基于深度卷积神经网络的地震数据随机噪声压制

本文以提高地震数据的成像质量为目标,提出一种智能的卷积神经网络降噪框架,从带有噪声的地震数据中自适应地学习地震信号。为了加速网络训练和避免训练时出现梯度消失现象,我们在网络中加入残差学习和批标准化的方法,并采用了ReLU激活函数和Adam优化算法优化网络。此外,Marmousi和F3数据集被用来对网络进行训练和测试,经过充分训练的网络不仅能在学习中保留地震数据特征,而且能去除随机噪声。首先充分地训练网络,从中提取出随机噪声,并保留学习到的地震数据特征,之后通过重建地震数据估算测试集中的波形特征。合成记录和实际数据的处理结果显示了深度卷积神经网络在随机噪声压制任务中的潜力,并通过实验验证表明了深度卷积神经网络框架有很好的去噪效果。      

基于深度学习神经网络方法的中国大陆地震伤亡预测模型

对地震伤亡人口的预测需要同时考虑地震破裂特征本身、灾区人口及其生活环境等特征,其是一个典型的复杂预测系统。本文基于深度学习神经网络方法和1976—2020年间78次地震伤亡事件,构建了中国大陆地震伤亡预测模型,综合使用发震年代、发震时刻、发震季节、Ⅵ度及以上区域受灾面积、Ⅵ度及以上区域受灾人口数、震源深度、极震区烈度和震源机制类型等8个参数,对包括2008年汶川8.0级和2010年玉树7.1级地震在内的9次地震事件进行了预测检验。结果显示,该预测模型能够较好地反映出中小地震的伤亡人口特征,除汶川地震和玉树地震外的7次地震伤亡事件预测值与实际值误差均在一个数量级上,对于2008年汶川8.0级和2010年玉树7.1级地震,预测值明显小于实际伤亡人口;其中玉树地震发震断层位于玉树州府结古镇之下,造成了相对较多的人口伤亡数量;汶川地震的伤亡人口数量不仅由地震直接导致,还包括了地震滑坡等次生灾害引起的伤亡数量。     

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究

穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像.探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20～30 km,莫霍界面埋深约52～58 km.上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像.上地壳上部为沉积盖层,厚度约8～9 km,盖层内部反射成层分布,显示了稳定而连续的沉积特点;上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带.下地壳内部呈现明显的反射性质,具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征.时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实.剖面47km桩号附近,上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂,具有走滑性质,本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关,推断它为伽师强震群的发震构造.而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面.存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提—下苏洪断裂带,它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系.     

日本发生中强地震的灰色预测

应用“灰色控制系统”理论，选取１９８０年１月至１９８８年１２月日本的地震序列资料，将（６．０，７．０］级地震作为样本，建立了预报地震发震时刻的动态模型。选取了最佳模型对日本未来发生中强地震的时间进行了预测。从函数变换的观点，对ＧＭ（１，１）模型进行了广义解释，指出序列建模必须从满足光滑度的时刻计起。大量计算表明，用“足够小量”样本建模比大量样本建模拟合与外推精度要高，并从信息论角度进行了剖析。     

地震储层预测方法研究进展

本文重点介绍地震储层预测方法中的油气预测，岩性预测，储层厚度预测及孔隙度预测等内容，简述提高地震储层预测精度的途径之一－特征优化方法，并指出了今后地震储层预测方法研究的方向。     

基于门控循环单元主导的深度网络半监督地震衰减补偿方法

地震波在地下传播时存在能量衰减,呈现非平稳性,导致地震资料的分辨率降低,不利于储层刻画.为了解决这个问题,需要对地震记录进行衰减补偿来消除非平稳性.考虑到GRU(Gated Recurrent Unit)即门控循环单元在处理时间序列时具有长时和短时记忆的优势,本文构建了以GRU为主导的网络结构(简称GRU网络), 提出了基于GRU网络的地震衰减补偿方法.实际地震数据处理中,测井资料往往非常有限,导致标签数据较少.为解决小样本问题,本文借鉴自编码器的思想,除井旁道和测井合成地震记录的标签外,将其余地震记录作为无标签数据引入训练,半监督地学习非平稳数据到平稳数据的非线性映射,实现了地震记录的衰减补偿.最后利用含噪合成地震记录和实际地震资料测试了本文提出的方法,证明了其有效性.

