大容量气枪震源陆地反射地震探测技术

为了探索大容量气枪震源在探测区域结构以及在内陆水体进行水陆联测的可行性与有效性,2015年在安徽铜陵完成了长江航道走航激发、陆地接收反射波的“地学长江计划”铜陵段试验。本文从试验观测系统、共中心点分布、覆盖次数以及单炮数据属性等方面综合分析了大容量气枪震源陆地反射试验结果的影响因素。试验结果表明:① 大容量气枪震源在内陆水体激发能够用于地壳结构的探测;② 在水陆联测勘探中,根据目标层段合理设计反射角,能够有效地解决小炮检距反射角不足、大炮检距能量弱的问题;③ 在进行弯线数据采集时,需要对观测系统进行设计,以提高共中心面元的有效覆盖次数;④ 根据气枪震源容量的大小,进行最大、最小炮检距设计,是确保面元成像速度分析精度和面元炮检距属性分布合理的重要条件。      

大容量气枪震源在陆内反射地震探测中的应用

为探索大容量气枪震源在陆内地壳结构反射地震探测中的应用前景,在安徽长江中下游池州一铜陵段完成气枪震源流动水体激发、岸上反射地震仪器接收的探测试验,获得测线下方反射地震数据剖面。结果显示：在研究区内大容量气枪震源激发的地震波信号具有传播距离远、穿透深度大等特点,在距炮点13km处获得清晰地震波初至起跳信号,纵向上双程走时...     

大容量气枪震源地震动衰减特性分析

为进一步加深对大容量气枪震源激发的地震波传播特性的认知,利用福建海陆多个气枪震源固定激发点重复激发的实验数据,通过线性叠加和仿真技术得到等效单次激发高信噪比速度和位移记录,然后利用不同震中距的位移峰值计算不同固定点气枪激发的等效震级,进而建立等效震级、震中距和速度峰值的衰减关系。结果表明:(1)震中距为0~270km时,大容量气枪单次激发得到的速度峰值为700~4nm/s,位移峰值为200~0.2nm;(2)总容量为8000 in~3的气枪震源P波等效震级为0.181~0.760,S波等效震级为0.294~0.832,总容量为12000 in~3的气枪震源P波等效震级为0.533~0.896,S波等效震级为0.611~0.946,气枪震源激发产生的S波能量大于P波能量,激发环境不同,激发效能相差较大;(3)速度峰值随等效震级增大而增大,随震中距增大而减小,P波速度峰值三分量中垂直分量最大,S波相反,其垂直分量最小,二者水平分量相近。研究结果可为定量判断气枪震源激发的地震波的传播能力以及利用气枪震源进行深部探测或监测的观测系统的设计提供重要依据。     

大容量气枪震源陆地反射地震探测技术——以“地学长江计划”铜陵段试验为例

为了探索大容量气枪震源在探测区域结构以及在内陆水体进行水陆联测的可行性与有效性,2015年在安徽铜陵完成了长江航道走航激发、陆地接收反射波的"地学长江计划"铜陵段试验。本文从试验观测系统、共中心点分布、覆盖次数以及单炮数据属性等方面综合分析了大容量气枪震源陆地反射试验结果的影响因素。试验结果表明:①大容量气枪震源在内陆水体激发能够用于地壳结构的探测;②在水陆联测勘探中,根据目标层段合理设计反射角,能够有效地解决小炮检距反射角不足、大炮检距能量弱的问题;③在进行弯线数据采集时,需要对观测系统进行设计,以提高共中心面元的有效覆盖次数;④根据气枪震源容量的大小,进行最大、最小炮检距设计,是确保面元成像速度分析精度和面元炮检距属性分布合理的重要条件。     

大容量气枪震源陆地反射地震探测——以长江中下游铜陵地区为例

为了实验大容量气枪震源陆地水体流动激发反射地震探测效果,在长江中下游安徽省铜陵段,采用气枪船长江航道流动激发、沿江岸布设反射地震仪器接收的非纵弯线工作方式,得到了反映测线经过地区地壳深部结构和构造特征的反射地震数据。原始资料信噪比较低,但部分资料不同部位仍可辨认出来自地壳及莫霍面反射波组。就传播距离而言,地震波传播的水平距离最大可达21km,垂直深度可达30km以上。在数据处理中,根据原始资料特点,针对性采用了非纵弯线面元定义、三维层析静校正、叠前多域去噪及组合反褶积技术,最终得到的叠加时间剖面上具有丰富的壳内反射波组。结果显示,测线经过地区的地壳结构为双层结构,总厚度为30.0～36.0km。上地壳呈现隆坳相间的反射特征,下地壳存在多组叠层状弧型反射波组,莫霍面反射特征清晰,由2～3个反射同相轴组成,呈现SW端向NE段抬升的形态。剖面经过地区存在一个切穿下地壳和莫霍面的深部断裂,应该是长江深断裂的反映。研究结果充分说明,大容量气枪震源可应用于陆地流动水体地壳精细结构的深地震反射探测。     

