我国七五期间CT研究在地震层析成象方面的进展与今后的展望

本文所涉及的“地震层析成象技术”是在广义上理解的,其内容有:一)地震波速度V或速度的微扰动δ_v的空间层析成象,地震波品质因数Q值或Q值的微扰动δ_Q的空间层析成象;二)与地震监测预报有关的地球物理涉及震源状况有关的成象技术;     

区域台网地震资料的层析研究在潜在震源区判定中的应用

本文从地球内部介质的刚度性质出发讨论了震源区介质与周围地区的差异,指出地震波的速度、衰减层析图象对这种差异的反映敏感,并结合一些实例阐明地震层析研究可用于潜在震源区的判定之中。     

绕射层析和多源全息在地震成象中的应用

地震层析正作为确定地下构造的一种成象方法出现了。当视角覆盖有限,并且介质的不均匀性尺度和波长相当时,一般的射线层析方法就会失效,这在地球物理应用中是常见的。为改进成象过程,还需要其它的层析成象方法。这里,我们研究绕射层析和多源全息,并就它们对地面反射剖面(SRP),垂直地震剖面(VSP),以及井间测量中的应用进行评价。对沿震源线(source line)的线震源(line sources)和接收线(receiver line)的线接收器(line receivers),给出了二维分布的理论公式。绕线层析理论以Born或Rytov近似为基础。通过使用空间频率域覆盖的信息的考查以及数字例子来评价绕射层析和多源全息方法。类似于克希霍夫偏移,多源全息常给出被畸变的物体图象。这种畸变,在SRP情形中,产生图象的长尾,在VSP情形中,形成强烈的噪音带,并且这是由目标谱的不完全和非均一的覆盖所导至的。绕射层析的滤波作用有助于校正重构过程中的目标潜的非均一覆盖(包括重复),从而消减畸变。另一方面,多源全息更便于勾画声阻抗对比度较大的锐边界,因为现在所阐述的绕射层析方法仅限于弱非均匀性的情况。此外,多源全息有使用任意数目的震源(包括单震源)的灵活性,采样间隔不受奈奎斯特频率的限制。数字例子表明组合资料集(如地面反射资料和VSP资料的组合,或井间资料和地面资料的组合等)将改进图象质量。     

井间地震层析成象

多数井间地震走时层析成象法是将震源到接收器间的射线路径近似为直线,但这只有当研究区域速度变化较小时才有效.实际上许多地区都可观测到速度变化达到10—20%以上,引起显著的射线弯曲.虽然在研究井间成象问题时有人已考虑到这一非线性效应.但多数结果并不令人满意.本文提出一种二维射线追踪的迭代反演方法并成功地应用于野外实测数据. 本方法是先进行迭代射线追踪然后来修改速度模型.每次迭代都把在当前模型中经射线追踪计算得到的理论走时与观测走时之差通过线性方程组与未知的速度扰动联系起来,并通过阻尼最小二乘法求出用来修改模型的速度扰动.迭代一直进行到理论走时与观测资料拟合到给定误差,或走时拟合无法再改进时为止.理论模拟表明本方法经几次迭代后就可收敛到正确解. 利用这一方法处理了结晶岩地区的实测井间地震实验数据.地震波的频率范围是1—6.6 kHz,允许的分辨率为几米.得到的速度图象与其它地质和地球物理资料十分吻合.根据求解的速度模型计算出的马斯洛夫(Maslov)理论地震图与实际波形图相当一致,这也有力地验证了本反演方法的有效性.     

震波射线层析图象技术在地震地质与大地构造研究中的意义

本文概述了美国地球物理联合会1984年春季年会上首次举办的“震波射线层析图象技术和三维方法”专题讨论会有关文献的内容。震波射线层析图象技术利用近年来日益增多的地震数据,用新的计算技术求得三维图象的地震波速构造,使之满足各种约束条件。求得全球各种地幔深度范围的三维波速分布,并与现行的板块构造分布图作对比,结果表明,在大部分构造活动区,裂谷带、火山区和大洋中脊下面的震波速度是慢的,而地台区下面的波速是快的,另有一些地区的波速分布表现了一定的特殊性,值得进一步研究。谷本等得出的地幔对流图为板块大地构造研究提供了新的定量基础。震波射线层析图象技术已成为研究地球内部物理、化学性质的重要手段。     

