浅层结构研究中高阶模式瑞雷面波对低速层的约束

在实际中常遇到一类含有低速层的介质,其频散曲线在感兴趣的频率范围并无视觉上的交叉现象,也无明显的低速层指示。针对此类介质,基于地震反射资料中的面波信息,综合实例和数值模拟进行分析,结果显示：如果观测的基阶模式频散曲线不包含对低速层深度敏感的频段,单独基于基阶模式的频散曲线可能无法恢复模型的低速特征;但如果同时利用相同频段的多阶模式信息,即使观测的频散曲线没有明显的低速特征指示,也可以通过多模式频散信息反演重建模型的低速特征。     

基于瑞雷面波群速度频散反演上海地区S波速度结构

利用上海测震台网固定台站地震面波数据记录,通过多重滤波法提取周期为8—20s的瑞雷面波群速度频散曲线,反演得到台站下方介质一维速度结构。结果表明：对于整个上海地区,其剪切波速度横向不均性不明显,在相同深度,每个台站S波速度差异较小,上地壳平均速度约为3.6 km/s,中下地壳平均速度约为3.8 km/s、4.1 km/s。     

基于面波频散曲线聚类分析的近地表横波速度反演

获取准确的近地表横波速度对复杂地表条件下弹性波地震数据处理和成像非常重要.在浅层面波工程勘探中通过反演提取的频散曲线可以获得近地表横波速度结构.在多道面波频散曲线分析中, 频散关系拾取的精度直接影响速度反演结果的可靠性.本文在多道面波叠加及自动拾取频散曲线基础上, 提出了基于面波频散曲线聚类分析的近地表横波速度反演方法.该方法充分考虑了低信噪比条件下面波频散曲线的不确定性, 通过在频散曲线拾取中引入曼哈顿距离K-Means聚类算法提高频散曲线拾取的准确性.采用多道多窗口叠加技术提高了面波反演对横向速度变化的适应性, 通过聚类算法和多窗口叠加提高反演的可靠性, 聚类算法获得较准确的频散曲线更利于后续横波速度反演过程.模拟数据算例对比表明本文提出的方法比常规算法效果更好, 精度更高.将提出的方法应用于工程勘探和油气勘探的面波数据反演中, 结果也验证了该方法的有效性.

     

地脉动空间自相关方法反演 浅层S波速度结构

在近地表地球物理领域, 基于地脉动(或称背景噪声)提取的面波频散曲线反演地下S波速度结构是一种简单经济的工程勘察方法. 本文基于地脉动的空间自相关方法对一个微型台阵观测的背景噪声记录进行处理, 介绍了一种简单易行的提取频散曲线的数据处理方法, 获得了6.7—23 Hz频段的可靠频散曲线; 通过对该观测频散曲线与预测模型的频散曲线进行拟合, 反演得到S波速度结构. 结果表明, 该速度结构与钻孔直接测试的结果相吻合.      

广东省东部地区的S波速度结构

利用广东省数字遥测台网记录到的2000年11月16日发生在所罗门群岛的两次Ms7．7和Ms7．8地震及2000年11月18日新爱尔兰地区的Ms7．3地震面波波形数据，测定了在广东地区汕头和韶关之间路径上的相速度频散曲线并反演得到了对应的地壳横波速度结构。结果表明该地区的地壳厚度为30km，上地壳横波速度变化较大，中下地壳相对均匀，没有发现地壳内部的低速层。     

面波频散谱多模式高分辨率成像的多道信号比较法

高分辨率的面波频散谱成像是浅层地震勘探领域基于频散性质反演横波速度结构中的一个关键步骤.在天然地震探测领域,仅利用两个台站记录的线性信号比较法(LSC),被广泛用来计算面波的频散谱,并用于大尺度的面波层析成像.然而互相关的成像方式会造成频散谱在低频端较低的分辨率.非线性信号比较法(NLSC)利用指数函数克服了这个问题,...     