基于气枪震源信号的云南漾濞MS6.4地震前后波速变化

本文基于宾川气枪地震信号发射台激发的地震波信号,利用线性叠加和时频域相位加权叠加方法提高信噪比,通过反褶积、插值拟合和波形互相关等方法,获得2021年漾濞M;6.4地震前后气枪震源初至波信号走时变化特征.结果表明两种叠加方法得到的走时变化趋势基本一致,在沿发震断裂带附近的3个台站观测到的初至波走时延迟为7.3~14.4 ms,在射线路径上平均波速降低了0.08%~0.12%,距离震中位置较远的台站走时延迟为2~6 ms.分析认为,观测到的走时变化主要是漾濞M;6.4地震引起强地面运动造成浅层介质疏松、同震破裂导致震源区地下介质裂隙增加和地下流体侵入等共同作用造成,相关研究成果有助于加深和促进对此次地震震源物理过程的认识和了解.     

2017年3月27日漾濞5.1级地震前后气枪震源观测走时数据的变化

以2017年3月27日漾濞5.1级地震为例,根据区域特性和信噪比要求,选取数据较为完整的6个台站记录的2017年1月1日～6月6日期间的宾川地震信号发射台气枪震源波形资料,采用互相关检测技术提取6个台站各自稳定震相的走时数据,并对漾濞5.1级地震前后走时数据的变化情况进行分析。结果表明,漾濞5.1级地震前后6个台站各自稳定震相存在较为明显的走时变化,且短期内走时变化具有较好的同步性,相关台站异常幅度大小和异常出现时间存在细小差异。地震发生前,6个台站走时低值异常过程明显,以YUL台最为显著。地震发生前后走时变化形态特征为双“V”型,漾濞5.1级地震发生在第1个“V”型末端。地震发生后,不同方位相关台站受地震的影响程度不同,走时波动大小存在差异。     

大容量气枪震源特征及地震波传播的震相分析

利用大容量气枪震源在陆上水库进行地震波激发试验,研究陆上水库环境下激发气枪震源所产生的地震波特征及传播距离. 试验结果表明,大容量气枪震源是具有丰富的10 Hz以下低频信号的低频震源,其激发的地震波具有传播距离远,穿透深度深的特点. 在185 km长的测线上均记录到了气枪信号,成功检测到Pg,Pc,P2,PmP和Pn等多组震相,并在此基础上对地下深地壳结构进行了一维速度结构正演,讨论了该区域壳幔过渡带的低速结构. 气枪震源还具有一般炸药震源不具有的特征,如长期定点重复激发和有效转换S波的优点,是陆上进行长炮检距深穿透地下结构研究的一种优良人工震源.     

基于气枪震源激发的陆地深层反射地震资料构造成像研究

为了研究气枪震源在深部构造地震勘探中的应用,通过大功率气枪震源在长江航道进行激发、江岸及外围陆地进行接收的二维非纵地震测线方式采集原始地震资料.受水体流动、深度范围、江河形状以及枪阵尺寸等因素的影响,野外采集的地震资料信噪比较低.为了提高深层反射地震的成像质量,针对研究区的构造特征以及资料采集特点选择最大覆盖次数连线剖面进行成像处理.成像结果表明,大容量气枪震源激发的地震资料能够反映研究区地壳结构特征,获得了较清晰的莫霍面反射图像,说明气枪震源可用于陆上流动水体的深层地震反射勘探.     

层状孔隙介质孔隙度对地震属性影响分析

孔隙度是储层的重要参数之一,学者提出了多种根据地震属性分析孔隙度大小的方法.然而,层状孔隙介质中孔隙度对地震属性的影响至今没有系统的论述.鉴于此,本文建立了两种类型储层:其一为深度压实,固结程度好的储层;其二为欠压实,固结程度差的储层.对于上述两种类型储层,通过理论和数值模拟,分析了孔隙度对地震属性(与频率相关)的影响.研究表明,对于深度压实储层,反射系数随孔隙度的增加而减小;对于欠压实储层,反射系数随孔隙度的增加而增加.     

