中天山地区的Pn波速度结构与各向异性

利用宽频带流动地震台阵GHENGIS和吉尔吉斯地震台网KNET记录的地震波走时数据,反演了中天山地区的Pn波速度结构和各向异性.结果表明,中天山上地幔顶部平均速度偏低,具有构造活动地区的特点和明显的横向非均匀性;中天山南部地幔上涌区的Pn波速度非常低,表明存在较高的热流活动.Pn波速度的变化与地震分布有着密切的对应关系：地震大都发生在中天山北部Pn波高速区上方,而南部的Pn波低速区上方几乎没有地震.这一现象说明地幔上涌引起高温极大地降低了岩石层地幔的强度,并以热传导的方式进入地壳使其失去地震破裂强度而发生韧性变形.中天山北部和南部的各向异性也存在一定的差异,南部各向异性的快波方向为近南北方向,与SKS波的各向异性特征基本一致,反映了地幔物质的迁移方向;北部各向异性的快波方向呈向南凸出的旋转趋势,估计与哈萨克地台南缘楚河盆地地壳块体向天山挤入造成应力场的改变和岩石层变形有关.     

地层条件下泥、页岩衰减各向异性研究

在实验室对三种泥、页岩和两种具有层理的砂岩样品在一定频率下测量了不同方向、压力、孔隙流体与衰减的关系, 讨论了各种衰减机制的相对贡献大小. 研究表明, 在干燥和流体饱和样品中, 衰减具有明显的压力和方向性. 平行层理传播的纵波(PH)衰减系数小于垂直层理传播的纵波(PV)衰减系数, 传播和震动方向平行层理的横波(SH)和垂直层理传播的横波(SV1)衰减系数小于传播方向平行层理震动方向垂直层理的横波(SV)衰减系数. 平行层理传播方向以Biot流衰减为主, 喷射流作用弱; 垂直层理传播方向是喷射流和岩石骨架粘弹性衰减起主导作用.     

单轴压缩下砂岩内部P波速度的变化特征

平行或垂直岩石层理进行单轴向加载直至样品破坏强度的95%左右稳压,在充水或不充水时,观测到的干燥样品及饱和样品内部P波速度的变化特征如下: 1.样品临破坏前P波速度在垂直与平行岩石层理方向上的变化具有很大的差异性。2.P波振幅及波形也随着应力的不断增加而发生变化。     

骨架、流体信息反演统计方法应用

地震数据资料、岩石物理学和数学上统计方法的结合,有助于定量解析地震数据资料,减少岩石骨架、流体信息预测的风险性.本文基于典型砂岩样品(韩德华的P组砂岩样品)数据,把临界孔隙流体介质模型和数学统计方法相结合,从可测的岩石整体密度速度信息直接反演岩石骨架和流体的密度、速度信息,所得反演信息符合实际情况,证明了方法的可行性....     

不同围压和流体饱和状态下致密砂岩弹性各向异性特征

为研究致密砂岩声波速度及其各向异性随围压的变化规律以及不同流体饱和状态下的弹性各向异性特征,钻取了不同方向的岩心并在实验室超声波频率下对致密砂岩的声学特性进行了测量,分别给出干燥和饱和水状态下,不同方向样品纵横波速度、刚性系数以及各向异性系数随围压的变化规律,并对实验结果进行了分析讨论.实验结果表明致密砂岩纵横波速度、纵横波速度比以及刚性系数均随围压增加而增加,但其在不同饱和状态下的变化率却截然不同;纵横波速度比、各向异性系数在饱和水状态下变化规律不明显,表明孔隙流体的存在对于岩石物理性质有着非常重要的影响.这方面的实验工作不但对于考察不同流体性质对致密岩石弹性各向异性影响是必要的,而且有助于致密砂岩油水和气层的识别.     

基于地幔动力学模拟推断云南地区剪切波各向异性源的深度

地震各向异性与地幔对流导致的变形存在因果关系,因此地幔对流模拟可被用来预测地震各向异性,并推测剪切波各向异性地幔源的深度.本文建立了基于地震速度结构的地幔对流模型来预测云南地区剪切波分裂的快波方向,它同时受地表板块运动和地幔内部的温度扰动所驱动.通过与观测结果进行对比分析,推测在云南地区西北部和东部区域,剪切波各向异性源主要存在于岩石圈中.在西南部和四川盆地及其西缘,地幔流动可能是剪切波各向异性的主要贡献者,各向异性层分别位于210~330 km和170~330 km深度,导致西南部剪切波各向异性的地幔可能处于大幅度的剪切变形状态,而四川盆地及其西缘主要处于中等强度的剪切变形状态.     