弯曲射线地震层析成象:在留尼旺岛格朗湖坝地区的应用

在留尼旺岛格朗湖坝地区(Grand Etang dam site)进行的十二次地震层析成象勘测结果,是关于CPGF(法国地球物理勘探公司)在过去十年中所发展的弯曲射线层析成象技术的一个说明.在低速带之上覆盖着高速带的地区,这种方法取代了惯用的地震折射法,比简单直线的层析成象精确得多.在详细的研究中,没有损失深度方面的精度,并可将钻井结果向横向推广. 在格朗湖坝的情况下,固定于玄武岩的杭渗透截流设计,已被修正为考虑三处截流. 目前,进一步的工作是利用傅里叶变换发展衰减层析成象技术.在这种情况下,弯曲射线方法衬于计算正确的几何扩展是非常宝贵的.     

云南地区S波非弹性衰减Qem值研究/

地震波衰减性质的研究是地震学研究的重要课题.地震台站(地震仪)记录到的地震波,包含了地震震源效应、地震波的传播路径效应、台站场地响应及仪器响应.在使用地震波资料研究震源性质时,必须要扣除地震波传播路径效应、台站场地响应及仪器响应的影响.地震波传播的路径效应(地震波衰减),除了随距离存在几何衰减外,还有一个重要的影响因素--即介质的非弹性衰减,用介质品质因子Q值来度量.Q值是地球介质的基本物理参数之一,是对地震进行定量和研究震源性质(如震源参数的测定等)所必需的重要参数,在震源物理和工程地震研究中具有重要应用价值.     

地球物理绕射层析成象的超声实验

超声实验表明,采用适当的扫描图形及近似的方法,地球物理绕射层析成象技术能够成功地为与周围介质只有4％速度差异的微弱非均匀介质成象。实验是在微机控制的水槽中进行的。采用宽频带检波器测量由物体产生的散射波场。根据图象重构中的畸变情况,比较了Born和Rytov两种近似方法,结果表明,只要由物体引起的相位变化能得到精确的测量及很好的解释,Rytov近似法要比Born近似法的适用范围广一些。文中对扫描图形,如井间、垂直地震剖面及反射等也作了评价,井间的图形在垂直方向有较好的分辨能力。反射法描述物体较近的一边要比较远的一边效果好一些。垂直地震剖面图形在图象重构中产生严重的人为畸变。在我们使用的图象重构的算法中没有考虑由于吸收造成的水下声波的衰减,可能会给结果带来误差。     

地震层析成象的-变换

由Radon变换出发给出了地震走时问题的——变换.定义模型坐标(x,z)与震源位置()和射线斜率()间的线性关系为x=+z.文中给出了-正反变换的理论公式,并分析了-变换与富氏变换的关系。理论表明,连续函数的-变换可得到走时反演问题的唯一解。 在地震学非完全层析成象中,欲提高图象质量必须压制假频和提高分辨.作者对重建图象的分辨进行了详细讨论,最后通过数值模拟讨论了观测系统和滤波处理的影响。      

高斯线调频连续小波变换的时频能量衰减因子方法及其应用

本文基于高斯线调频连续小波变换，提出了能够反映震源区或近场区小地震波形在震源深度、震源尺度、震源破裂机制、地震波传播途径、地震波衰减等方面的差异特征信息的特征指标，即小波变换的时频能量衰减因子方法。为了验证该方法的有效性，选取了震源破裂机制有明显差异特性的天然地震、爆破或塌方资料以及非强地震孕震区同一地点发生的多次小震资料。研究结果表明，天然地震与爆破或塌方记录的连续小波变换时频能量衰减因子有明显区别；正常地震活动背景下地震记录的连续小波变换时频能量衰减因子变化比较稳定；利用该方法，通过对某一地区的连续观测，可望为强震预测提供有效判据。     

大震前后地震波列的衰减速率特征

为了从地震记录图中获取大震前后震源物理性质的变化情况，本文给出了新的物理量ＶＦＰ，利用该物理研究了四个大地震前后地震波列的衰减速率变化。结果表明：１９８１年丰镇５．８，１９８４年黄海６．２以及１９８９年大同６．０级大震前的某一时间段内，其地震波列的衰减速率明显增高（表明地震波衰减慢）；大地震发生后期地震波列的衰减速率明显降低（表明地震波衰减快）。１９８３年荷泽５．９级地震前没有直接前震，但是其余震     