地震面波的熵谱分析

最大熵谱估计法是一种具有很高分辨率,并特别适合短时序列分析的现代谱分析方法。本文首次将这种方法引用到地震面波频散的分析处理中,提出一种新的面波频散的测定方法——MEAS法(Maximum Entropy Analysis of Surface-wave)。用此方法,计算了我国东海地区的地震面波的频散,并与多重滤波法的结果作了比较。两种方法在短周期部分吻合得较好,而在长周期部分,MEAS法的结果更准确。     

基于快速广义反射透射系数方法的面波群速度计算

在利用实际地震资料反演地球内部结构时,群速度往往比相速度更有意义.本文在水平层状均匀介质模型中,用快速广义反射透射系数方法（Pei,2008）计算了基阶瑞雷面波的群速度,并推导了Chen(1993) 4×4 层矩阵E的逆的解析表达式.文中用数值实验的方法合成了两个典型模型的群速度频散曲线,并与复合矩阵方法计算的结果进行了对比,结果表明本文的方法是切实可行的,与广义反射透射系数方法相比明显地提高了计算效率,尤其是在高频、层厚度大和层数多的情况下表现得更为突出.     

利用多种地震数据联合反演剪切波速度结构的可靠性检测

本文模拟使用青藏高原东南缘区域台网及国家台网的170个宽频台站基于背景噪声、天然地震面波、P波接收函数反演时的实际数据,对青藏高原东南缘假定的初始模型进行恢复,通过计算初始模型台站下方纯路径频散、提取各台站对间的瑞雷波频散曲线、计算理论接收函数以及反演剪切波速度结构来测试使用不同单项数据与联合使用多种数据反演对初始模型的恢复程度。结果表明,同时使用接收函数、基于噪声经验格林函数的群速度、相速度频散以及基于天然地震面波的相速度频散联合反演的剪切波速度结构,充分利用了几种数据的分辨率优势,清晰地分辨出中下地壳及上地幔顶部的低速层。此外,本文也分析了实际数据处理中出现的计算误差、随机噪声干扰对计算结果稳定性的影响。结果显示:对于面波频散,加入1%的误差后,联合反演的结果仍可很好地反映低速层的形态,但是当误差提升至5%后,对最终结果则产生了一定程度的影响;而在接收函数中加入4%的随机噪声时,虽然地幔低速层的上界面和下界面会略微受到随机噪声的影响,但是低速层的深度范围和速度值均得到了较好的恢复。     

背景噪声和地震面波联合反演渭河盆地 及邻区壳幔S波速度结构

利用陕西及邻区测震台网和中国地震科学台阵探测项目共257个宽频带台站记录的连续波形与远震数据,采用基于射线追踪的面波频散直接反演方法获得了渭河盆地及邻区地壳上地幔顶部S波速度结构,成像结果显示:1)渭河盆地顶部形成于新生代的沉积层造成其浅部显著的低速异常,盆地中、上地壳为低速结构,低速带延深至约25km深处,莫霍面相对两侧突变上隆,上地幔高速体侵入下地壳,可能与中—新生代上地幔基性-超基性铁镁质物质底侵有关。2)南鄂尔多斯块体地壳浅层东薄西厚的低速结构可能与块体遭受的整体掀斜、差异性抬升和强烈而不均匀的剥蚀有关。壳内不存在明显的低速异常,说明壳内低速体并没有贯穿整个鄂尔多斯地块,鄂尔多斯南段仍保留着稳定克拉通属性,至今还未遭受明显改造。3)秦岭造山带东、西深部结构存在差异,具有分段特征。造山带下地壳底部的低速异常,可能与造山带受青藏高原东北缘隆升和向外扩展等构造活动的影响有关,分析认为秦岭造山带存在青藏高原物质E流的下地壳流通道的可能性不大。     

Interpretation of shallow refraction seismic data by reflection/refraction tomography

A new algorithm for tomographic inversion of traveltimes of reflected and refracted seismic waves is developed. The inversion gives interface configurations and velocity distributions in layers. The important features of the algorithm are: (a) the inclusion of shot time delays in the list of unknown parameters; (b) the regularization is applied in such a way that the most probable model is characterized by the similarity of neighbouring interfaces. As the problem under consideration is non-linear, several iterations are necessary in order to obtain the final model. In the case of a very inexact initial model, a 'layer-by-layer' inversion strategy is recommended as a first inversion step. The inversion program is supplied with a user interface, thanks to which one can: (a) pick interactively and identify seismic traveltimes; (b) build and edit depth/velocity models; and (c) display calculated traveltime curves and compare them with picked traveltimes as well as with the original seismic sections. The efficiency of the inversion software developed is illustrated by a numerical example and a field example in which shallow seismic data are considered. Application to wide-aperture reflection/refraction profiling (WARRP) data is also possible.     

