方法和联合反演方法.目前发展的参数反演方法多数都处于理论计算阶段.研究能求解实际地震资料的参数反演方法具有重要意义.为取得可靠的反演结果,信息的转化开发...     

天津地区场地响应和震源参数联合反演

根据天津数字地震台网记录的发生在天津地区的中小地震波形资料,采用Moya方法,反演天津地区39个地震的震源谱低频水平、拐角频率和28个台站的场地响应,计算了参与反演的地震矩、拐角频率、应力降和震源半径等参数,并讨论了它们之间的关系.结果表明: 27个井下台的场地响应曲线形态基本一致,低频有不同程度的放大,高频衰减较快;蓟县地表基岩台的场地响应低频基本在1附近变化,高频也有明显衰减.地震矩与震级及震源谱拐角频率的关系密切;拐角频率随震级的增大,有明显的下降;对于3级以上的地震,应力降、震源半径随地震震级的增大有明显的增大.     

华北中北部地区震源参数和场地响应的联合反演

利用遗传算法反演华北中北部地区27个地震震源谱的低频水平、拐角频率和25个台站的场地响应。具体方法是利用研究区的平均衰减模型对记录谱进行路径校正，然后假定每一个地震的ω^2模型，调整低频水平和拐角频率使所有台站场地响应的标准偏差最小，最后给出参与计算的每个台站的场地响应。结果表明，17个基岩台中11个台的场地响应在1～20Hz范围内接近1，6个基岩台的场地响应部分频段放大或缩小3倍以上。8个井下摆台站的场地响应形态相同，表现为低频放大，高频部分迅速衰减。地震矩与震级的关系为logM0=17．1 1．13ML，地震矩与震源半径的关系为logM0=19．4 0．0052r。     

利用数字化地震记录进行震源参数和介质衰减特性的联合反演

利用区域台网的数字化地震记录资料，发展了一种体波谱的反演方法，以消除用波谱分析求解震源参数和介质衰减特性过程中的不确定因素的影响．经过数值实验和对实际资料的应用，初步证明了该方法的实用性。利用滦县地区流动台网中的五个台站接收的３５次地震记录的Ｐ波频谱资料，反演了滦县地区的震源动力学参数，得到了５个台站的Ｐ波表现Ｑ值和震源频谱的高频衰减率γ。Ｑ值分布在４０８－８４７之间，均值为５２０。γ值分布在１．５４－３．２２之间，均值为２．４１。利用唐山仪器台阵中的７个台站接收的９次地震记录的Ｓ波频谱资料，反演了唐山滦县地区的震源动力学参数，并得到了７个台站所在的小区域内平均的Ｓ波表观Ｑ值和震源频谱的高频衰减率γ。Ｑ值的均值为５８３。γ值均值为２．５８。     

黏弹性VTI介质微地震正演模拟与震源机制全波形反演

微地震矩张量能够描述储层岩石破坏的细节,有助于了解水力压裂储层的地质力学特征,震源机制矩张量反演对于非常规油气开发具有重要的作用.水力压裂通常在页岩油气储层中进行,震源区介质表现出速度和衰减各向异性,需要研究衰减各向异性介质中微地震信号的传播规律.基于观测到的微地震记录,通过波形反演能够获得矩张量,忽视震源区介质的衰减和速度各向异性会导致震源机制反演结果的误差.本文提出了一种考虑地层各向异性吸收衰减作用的震源机制全波形反演方法,对于黏弹性VTI介质,采用GPU并行的伪谱法计算合成地震记录,通过全波形反演方法匹配合成波形和记录波形,借助优化算法获得震源机制矩张量反演结果.本文通过实验测试验证了该方法的有效性,分析了震源区各向异性速度和衰减参数、噪声以及观测系统等对于微地震震源机制各分量及成分反演结果的影响,研究表明考虑模型中的黏弹性各向异性对于获得可靠的震源机制反演结果非常重要.

     

京津唐张地区速度结构和震源位置联合反演的遗传算法

震源参数和速度结构的联合反演是一个典型的非线性名参数最优化问题，常规的局部线性化反演方法往往易于陷入局部极值，且严重依赖于初始模型的选取。模拟生物界进化的遗传算法则是一种简单而高效的全局性搜索方法。     

时间域全波场各向异性性参数反演

从各向异性弹性波的有限元正演方程出发，导出了反问题中时间域雅可比矩阵求解的计算公式。它具有与时间域有限元正演方程相同的表达形式，故可通过有限元正演计算来获得雅可比矩阵。研究了有限元正演算法的效率和精度、吸收边界条件等的问题，以提高反演系统的效率和精度。在此基础上，实现了叠前全波场各向异性弹性参数反演。计算表明，在初始模型偏离真实模型较大的情况下，层状模型和横向不均匀模型的反演结果均能准确地收敛到真实模型上。     

场地响应、震源参数与介质衰减的同时反演

采用Ω平方模型来约束中小地震的震源位移振幅谱，从而实现对震源参数、介质的几何扩散特征、介质的非弹性衰减以及场地响应等参数的同时反演，数值模拟结果表明该方法是可靠的。江苏省苏南地区的几何扩散较好地符合三段衰减统计模型，该地区的品质因子与频率的依赖关系以频率3．0Hz为界分为低频、高频二部分．且均符合指数衰减关系，而全部频率点的品质因子频率依赖关系似乎与四元素流变模型的Q值理论频率特征曲线比较一致。该地区中小地震地震矩对数值与震级ML具有较好的线性关系；地震矩与拐角频率呈现出良好的双对数关系，且该地区的地震应力降与震源半径之间的关系在震源半径小于300m时与圆盘静态破裂模式理论关系较吻合。     

非线性波动方程地震反演的方法原理及问题

在解反射地震的非线性反问题时,目前都采用各种迭代算法(如梯度法、最速下降法及共轭梯度下降法等),并以拟合差取极小为准则.本文对这方面具有代表性的波动方程反演理论作分析评述,指出这种经典性方法的缺点和局限,以及发展非线性波动方程地震反演的方向.     