地震波衰减规律及其恢复方法

针对地面地震分辨率低,不能有效识别薄层储层、薄层地层等问题,本文通过地震波衰减规律的分析,提出了一种恢复地震波高频衰减获得宽频带地震剖面的方法,从而大幅度地提高了地震分辨率.应用双井微地震测井资料对松辽盆地地震波动力学特征研究表明,地震波衰减规律是在近地表低速层和近地表低速层的近震源区地震波高频衰减巨大,而在高速层地震波高频衰减很小.药量大近震源区地震波高频衰减大,药量小近震源区地震波高频衰减小.那么,近震源区和近地表低速层对地震波的衰减是地面地震资料频带窄、分辨率低的主要原因.据此提出了如下确定性反褶积方法,用双井微地震测井资料求取近震源区、近地表低速层和虚反射等滤波因子,用其对地面地震资料作确定性反褶积处理,从而恢复近震源区、近地表低速层等几种因素的地震波衰减,将大药量激发地表接收的地面地震延拓成小药量激发高速层接收的宽频带地震.应用该方法对松辽盆地优势频带宽5~90 Hz,视主频50 Hz的地面地震资料处理后,地震剖面优势频带宽达5~360 Hz,视主频达180 Hz,使常规地震剖面分辨率提高2倍.具体的说松辽盆地中部含油组合的地面地震分辨能力由9~15 m提高到3~5 m.宽频带地震剖面与160 Hz的人工合成地震记录对比符合的很好,表明其处理结果是正确.该成果在油气勘探开发中的油气储层预测、构造学研究、沉积学研究等方面有重要的意义.     

河西地区速度异常分布

本文利用联合反演的层析成象的方法,配合快速两点射线追踪法,处理了河西地区地震台网记录到的天然地震走时资料,得到了该地区中、上地壳三维速度异常分布图象,并根据反演结果,对河西地区地震危险性进行了初步探讨。     

利用模型试验研究井间地震CT成像

随着科学技术的迅速发展,对图象处理的要求越来越高,因而各种图象处理技术应运而生,CT(computcrized Tomography)技术就是其中极为有效的方法之一。在医学上的X射线CT成象技术已取得了很大的发展,而将CT成象技术应用于地球参数的反演成像只是近几年才受到人们的普遍关注,虽然利用CT直接成像进行地震反演取得了一定的成果,但是利用CT技术实现地球参数的直接成象还面临着一定的困难。本文试图应用医学上的超声CT成象技术,作数学和物理模型的地球物理CT成象,寻求地球物理CT成象提高精度和分辩率的途径,探讨关于地震层析成象应用的影响因素和限制条件,当然,由于地球物理反演的复杂性和特殊性,必须把医学CT与基本的地球物理方法结合起来这样,才能充分发挥CT技术的作用。我们对井间地震数据进行地震层析成象研究,这主要是由于井间地震学的研究目前已成为一个有意义的研究课题,与传统的反射地震学相比,它有以下特点: (1) 井中震源和井中检波器可以避免地表风化层,减少高频信号的损失,为提高分辩率打下了物理基础。 (2) 井间地震可以把震源和检波器的排列直接布置在目标层的附近,避免了波在从地面到目标标层漫长的往返传播中所受的损失。这也可以使接收到的地震信号能保留更高频率的有效成分。 (3) 井间地震是从不同的角度来探测目标,可利用直接透射波,这就有可能探测目标的低频成分,并对目标层内的速度分布进行成象,这是地表反射地震学所不能比拟的。     