基于浅层反射地震勘探技术的大庆地区近地表构造特征研究

目前,对于大庆地区的地质构造研究成果仅局限在深部构造上,该地区从未开展过针对近地表隐伏断裂的探查工作.本文采用浅层反射地震勘探方法,查明了克山—大安断裂嫩江组以上地层的详细地层信息以及断裂的展布形态;同时,在主干断裂上覆的背斜构造中,发现了许多次级断裂,这些次级断裂在前人的成果中并未提出过,并且在本区的断裂-褶皱构造体系中,次级断裂的活动特性同样受主干断裂活动的影响;然后通过钻孔验证,证实了浅层反射地震勘探结果的可靠性,并且确定了次级断裂的最新活动时代;最后综合编制了松辽盆地长垣隆起地区浅层地质模型,并讨论了本地区的构造体系受晚白垩纪以来太平洋板块俯冲方向变化的影响而形成的构造特征.本次研究中的方法和成果可为大庆市城市发展规划、重大工程建设选址和大庆油田安全高效生产等提供科学依据,可为其他地区开展近地表断裂探查提供借鉴和参考,为本地区浅层地质构造后续研究提供了基础资料,填补该地区近地表地球物理勘探构造研究的空白.

     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明：银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

On surface seismic waves formation

Summary The interpretation of surface seismic waves records is rather complicated as they include a superposition of oscillations of the fundamental mode and higher modes. Besides recorded oscillations depend on spectral characteristics of motions in earthquakes sources. The consideration of these problems is based on results of surface waves two-dimensional modelling [1]³. Some physical ideas about their formation deals with the change of the nature of the oscillation propagating with dispersion. This report represents a condensate of several independent works. , , . , . , . () . .Scientific communication presented to the IASPEI Assembly, Madrid, 1969.     

浅层地震资料解释陷阱(英文)

高分辨率浅层地震方法是在近地表调查中使用最为广泛的方法。然而,在许多情况下,地震资料的解释经常会出现错误。在本文中,我们介绍了三个例子,分析了造成P波,SH波,多道的面波(MASW)地震资料解释的错误原因,大都是由于在表面或地下条件约束不确当引起的。第一个例子是P波反射剖面上的一个波的特征被解释为浅层断裂带,但后来证实它是由高水平的背景噪音引起的,因为采集测线通过了一个公路交叉口。第二个例子是SH波反射地震剖面上一个波特征被解释为是逆倾向滑断层,但有针对性的钻探表明,它是一个侵入到基岩面的一个深层局部侵蚀。最后,第三个例子,MASW调查剖面上,一个陡倾特征一开始被解释为基岩谷。然而,后来的钻探表明这是一个非常软的湖泊沉积物,后者严重损坏了应用面波频段。虽然最初的解释是不正确的,但这刺激地球物理学家和地质学家之间的讨论,并强调地球物理数据采集的时候,采集之前以及采集之后需要科学家之间有意义的合作与讨论。     

Separation of multi-mode surface waves by supervised machine learning methods

Logistic regression, neural networks and support vector machines are tested for their effectiveness in isolating surface waves in seismic shot records. To distinguish surface waves from other arrivals, we train the algorithms on three distinguishing features of surface-wave dispersion curves in the domain: spectrum coherency of the trace's magnitude spectrum, local dip and the frequency range for a fixed wavenumber k in the spectrum. Numerical tests on synthetic data show that the kernel-based support vector machines algorithm gives the highest accuracy in predicting the surface-wave window in the domain compared to neural networks and logistic regression. This window is also used to automatically pick the fundamental dispersion curve. The other two methods correctly pick the low-frequency part of the dispersion curve but fail at higher frequencies where there is interference with higher-order modes.     

Continental dispersion of seismic surface waves

Summary Continental dispersion curves for Love and Rayleigh waves have been determined by means of the Uppsala seismograph records for three earthquakes near the south coast of Turkey in April, 1957. To the authors' knowledge this is the first time dispersion curves have been determined for a relatively homogenous path across the whole of continental Europe and covering a good range of periods, namely from 3 to 86 sec for Love waves and from 5 to 61 sec for Rayleigh waves. The dispersion curves obtained are relevant to determinations of the average structure along the path traversed in particular, and to determinations of crustal structure of the European continent in general.

