川藏铁路通麦?鲁朗段浅层结构背景噪声成像

为探明川藏铁路通麦?鲁朗段浅层地质结构特征,有效评估铁路沿线地质灾害风险,保障铁路设施安全运转,基于短周期密集台阵波形数据利用背景噪声层析成像技术获得了浅地表高分辨率的S波精细速度结构,并结合地质调查结果,精确判断沿线断层几何形态及活动特征.S波速度结构和地质调查结果显示沿线低速区和断层分布有很好的对应关系,断裂F1~F6较好地控制了下方低速区的几何形态.结合地质及地震资料可推断:（1）米林Ms6.9地震发震构造可能属于一条由一系列叠瓦状和背冲式断裂组成的断裂体系,该断裂体系的地震活动存在不断向北西端发育的趋势,地震危险性较高.在断裂体系北西端的拉月隧道,未来可能有较强的地震活动性.（2）嘉黎断裂南支西兴拉断裂在剖面处属于隐伏断裂,F5和F6可能都属于贡日嘎布曲分支,呈高角度W倾,强烈的壳内破碎带特征,可能与嘉黎断裂不断地高角度右旋逆冲剪切运动有关.（3）研究区密集的断裂控制着地下热流循环,高温流体的溶蚀作用加剧了构造作用中岩体的破碎程度,降低了岩体稳定性,易引发多种类型的地质灾害;因此,川藏铁路通麦?鲁朗段应配备能有效应对地质灾害的监测预警系统及应急机制,保障隧道及铁路设施的正常运转.      

基于背景噪声的自相关与HVSR联合成像在广东惠州城市浅层结构探测中的应用

随着我国城市化进程快速推进,大中小城市呈现地下空间全面开发的态势。然而城市地下空间开发利用存在地下情况不明、结构不清的问题,这在很大程度上影响了地下空间的开发利用和城市战略布局规划。广东惠州是典型的东部中型城市,为了避免老城区建成后地下水土质量不清楚、地下空间资源量不明确、城市地下空间资源开发无科学数据支持等问题,特在研究区开展绿色无损的背景噪声成像研究,以查明惠州地区的第四系及断层的发育情况,为新区成功建成提供数据支持。笔者等以台间距10 m、测线总长度1 km的密集地震台阵为基础,利用两条测线共200台的背景噪声数据,使用噪声自相关与噪声HVSR两种方法分别对研究区两条线性测线分别进行计算,通过数据预处理,单台数据处理,多台数据整合,最后得到了两条测线的自相关剖面和HVSR剖面。研究显示,研究区第四系基岩顶面时间域范围为20~100 ms,深度域范围为5~20 m,浅层P波速度范围为400~500 m/s,这与收集到的钻孔等资料相一致。研究表明基于密集台阵的噪声自相关与HVSR联合成像方法是一种高效、绿色、低成本的方法,可用于调查第四系分界面（强波阻抗分界面）及浅层沉积物中的活动断层。     

基于背景噪声的自相关与HVSR联合成像在广东惠州城市浅层结构探测中的应用

随着我国城市化进程快速推进,大中小城市呈现地下空间全面开发的态势。然而城市地下空间开发利用存在地下情况不明、结构不清的问题,这在很大程度上影响了地下空间的开发利用和城市战略布局规划。广东惠州是典型的东部中型城市,为了避免老城区建成后地下水土质量不清楚、地下空间资源量不明确、城市地下空间资源开发无科学数据支持等问题,特在研究区开展绿色无损的背景噪声成像研究,以查明惠州地区的第四系及断层的发育情况,为新区成功建成提供数据支持。笔者等以台间距10 m、测线总长度1 km的密集地震台阵为基础,利用两条测线共200台的背景噪声数据,使用噪声自相关与噪声HVSR两种方法分别对研究区两条线性测线分别进行计算,通过数据预处理,单台数据处理,多台数据整合,最后得到了两条测线的自相关剖面和HVSR剖面。研究显示,研究区第四系基岩顶面时间域范围为20~100 ms,深度域范围为5~20 m,浅层P波速度范围为400~500 m/s,这与收集到的钻孔等资料相一致。研究表明基于密集台阵的噪声自相关与HVSR联合成像方法是一种高效、绿色、低成本的方法,可用于调查第四系分界面（强波阻抗分界面）及浅层沉积物中的活动断层。     