新疆柯坪块体震源参数的初步研究与应用

采用多台多地震联合反演的方法得到了新疆柯坪块体2006-2008年53次MS≥3.0中小地震的震源谱,进而计算了103次MS≥2.5地震的应力降、地震矩、震源破裂半径、视应力等震源参数,并讨论了它们与震级之间的关系。在此基础上分析了2006年以来柯坪块体上普昌断裂两侧区域及整个块体上应力降和地震视应力空间演化特征,并结合柯坪5.2级地震对研究结果应用于地震趋势预测和短临跟踪的可行性进行了探讨。     

长岛震群震源谱参数反演和震源参数特征

采用高频截止(High-Cut)震源模型,以均方根误差最小原则稳健地求解震源谱参数,并由此推算震源尺度和静态应力降。实际应用显示,该模型的理论谱对观测谱有很好的拟合,可明显改善拐角频率识别准确度。计算了长岛震群内71次M_L≥2.5地震事件的震源参数,结果表明：(1)拐角频率处于2～10 Hz范围,与震级大小存在一定的相关性,截止频率范围处于10～30 Hz之间,与地震大小的相关性不明显;(2)地震矩M₀分布在10¹²～10¹⁴ N·m,与震级M_L存在正相关关系：logM₀=0.977M_L+10.186;M_L与矩震级M_W之间的关系为：M_W=0.651M_L+0.766;(3)根据相对应力降时域演化发现,自2017年3月3日M_L4.5地震之后应力快速释放,应力降水平在均值附近波动,而且多数M_L≥3.5地震发生于...     

基于微地震定位与震源机制联合反演算法(JSSA)分析页岩气水力压裂效果及应力状态

采用微地震定位与震源机制联合反演算法(JSSA算法)对威H3-1井的实际压裂数据进行处理,得到1507个事件的空间位置和震源机制信息.根据联合反演的震源机制信息,计算事件的P轴分布,从而解释压裂施工区域的应力分布状态.通过对压裂施工区域的综合解释分析,表明工区西侧存在较大的SN向天然裂缝,以及在水平井附近存在较小的压裂...     

内蒙古中西部地区震源参数和场地响应反演

采用Atkinson方法，基于遗传算法，利用呼和浩特数字地震台网7个子台记录的9次质量较高的地震事件资料，计算了内蒙古中西部地区的品质因子Q值和非弹性衰减系数c（f）。在所研究的频率范围内，前者和频率．厂有很好的线形关系：Q（f）=116．8f^1.000后者与频率．厂的变化关系不明显。在此基础上采用Moya方法反演了7个地震台的场地响应和地震的震源参数，并对它们之间的相互关系进行了讨论。结果显示在所研究的频率域内7个基岩台站的场地均不同程度的存在放大作用，其次震源参数间具有较好的线性关系。本文还详细介绍了Atkinson方法和Moya方法的原理和计算步骤。     

晋冀蒙交界地区最小一维速度模型联合反演

文章使用内蒙古地震台网记录到的晋冀蒙交界地区517个定位地震,在参考原始编目报告的基础上,用和达法拟合走时曲线删除错误数据,使用Kissling方法联合反演得到晋冀蒙交界地区最小一维P波速度模型和震源位置。结果显示,研究区P波速度随着深度增加而递增,无明显间断面,联合反演得到的震中位置较原始报告分布更集中,簇状分布更明显。     

波动方程反问题与广义RADON变换反演的一种关系

本文把波动方程反问题与广义Radon 变换的反演相联系。在假定弱散射条件下,把波动方程反问题转化成广义Radon 变换的反演问题,即如何从一系列关于目标函数在某类子流形上的积分值,去求出目标函数.这种转化提供了一种研究波动方程反问题的途径。     

利用纵、横波的拐角频率比值和位移谱零频极限比值计算波速比——以芦山M_S7.0地震序列为例

使用区域固定台网数字地震记录资料,计算2013年4月20日四川芦山MS7.0地震余震序列的震源谱参数,通过纵、横波的拐角频率比值和纵、横波位移谱零频极限比值计算波速比。结果显示:1拐角频率比值得到的波速比平均值约为1.27,零频极限比值得到的波速比平均值约为1.67,零频极限比值得到的结果更接近泊松介质的波速比1.73;2两种方法得到的波速比变化趋势基本一致:在主震后均处于较低异常水平,最后一个MS5.4余震后,波速比回返升高;3零频极限比值得到的波速比异常形态较明显,在3个MS5.4余震前都呈现出"降低-回返"的过程,在回返之后发生最大余震;4在数据处理过程中,是否对介质做非弹性衰减校正对两种方法的结果影响不大;5单台波速比与多台波速比的变化趋势基本一致。     

Second-Order and Higher-Order Perturbations of Travel Time in Isotropic and Anisotropic Media

The partial derivatives of travel time with respect to model parameters are referred to as perturbations. Explicit equations for the second-order and higher-order perturbations of travel time in both isotropic and anisotropic media are derived. The perturbations of travel time and its spatial derivatives can be calculated by simple numerical quadratures along rays.     

2003年11月13日岷县ML5.5级地震震源机制的矩张量反演

利用2003年11月13日岷县5.5级地震震中周围7个台站的数字记录反演了本次地震的矩张量,对所得结果与用P波初动符号的结果进行了比较,二者具有较好的一致性。结合该地区的地震分布和本次地震的余震分布,对可能的发震断层进行了讨论。