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Zusammenfassung Kontinentale Dispersionskurven für Love-und Rayleigh-Wellen wurden vermittels Registrierungen an der Station Uppsala von drei Erdbeben in der Nähe der Südküste der Türkei im April 1957 bestimmt. Soweit es den Autoren bekannt ist, wurden damit erstmalig Dispersionskurven für einen relativ homogenen Weg über das gesamte kontinentale Europa mit einem beträchtlichen Periodenbereich, der 3 bis 86 Sek für Love-Wellen und 5 bis 61 Sek für Rayleigh-Wellen umfasst, ausgearbeitet. Die erhaltenen Dispersionskurven haben ihre Bedeutung in der Festlegung der mittleren Krustenstruktur entlang dem durchlaufenen Wellenweg und überhaupt in der Festlegung der Krustenstruktur im Bereich des europäischen Kontinents.

     

New data on the structure of the Eastern Mediterranean basin from seismic reflection

The Avanavero Dolerite intruding the Guiana Shield in western Suriname is a quartz gabbroic mass yielding a Rb-Sr isochron age of 1603 ± 27 Ma, while the mass has invaded basement with a Rb-Sr isochron age of 1810 ± 40 Ma (λ = 1.47 × 10^?11/a; errors with 95% confidence level). From 61 K-Ar measurements on whole-rocks, sieve fractions of whole-rocks, density fractions and separated minerals it is evident that nearly all investigated samples, fractions and minerals (except microcline which suffered some argon loss) contain excess⁴⁰Ar. This excess⁴⁰Ar is very inhomogeneously distributed through the gabbroic mass. The bulk is stored in the plagioclase, in which mineral the excess⁴⁰Ar attains unusually high values ranging from about 14 × 10^?6 to around 150 × 10^?6cm³ NTP/g. The excess⁴⁰Ar contents of biotite, hornblende and the pyroxenes are comparable to published data.Two samples from a core drilling were studied in some detail. In graphs of radiogenic⁴⁰Ar versus K, four mineral separates from one sample display a fairly good, but geochronologically meaningless linear arrangement roughly passing through the origin. Most density fractions from the other sample show a tendency towards an array parallel to the 1603 Ma reference isochron.It is assumed that the excess⁴⁰Ar was acquired by the Avanavero Dolerite during a moderate tectonothermal event 1200 ± 100 Ma ago, when the⁴⁰Ar partial pressure was much higher in the environmental basement complexes than in the basic mass.     

井间透射-反射波场分离方法及应用

近十几年来,井间地震在石油勘探领域发挥着重要作用.然而井间地震波极其复杂,给同相轴拾取、层析成像、偏移成像等工作带来了困难.因此,波场分离成为井间地震数据处理的一项重要内容.目前,不少学者研究了井间上下行波分离,纵横波分离等多种方法,但尚未出现相关文献研究透射波和反射波的分离方法.本文根据井间透射波和反射波在不同道集(共炮点集或共接收点集)中视速度极性的差异,首次提出了一种"透射.反射"波场分离方法.该方法首先在不同道集中利用τ-p变换进行视速度分离,得到反射上行波、反射下行波、透射上行波、透射下行波四个波场,然后选择对应的波场叠加,从而得到透射波和反射波.其中,透射波为井间层析成像提供了相对清晰的初至同相轴,尤其是横渡初至同相轴,以便进行到时提取;所得反射波为井中偏移成像提供了可靠的反射波数据,比人工切除透射波方法更为准确有效.本文通过理论模型试验和实际数据处理,证明了该方法的有效性和实用性.此外,在本文基础上,再进行纵横波分离处理可以得到更多的波场分量,为井间成像提供更有效的数据.     

利用深反射地震数据构建的多阶面波频散曲线反演近地表横波速度结构——以跨班公湖—怒江缝合带深反射地震资料为例

深反射地震剖面法为了获取深部结构特征常常采取大的偏移距采集数据.目前公开发表的相关资料中,鲜有利用深反射地震炮集数据获取近地表的结构特征.为此,本文通过正演测试了相关数据处理流程,即利用有限差分正演了起伏地表模型的大偏移距地震单炮弹性波场特征,通过共检波点域面波信号F-K频谱叠加构建新方法,从深反射地震数据集中提取了高品质的多阶面波频散曲线,再利用多阶面波联合反演获得了近地表的结构特征.在前述正演流程基础上,利用跨越班公湖—怒江缝合带的SinoProbe深反射地震剖面中的实际炮集数据,求取了基阶和一阶瑞利波频散曲线,联合反演后得到近地表横波速度结构.该结果与初至波走时反演获取的纵波速度结构具有较好的一致性,且在近地表的浅层分辨率较纵波速度结构特征更高,而更与已有地质认识相吻合.本文提供的相关数据处理流程表明利用深反射地震炮集数据,也能够获取近地表浅层的横波速度结构.