震源和水听器沉放深度对单道地震勘探的影响

为研究震源和水听器电缆沉放深度对单道地震勘探的影响,建立鬼波影响模型,采用雷克子波模拟震源子波,分析因震源及水听器电缆沉放深度产生的鬼波对一次有效反射地震波的影响,并采用不同震源和水听器电缆沉放深度的数据对本次研究结论进行验证。研究表明：地震剖面分辨率和震源及水听器电缆沉放的总深度呈反比;随着震源或水听器电缆沉放深度的增加,地震剖面的分辨率递减,接收地震波能量从低值递增到最大值,再从最大值缓慢降低到稳定值;当水听器电缆沉放深度小于168.8/f(m)时,接收地震波能量随震源沉放深度变化的波动相对平缓,水听器电缆沉放深度浅有利于地震波的一致性,但沉放深度过浅时接收地震波能量将被极大削弱,会明显降低地震波的有效穿透深度;当震源沉放深度约为292.3/f(m)时,一次有效反射波的峰值和震源鬼波的峰值重叠,接收地震波能量最大;当震源沉放深度大于584.6/f(m)时,不考虑地震波能量在水中衰减的情况下,震源沉放深度继续增加对接收地震波能量的增加无效。     

应用地震层析成象技术研究深部速度结构

罗马尼亚Ｖａｎｃｅａ地震区是大陆上发生与板块磁撞和削减有关的中深部地震活动的地区之一。本文介绍了应用地震层析成象方法研究该地区深部速度结构成果。在研究中使用了地方和区域地震所记录的４３３个浅源和中部地震的到时资料反演求解深至２００ｋｍ的三维速度结构,在走时和射线路径的计算中利用了有效的三维射线跟踪技术,在反演中采用ＬＳＱＲ算法,高分辨率的地震层析图象揭示了速度结构的广泛不均匀性,结果表明,地震层析     

地震危险性模型及其在小区划研究中的可靠性

引言一旦震源释放地震波,其传播方式及场地影响就能确定,只要知道相关的衰减规律便可得到任何地面运动参数的危险性图。通常的作图方法包括三部分,即震源地震活动性模型、衰减模型和危险评定模型。所有利用到以上所述三个步骤的各种方法均可用于评定地震危险(Merz and Cor-     

反演=偏移+层析成象

广义的地震反演等于同时进行偏移和反射波层析成象。与医学成象法一样,当源与接收器位于研究区周围时衍射层析成象和反演效果最佳。理论研究已表明,用表面地震反射资料反演可求出速度挠动波数谱上的高垂直波数部分,但低垂直波数部分必须分步骤地得出(如速度分析或反射层析成象法)。作者提出了一种非线性迭代反演法。该法不断地修正非常数背景速度,得出了可分别用偏移和层析成象法分辨的全部波数谱。背景速度必须含有反射面以便能提供穿过大地的上行和下行射线路径,从而提供低波数信息。把地表源与隐伏镜像检波器之间看作为下行传播路径;地震检波器与镜像源之间看作上行传播路径。源和接收器的覆盖区效果上与医学成象一样,虽然虚源与虚检波器的深度必须在求反射面深度的反演过程中确定。理论例子证明理论预计是正确的,并且表明即使没有反射面的先验信息也可同时得出反射面位置和层速度。但是通常要求一个初始模型具有好的低波数谱,以保证反演解的整体收敛。     

用地震体波波谱测定震源参数

一、震源体波波谱 近十几年来,为了从地震图中求得更多一些的震源信息,地震学家们详细研究了地震震源波谱。 地震波谱是震源所辐射的地震波在频率域中的一种描述(一般的地震图分析只侧重于时间域) ,可推导出它与震源的力学参数有密切关系。不同的震源模式所辐射的理论地震波谱是不相同的。我们所介绍的体波谱系采用布龙的位错模式。布龙把断层等效为一个     

利用P波初动和短周期P，S波振幅测定川滇地区地震震源机制解和应力场y

20世纪 80年代以来 ,一些地震工作者提出了用地震波形记录测定小地震震源机制解的方法 .Kisslinger(1 980 )以及 Julian和 Foulger(1 996 )提出利用短周期 P,S波振幅比确定震源机制解的方法 ;Schwartz(1 995 )提出利用初动资料和对速度结构变化不灵敏地震包络振幅的测定方法 .但是 ,频率高于几赫的地震波振幅 ,对地震波传播途径上的速度和 Q值结构的三维变化是相当敏感的 .上述方法得到的结果仍可能受速度和 Q值结构不均匀性的明显影响 . Horiuchi等 1提出一种方法 ,如震源集中在一个小区域 ,可以假设这些地震的震源到某个地震台站的路…