     

华北地区中强地震发生时间的预测研究

通过对华北地区中强地震（指Ms≥5．5的地震）发生时间不均匀性的研究结果表明：自1815年以来，该区可划分为5个中强地震集中活跃时段。可用灰色系统理论和方法建立灰色预测模型。预测未来一个活跃时段的起止时间。如果发生在活跃时段内的中强地震的发生时间呈较好的线性趋势变化，则可用二指数平滑方法进行预测。在此基础上，本文还对它的预测精度作了估计。     

基于强震动记录测定近场地震参数方法研究

本文基于大理州的23个强震动台2007年以来记录的11组3.5级以上近场地震共51条强震记录,根据数字地震仪台网系统测定地震参数的基本原理,讨论了通过强震动台网测定近场地震参数的方法,并对测定近场地震参数的计算机软件MDEPS系统的编制进行了介绍。     

乌什6.4级地震的活动特征与强余震预测

本文分析了乌什6.4级地震的序列特征,该序列是主—余震型,余震空间分布呈北西向,序列衰减正常。现场开展了多种测震学预报方法的研究,在一定条件下某些方法对中强地震有一定的预报信息。利用强余震的准周期性等方法较好地预测了5.2级余震。     

高分辨深反射地震探测采集处理关键技术综述

深反射地震勘探以其可靠性强和精度高的特点,一直作为深地探测的主要技术之一.其中分辨率又作为评价深反射地震勘探质量的关键指标之一,在理论研究及实际生产中都有着重要的意义.文章将深反射地震勘探中影响分辨率的主要因素划分为采集、地质、处理三方面,采集因素主要包括子波激发、空间采样率、接收及观测系统设计;地质因素则主要包括深部波阻抗变化、深部地质体尺度、浅部构造、吸收衰减等,针对以上因素人们提出了静校正、振幅恢复、反褶积、偏移等处理方法来提高深反射地震勘探的分辨率.本文阐述了影响深反射地震勘探分辨率的主要因素,并对提高深反射地震勘探分辨率的主要方法进行了总结与展望.     

深地震反射剖面构造信息识别研究

随着我国深部探测计划的实施,近年来在中国大陆地区实施了多条深地震反射剖面,获得了大量揭示地壳上地幔精细结构的宝贵资料. 为了更充分地挖掘这些资料中所包含的深部构造信息,本文在研究和总结前人工作的基础上,提出一种快速识别深地震反射剖面构造格架的方法. 该方法通过数据预处理、强振幅提取、中值滤波、对象识别、连续性计算和连续性滤波实现对深地震反射剖面构造格架识别. 同时,该方法还可通过对象倾角计算对复杂区域进行属性分析.     

基于数据增广训练的深度神经网络方法压制地震多次波

地震数据中存在的多次波影响偏移成像,误导地震资料的解释,因此通常视为相干噪声而被去除.为了对多次波进行智能化衰减,本文提出了一种基于数据增广训练的使用深度神经网络的多次波压制方法.设计的深度神经网络包括卷积编码和卷积解码过程,其中卷积编码过程学习全波场数据中的一次波特征,卷积解码过程利用这些特征来重构一次波并压制多次波和随机噪声.在训练阶段,旋转训练集并在输入数据中加入随机噪声构成增广训练数据集来提升神经网络的抗噪稳定性和泛化性,通过迁移学习让深度神经网络具备跨工区压制多次波的能力.简单模型与Sigsbee2B模型三套模拟数据的实例验证了本文方法在一次波重构和多次波压制中的有效性、稳定性和良好泛化性;一套崎岖海底模型地震物理模拟数据的应用实例表明本文方法具有应用于复杂条件下压制地震多次波的能力.

     

High-resolution crustal structure of the Yinchuan basin revealed by deep seismic reflection profiling: implications for deep processes of basin

The Yinchuan basin, located on the western margin of the Ordos block, has the characteristics of an active continental rift. A NW-striking deep seismic reflection profile across the center of Yinchuan basin precisely revealed the fine structure of the crust. The images showed that the crust in the Yinchuan basin was characterized by vertical stratifications along a detachment located at a two-way travel time(TWT) of 8.0 s.The most outstanding feature of this seismic profile was the almost flat Mohorovicˇic′ discontinuity(Moho) and a high-reflection zone in the lower crust. This sub-horizontal Moho conflicts with the general assumption of an uplifted Moho under sedimentary basins and continental rifts, and may indicate the action of different processes at depth during the evolution of sedimentary basins or rifts.We present a possible interpretation of these deep processes and the sub-horizontal Moho. The high-reflection zone, which consists of sheets of high-density, mantlederived materials, may have compensated for crustal thinning in the Yinchuan basin, leading to the formation of a sub-horizontal Moho. These high-density materials may have been emplaced by underplating with mantlesourced magma.     