浅谈城市浅层背景噪声体波提取研究

正随着我国城市化进程的加快,城市建设由地表向地下空间拓宽,城市地质环境受到的影响和面临的压力与日俱增。诸如城市活断层、地裂隙、地下空洞等,都是市政建设中急需解决的问题。在城市规划中,由于人口密集和安全问题,主动源实验并不能很好的在城区研究浅部地壳结构。因此寻求绿色且无破坏性的研究方法至关重要。     

三峡库区上地壳横波速度结构

为了更好地了解三峡库区的稳定性, 利用三峡库区的流动宽频地震仪台阵于2011年4~5月期间观测的背景噪声数据, 采用互相关方法提取了瑞利面波的格林函数, 用多重滤波方法获得了瑞利面波的群速度频散曲线.利用走时层析成像方法获得了0.5~10.0 s周期的纯路径频散曲线, 进而反演获得了沿巴东-茅坪-土门方向的横波速度结构剖面, 揭示了三峡地区上地壳的速度变化情况.研究表明: (1)研究区地下速度结构与地质构造关系密切, 速度剖面上很好地反映了一个以黄陵背斜核部为中心的背斜构造; (2)九畹溪及其周边区域下方较快的速度变化可能与对应的区域断裂构造、地震活动性密切相关; (3)三斗坪地区上地壳表现为高速, 表明三峡坝区处于构造稳定区域.      

利用常规测井资料基于岩石物理和多矿物分析反演横波速度

测井横波速度是测井地震联合反演的重要标定参数.为克服大量老井缺少横波速度资料和现有横波速度估算方法的不足, 基于孔隙介质岩石物理理论, 通过常规测井资料求取多矿物组分, 利用VRH模型求得地层的等效弹性模量; 最后利用纵波速度作为约束条件, 根据Biot-Gassmann方程得到地层横波速度.计算结果与实测结果对比表明, 平均相对误差限在5%左右, 与Xu-White模型相比, 该方法物理意义更为明确, 使用更简便, 计算精度提高一倍左右.      

噪声互相关成像方法在浅层结构勘查研究现状及展望

近年来随着背景噪声成像方法逐渐趋于成熟,随着研究理论的深入,被众多学者应用于地球深部速度结构研究中,且已取得较好的研究成果。在浅层结构研究中,获得更多的浅表物性信息将极大的提升对浅层结构的认识。噪声互相关成像方法所获得横波速度信息,对地下断层、空洞、溶洞等速度差异较大的地下结构有效识别,将有助于我们对地震等地质灾害做出合理的预防。本文意在通过噪声成像近年来的研究现状,尤其是浅层结构勘查应用(如城市地下结构、矿产、断层等),介绍噪声成像的发展背景,数据处理特点,综述其在浅层结构勘查方面的应用及可靠性,探讨其技术方法的完善,以获得浅层精细3D或4D结构图。     

济阳坳陷横波速度研究及应用

随着多波勘探的发展,横波已越来越多地应用在实际勘探生产中,横波速度参数研究对于指导勘探是十分必要的.笔者利用纵横波VSP测井得到的纵横波速度,根据最小平方误差建立的速度模型,建立了济阳坳陷的纵波、横波、转换波速度参数,应用转换波速度参数提高了盐家地区的多波资料解释精度;利用多种资料总结出纵横波速度关系,为本区今后开展多波勘探提供基础资料.     

基于岩石物理模型的测井约束横波速度计算方法研究

在横波速度计算方面采用经验公式往往精度有限,通过对岩石物理模型的研究分析,采用Xu-White模型法来计算横波速度。为了减少误差,应用模拟退火算法对孔隙度参数进行修正,再利用修改后的孔隙度,结合其它参数最终得到精确的横波速度。在实际工区中,计算的横波速度和实际的横波速度吻合程度较高,误差小于10%。     

基于岩石物理模型的页岩孔隙结构反演及横波速度预测

准确预测储层的等效孔隙纵横比对页岩储层岩石物理建模及横波速度预测具有重要意义。为分析页岩储层孔隙纵横比及预测横波速度,提出了基于岩石物理模型的页岩孔隙纵横比反演及横波速度预测方法。本文首先通过岩石物理模型建立岩石的纵、横波速度与孔隙纵横比、孔隙度和矿物组分等参数之间的定量关系,寻找最佳孔隙纵横比;然后通过使理论预测与实际测量的纵波速度之间误差达到最小的方式反演孔隙纵横比,并以此为约束预测横波速度。实际测井数据反演结果表明,龙马溪组页岩地层的孔隙纵横比稳定,而围岩的孔隙纵横比变化范围较大;说明与围岩相比,页岩的孔隙结构更为稳定。同时,预测得到的页岩横波速度与实测横波速度的误差较小,另外对于缺少矿物组分资料的页岩层段,用平均矿物组分预测得到的横波速度误差仍较小;说明与矿物组分相比,龙马溪组页岩的纵、横波速度对孔隙纵横比参数更敏感。综上所述,利用该方法可预测到较为准确的等效孔隙纵横比和横波速度。     