由反射和广角地震数据得到的冲绳海槽最南端的地质构造

在冲绳海槽进行的天然地震实验期间,用海底地震仪记录到了两条反射剖面的数据。这两条剖面上均用3台海底地震仪,长度都约为65km,位于冲绳海槽轴线的西南部。对这些反射地震数据的处理反映了沉积单元的最新改变。两条剖面的广角地震数据的正演模拟揭示出有1～2km厚的沉积层上覆在声学基底之上,其特征是地震波速在3.2km/s～3.5km/s之间。只有一个剖面可以模拟地壳厚度,并确定为10km左右,向着南部的琉球岛弧方向增厚。使用重力模拟对两条剖面都进行了附加的约束,特别是对剖面1的深部构造进行了约束。     

新疆地震台网对新疆呼图壁大容量气枪震源信号的接收能力及其影响因素分析

利用新疆地震台网资料和功率谱密度法,以台站噪声的功率谱密度中值曲线作为评估台站噪声水平的依据,对6个台站的噪声水平进行了评估。对比不同台站的功率谱密度和气枪震源信号的识别情况发现,通过2000次叠加可识别气枪震源信号的台站的噪声水平均低于无法识别的台站,噪声功率谱密度最大差值为40d B,最小差值15d B。最后通过对噪声水平的评估判断,部分台站无法识别气枪震源信号的主要原因是台站噪声水平较高。     

新疆地震台网对新疆呼图壁大容量气枪震源信号的接收能力及其影响因素分析

利用新疆地震台网资料和功率谱密度法,以台站噪声的功率谱密度中值曲线作为评估台站噪声水平的依据,对6个台站的噪声水平进行了评估。对比不同台站的功率谱密度和气枪震源信号的识别情况发现,通过2000次叠加,可以识别气枪震源信号的台站的噪声水平均低于无法识别气枪震源的台站,噪声功率谱密度最大差值为40dB,最小差值15dB。最后通过对噪声水平的评估,判断部分台站无法识别气枪震源信号的主要原因是台站噪声水平较高造成的。     

基于气枪震源信号和背景噪声的2016年呼图壁6.2级地震前后波速变化特征初步研究

本文选取呼图壁气枪发射台周边流动台记录的2016年6月至2017年12月气枪震源信号和背景噪声信号,分别采用互相关时延检测法和移动窗互谱法研究2016年12月呼图壁6.2级地震前后波速变化特征,得到以下初步结果:呼图壁6.2级地震前后,距6.2级地震60 km的流动台记录的气枪震源信号未发现明显的波速变化,距6.2级地...     

饱和碳酸盐岩地震频带弹性参数响应的实验机理分析研究: 压力与孔隙流体影响

碳酸盐岩储层中蕴藏着全球近一半油气储量,也是我国深层、超深层的重点勘探领域.然而,深层碳酸盐岩复杂孔隙结构导致其储层条件下岩石物理响应机理不明,这对有效地震储层表征与流体预测带来了巨大挑战.目前,国内尚缺乏系统开展针对深层碳酸盐岩储层的地震频带岩石物理实验测试研究.厘清深层油藏开发中因流体流动而引起的储层压力场与孔隙流体性质变化对地震频带弹性参数影响机制,在一系列地球物理应用中具有十分重要的意义.通过开展跨频带（地震低频+超声高频）弹性参数实验测试,本文系统研究了压力与孔隙流体对深层碳酸盐岩弹性模量及其衰减的影响机制.针对中低孔渗碳酸盐岩储层岩芯,分别测量了其在干燥、饱和盐水与甘油下的弹性参数,分析了弹性模量对压力与频率敏感性.干燥岩芯杨氏模量频变特性显著低于饱和流体岩芯实测数据,且饱和甘油岩芯模量及其衰减均高于饱和盐水测量结果.部分饱和盐水岩芯的地震频带实测结果表明,杨氏模量与泊松比均随含水饱和度升高而增大,其频散程度却略有降低.此外,基于干燥岩芯弹性参数不依赖频率的前提,受迫振动法低频实验所得岩石弹性模量和衰减数据与三孔隙类型喷射流模型预测结果相一致,证实喷射流是引起复杂孔隙微观结构储层岩芯频变黏弹性响应的主控因素.