“松科二井”邻域岩石圈精细结构特征及动力学环境——深地震反射剖面的揭示

为揭示"松科二井"邻域岩石圈精细结构特征,布设了一条过井近南北向的深地震反射剖面,采用多尺度药量结合的激发技术,长排列、重点段加密接收高次覆盖的采集方式,通过高保真、高保幅的处理流程获得高分辨率、高信噪比的叠前时间偏移剖面.结果显示：T4反射轴之下沉积岩层状反射与火成岩杂乱反射相间,有两处疑似上古生界地层,分别位于松科二井下方（双程走时,Two way travel time,TWT,3.5~4 s）和任民-永安断隆下方（CDP,3500~4500,TWT,3~4 s）;中下地壳可观察到近平行的北倾反射,中和断陷下方存在上下关联的透镜状强反射,整体轮廓呈蘑菇云状,解释其为岩石圈伸展构造中发育的深部热流底辟体;北部莫霍面呈近水平连续强反射,南部徐家围子断陷区域莫霍面反射较弱,同时剖面上存在3种明显的岩石圈上地幔反射,包括倾斜地幔反射、近水平地幔反射和超深地幔反射,推断其分别为早期俯冲遗迹、早期增厚地壳底界面以及现今岩石圈底界面.本文利用过松科二井地震剖面的最新成果,揭示出古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋和古太平洋三大构造域先后作用下,保留在松嫩地块岩石圈内的结构特征,为探讨松辽盆地形成原因、构造背景及动力学因素提供新视野.     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

深地震反射剖面揭示的海原断裂带深部几何形态与地壳形变

由于活动的青藏高原不断的隆升和推挤作用,在西南向东北的推挤作用和周缘块体的阻挡以及东北缘内部块体挤压形变的作用下,形成了多个走向不同的青藏高原东北缘构造体系.新生代构造变形和地震活动强烈,区内分布多条大型深断裂带.海原断裂是青藏高原东北缘发育的弧形活动断裂带中规模最大、活动最为强烈的一条左旋走滑型断裂带,是重要的大地构造区边界,也是控制现今强震活动的活断层.本文利用2009年完成的高分辨率深地震反射剖面的北段资料,对其进行初步构造解释,揭示出海原断裂带的深部几何形态和其两侧地壳上地幔细结构.结果显示海原断裂并不是简单的陡立或者较缓,其几何形态随着深度变化.在海原断裂之下的Moho并未错断的反射特征显示海原断裂并不是直接错断莫霍面的超壳断裂.海原断裂带及两侧岩石圈结构和构造样式的研究为探讨青藏高原东北缘岩石圈变形机制提供地震学依据.     

利用深地震反射剖面揭示峨眉山大火成岩省下地壳结构

峨眉山大火成岩省位于扬子板块西缘,紧邻三江构造带,其复杂的地质背景使得该火成岩省的内带受到强烈改造和变形.由于缺少高精度的地球物理探测,导致对该地区地壳的精细结构了解不够,很大程度上影响了对大火成岩省形成机制的认识.我们在大姚—元谋段实施了一条深地震反射剖面,试验了一种基于节点地震仪的深地震反射数据采集方法,得到了峨眉山大火成岩省内带的高分辨率结构图像.从两种仪器采集的深地震反射资料显示,节点地震仪采集的资料能够达到目前常用的有缆式地震仪428XL采集的深反射资料效果,甚至在局部特征上表现更好,从而有利于这种低成本、高效率、多种数据的采集方式的发展.叠加剖面结果显示,沿剖面下地壳自西向东呈现逐渐隆升特征,在剖面西部双程走时13 s（约40 km深度）处,出现一段约17.5 km厚的密集反射带,至剖面东部,密集反射带顶端双层走时为11 s,底部为16 s.结合早期地质和地球物理研究结果,本文推测这种密集反射特征是由峨眉山大火成岩省形成时内带侵入地壳的铁镁质物质造成的结果,对应于二叠纪地幔柱活动遗迹.