Ambient Noise Tomography of Jinan: The Migration of Groundwater and the Formation of Geothermal Water

Jinan is an important city in eastern China, with rich groundwater in the region. There are four famous springs in the urban area and an abundance of geothermal water in the northern part, which makes the migration of groundwater in this area a very important issue. To study the shallow shear wave velocity structure and groundwater migration in Jinan, we utilized almost a month of continuous waveform data from 175 short period seismometers deployed by the Chinese Academy of Geological Sciences, in order to calculate the cross-correlation function. We picked 7749 group dispersion curves and 6117 phase dispersion curves with a period range of 0.2–2 s. Through inversion, we obtained the fine three-dimensional shear wave velocity and azimuthal anisotropy structure (0–2.4 km). Combining the results with local geological and hydrological data, the following conclusions were reached. (1) There are widespread high velocity anomalies in the region between the Qianfoshan and Wenhuaqiao faults, as well as to the east of the Wenhuaqiao Fault, which may be related to the intrusive gabbro known as the Jinan Intrusive Rock. (2) The two distinct high velocity anomalies in our model (referred to as west and east Jinan Intrusive Rock in this paper) may indicate that the Jinan Intrusive Rock was broken through crustal movement. (3) There is an obvious low velocity layer under the intrusive rock, which could be the channel of groundwater migration. The precipitation in the southern mountain region seeps down into the ground, then is blocked by the Jinan Intrusive Rock and can only progress downwards to a deeper part, where the groundwater is heated by the geothermal gradient. The heated water finally arrives at the northern part and forms geothermal water. (4) The depth of the low velocity layer beneath the Jinan Intrusive Rock varies laterally, which may indicate that the depth of the groundwater migration is different beneath the west and east Jinan Intrusive Rock. (5) There is strong azimuthal anisotropy in southern Jinan, with nearly E-W fast orientation, which may be related to the tilt limestone layering structure.     

青藏高原东部基于噪声的面波群速度分布特征

通过收集青海、甘肃、四川三省的76个地震台记录的2008年1—12月三分量的连续噪声数据,利用噪声面波层析成像的方法获得了青藏高原东部的面波群速度分布特征。首先采用多重滤波方法提取了1 000多条台站对5～50 s的三分量面波群速度频散曲线,然后将研究区域划分为0.2°×0.2°的网格,利用O ccam方法反演了瑞利波(R-R)和勒夫波(T-T)的群速度分布。反演得到的群速度分布特征与地表地质和构造特征表现出较好的相关性,清晰地揭示了地壳内部的横向速度变化。层析成像的结果显示在短周期(8～20 s)内,拥有较厚的沉积层的四川盆地表现为明显的低速特征,而青藏高原东部则表现为较高的群速度分布特征;随着周期的增加(>20 s),群速度的分布特征呈现出与短周期相反的特性,青藏高原东部下方的速度远远低于四川盆地,这可能与青藏高原东部中、下地壳低速层相关联,同时也意味着研究区域的地壳结构具有明显的横向不均匀性。在群速度分布图上,龙门山不仅是四川盆地与青藏高原的地形和构造分界带,同时也对应着高群速度与低群速度的过渡带。     

应用振动噪声的频率谐振效应对地球进行成像

正常规的反射地震勘探方法技术已经经过百年时间的发展,但仍然存在许多勘探技术问题难以很好地解决,造成对诸多勘探目标难以精确成像。这些技术性问题包括:浅层勘探盲区、无明显界面地质体、高角度地层以及火成岩与变质岩地区地质体成像等。最近,我们发明了一项新的地震勘探技术—地震频率谐振勘探方法技术(薛爱民,2019),     

利用地脉动台阵记录反演场地浅层Vs结构

比较了影响Love波相速度频散曲线的主要因素,通过虚拟反演,说明了利用Love波相速度反演浅层剪切波速度结构的可行性,以地脉动台阵3分量观测记录提取的Love波相速度频散曲线为目标函数,利用遗传算法与单纯形法混合算法,分两种情况反演了某实际工程场地的浅层剪切波速度结构。结果表明,利用从地脉动台阵3分量观测资料中提取的Love波相速度反演工程场地浅层的剪切波速度Vs结构是一种很有前景的技术方法。     