     

中沙海域的广角与多道地震探测

由于浅滩和暗礁广布,中沙海域（环礁区）长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪（OBS）数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100 km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25 km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础.     

穿越南沙礼乐滩的海底地震仪广角地震试验

本文对穿越礼乐滩东北部向西北方向延伸进入中央海盆长369 km的广角地震剖面OBS973-2进行了反演研究,以期了解南海南部陆缘的地壳结构,同时探讨南、北陆缘的共轭问题.结果表明OBS973-2剖面的速度模型中三个沉积层的速度分别为1.8~2.0 km/s、2.0~2.7 km/s和3.5~4.0 km/s;沿剖面沉积层总体上较薄或缺失.礼乐滩上地壳厚约9~10 km , 速度为5.5~6.4 km/s,顶部存在小型火山;下地壳厚约11 km,速度为6.6~7.1 km/s. 过渡区和海盆的上地壳厚约4~5 km,速度为5.9~6.1 km/s;下地壳厚约2~4 km,速度为6.6~6.9 km/s.从总体上看,海盆和过渡区的地壳厚度偏小,显示了拉伸减薄作用,速度分层显示陆壳比较典型,而洋壳和过渡壳的上地壳速度比标准洋壳偏高.莫霍面总体从陆坡向海盆方向较快速地抬升,在礼乐滩埋深约23 km, 在海盆中的埋深8~12 km,海盆中的莫霍面顶部速度8.0 km/s,要明显小于礼乐滩下方的8.2 km/s.将OBS973-2剖面与北部陆缘的OBS2006-1剖面进行了对比,结果表明两者速度结构极为类似,讨论认为礼乐滩与中沙块体互为共轭.进而根据西北次海盆的宽度、礼乐滩与中沙块体的距离及前人提出的南海海盆的扩张时代,计算了扩张速率.     

大陆架科学钻探CSDP-2井的垂直地震剖面测量

南黄海海相地层的地震波场特征和层位标定一直是困扰地震勘探的重要问题.为了近距离、高精度和高分辨率地观测井周围构造特征和岩石性质引起的波场变化,为地震资料的采集、处理与解释提供地震波衰减规律、速度与层位标定等信息,对大陆架科学钻探CSDP-2井实施了近零偏移距垂直地震剖面（VSP）观测.针对海相地层顶部强反射界面地震波穿透难的问题,采用了大容量气枪震源并设计了气枪阵列组合方式,提高了激发地震波的能量,获得了强反射界面之下清晰的PP、PS下行波和上行波信号.采用了三分量偏振合成、组合滤波和波场分离等处理方法,对VSP观测数据进行处理,获得了海相三叠系—志留系的精细的纵波、横波速度结构和地层吸收因子等物性数据,建立了钻井地层、测井、VSP上行波和多道地震剖面对应关系,实现了不同尺度的地质和地球物理属性资料的有效衔接,标定了钻井地质剖面上各深度地质体的地震反射特性,厘定了过井地震剖面上反射同相轴的地质属性.此次观测取得的纵波、横波速度信息,成为建立南黄海海相地层速度模型主要的资料来源,也是地震资料的岩性反演处理不可缺少的信息.

     

赵县地震台地表及深井地震计观测数据对比分析

由于城市化进程加快,人为干扰因素逐渐增多,地震观测数据质量受到严重的影响。通过对赵县地震台地表及深井地震计记录的数据进行幅频、功率谱分析,并对比二者的地震监测能力等,分析发现:与地面观测相比,深井地震计在避免噪声及提高地震监测能力范围方面具有更大优势,观测数据精度能提高1—2个数量级。通过总结分析地表及深井地震计记录的优缺点,为测震台网今后的发展方向提供依据。     

层状介质中地震面波频散函数和体波广义反射系数的计算

本文在B、P、C坐标中给出了弹性波在横向均匀介质中的传播矩阵,并将其表示为五个形式简单的矩阵乘积,其中有四个矩阵是与频率无关的。我们用传播矩阵的分离方式,将Abo-Zena（1979）算法大量简化。用本文的算法计算综合地震图时,计算量要比文献[2,7,8]的算法少一半以上。 文中还给出了地震面波频散函数和体波广义反射系数的快速计算步骤。