基于土层常规参数的剪切波速液化概率计算公式

分析国际上现有液化场地剪切波速473组数据进行参数特征后,以此为基础,采用分区方法,利用成熟的Logistic模型,提出了以地表峰值加速度、剪切波速、地下水位、可液化层埋深等4个参数表达的土体液化概率计算公式和不同概率下液化临界值计算公式,研究了不同概率水平下公式的适用性,并与现有主要方法进行比较。研究表明:地震动强度为液化判别首要影响参数,液化层与非液化层剪切波速区分度不显著,采用以往一个公式构造液化判别公式的方式难以要达到基本要求;现有Andrus公式和石兆吉公式会将很多明显为非液化的场地误判为液化场地,违背了现有认识,达到了不可接受的程度,需要改进。文中公式取50%概率时液化点和非液化点回判成功率符合对等原则,不同烈度下成功率均在70%左右;总体看,公式表现良好,可为中国工程建设提供一个合理、可操作性强的剪切波速液化概率判别方法。     

Shear-wave velocity model of the Chukuo fault zone,Southwest Taiwan,from cross correlation of seismic ambient noise

The Chia-Nan (Chiayi-Tainan) area is in the southwestern Taiwan, and is located at the active deformation front of the collision of the Eurasian continental plate and the Philippine Sea plate, which causes complex folds as well as thrust fault systems in the area. The Chukuo fault zone is a boundary between the Western Foothill and the Western Coastal Plain in the Chia-Nan area. The nature of the crustal structure beneath the fault zone, especially the eastern part of the fault zone with mountain topography, has not been well known in detailed due to lack of drilling data as well as its limitation in using other geophysical methods, such as active source survey. In this study, we deployed an array with 11 broadband seismic stations to monitor the seismicity of the Chukuo fault zone. The array has recorded more than 1000 microearthquakes around this area. It provides an opportunity to use P- and S-wave travel time data to investigate the both the crustal P- and S-velocity in the fault zone, however due to the nature of the earthquake distribution, the ray density is relatively low at depth between 0 and 7 km. In addition, the uncertainty of S-wave reading for small earthquake also a limit in building precise S-velocity profile, Thus, we take the advantages of using cross-correlation of seismic ambient noise to investigate crustal S-velocity profile in the Chukuo fault area, especially in the mountain area where crustal faulting is a dominated phenomenon. The results indicate that S-wave velocity in the uppermost crust in the Chukuo fault zone is shown to be slower than previous studies. A low velocity layer exists at depth between 1 and 2 km in the east of the Chukuo Fault. The low S-velocity is related to a highly fractured upper crust due to intensive deformation caused by the orogenic process.     

S-wave velocity images of the Dead Sea Basin provided by ambient seismic noise

Based on passive seismic interferometry applied to ambient seismic noise recordings between station pairs belonging to a small-scale array, we have obtained shear wave velocity images of the uppermost materials that make up the Dead Sea Basin. We extracted empirical Green’s functions from cross-correlations of long-term recordings of continuous data, and measured inter-station Rayleigh wave group velocities from the daily correlation functions for positive and negative correlation time lags in the 0.1–0.5 Hz bandwidth. A tomographic inversion of the travel times estimated for each frequency is performed, allowing the laterally varying 3-D surface wave velocity structure below the array to be retrieved. Subsequently, the velocity-frequency curves are inverted to obtain S-wave velocity images of the study area as horizontal depth sections and longitude- and latitude-depth sections. The results, which are consistent with other previous ones, provide clear images of the local seismic velocity structure of the basin. Low shear velocities are dominant at shallow depths above 3.5 km, but even so a spit of land with a depth that does not exceed 4 km is identified as a salt diapir separating the low velocities associated with sedimentary infill on both sides of the Lisan Peninsula. The lack of low speeds at the sampling depth of 11.5 km implies that there are no sediments and therefore that the basement is near 10–11 km depth, but gradually decreasing from south to north. The results also highlight the bowl-shaped basin with poorly consolidated sedimentary materials accumulated in the central part of the basin. The structure of the western margin of the basin evidences a certain asymmetry both whether it is compared to the eastern margin and it is observed in north–south direction. Infill materials down to ∼8 km depth are observed in the hollow of the basin, unlike what happens in the north and south where they are spread beyond the western Dead Sea shore.