P波视速度方法识别爆破群的初步研究

利用黑龙江省地震台网接收到的数字地震记录求出的P波视速度,将爆破的P波视速度和地震的P波速度比较,识别出爆破记录。结果表明：爆破的P波视速度小于地震的P波速度。     

晋冀蒙交界地区地壳三维P波速度结构及地震活动性研究

2014年9月晋冀蒙临时地震台网正式运行,为晋冀蒙交界地区的地震研究提供了丰富的资料。结合临时台与固定台记录的P波走时资料,采用双差层析成像方法对该区进行地震重定位和三维P波速度结构联合反演,分析该区3个典型盆地的速度扰动结果,结果表明,地震重定位残差显著降低,震源深度分布更加合理;P波速度浅层基本符合平原地区低速、山区高速的特点,深层则有相反表现,典型盆地P波速度在浅层较为复杂,高低速相间,深层表现为低速;研究时段内忻定盆地和延怀盆地地震活动密集,大同盆地地震活动较弱,低速体及边缘地震活动强度高于高速体及边缘。     

黄海及其邻近地区的Pn波速度与各向异性

利用中国东部地震台网和ISC 报告1980~2004年的地震走时数据,反演了黄海及其邻近地区的Pn波速度和各向异性,根据岩石层地幔的横向非均匀性分析了区域地质构造的深部特点.Pn波速度的变化与区域地质构造有一定的对应关系,黄海地区上地幔顶部的P波平均速度较高,没有发现明显的低速异常,表明上地幔顶部不存在大范围的地幔扰动.速度异常的分布表明,南黄海东部和西部有可能分属于不同的构造块体,其间的分界大致对应于南北走向的黄海东部断裂带,具有相对较低的Pn波速度.边界东、西两侧的Pn波各向异性存在明显的差异：南黄海西部Pn波的快波方向以北东—北北东方向为主,反映了海区内部扬子块体向北运动产生的构造变形;南黄海东部Pn波的快波方向为南北方向,与黄海东部断裂带的走向基本一致,说明黄海东部和西部之间存在一个深达岩石层地幔的南北向转换边界.结合相关资料估计黄海东部断裂带在中生代时期发生了右旋走滑运动,以响应中国东部郯庐断裂带的大规模左旋剪切以及南黄海扬子块体的向北嵌入.     

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。     

不同性质岩块构成的样品破裂前的波速变化

用超声脉冲法研究了不同性质岩块构成的样品破裂前的波速变化。样品为长方形大理岩板,中心镶嵌大理岩、辉长岩、花岗岩,砂岩圆块。实验表明,样品破裂时裂纹穿过低强度镶嵌岩块而绕过高强度镶嵌岩块。在第一种场合样品破裂前,镶嵌岩块內波速变化显著,在第二种场合样品破裂前镶嵌岩块內波速变化不大。穿过两种岩石界面的波速测量表明,波速下降的起始点提前到样品破坏应力的60%左右。样品破裂前波速总的变化趋势是下降,但不是单调下降而呈现起伏。这说明介质不均匀性会对岩石破裂前的波速变化规律产生不可忽视的影响。      

井间高分辨率纵横波层析成像研究井间油藏

采用视速度-偏振井间波场分离法分离得到纵波和横波波场,使用跨孔地震走时层析成像级联方法计算井间纵波和横波速度结构以及泊松比空间分布.综合纵横波速度、泊松比和测井参数,分析两井间岩性和储层特性.数值模型试验表明该方法垂直分辨率达到主频波长的1/4,并能准确分辨倾斜断层和垂直断层.处理相同纵波资料结果表明本文方法分辨率远远高于以往的井间走时层析成像方法,比井间声波层析成像分辨率更高.使用该方法处理垦71区井间资料,得到同台同源纵波和横波速度结构和泊松比分布.泊松比的低/高变化与测井参数指示的砂/泥岩层基本吻合.根据泊松比分布,参考岩石地震物理学测试数据,可以区分井间介质中的泥岩层、砂岩层,以及砂岩层中的饱水和饱油区,确定储层的连通性,圈定井间的剩余油藏.     

连续胶结声速理论胶结半径表达式的一般性推广及应用

针对Dvorkin 和Nur （1996） 提出的连续胶结声速理论（CCT）中的胶结半径表达式仅适用于孔隙式胶结疏松砂岩的局限性,通过胶结物与颗粒之间的空间几何关系,在胶结物中心厚度不为零的前提下,推导了胶结物胶结半径的一般表达式,并考察了胶结物中心厚度对疏松砂岩声波速度的影响,探讨了该表达式在基底式胶结疏松砂岩纵横波速度预测中的应用.结果表明：随胶结物中心厚度变大,纵、横波速度均减小,且孔隙度越大,胶结物含量越少,速度下降越快;孔隙度或胶结物含量不变时,纵横波速比随胶结物中心厚度的增大而增大;纵横波速比随孔隙度的变化规律与胶结物中心厚度有关,当胶结物中心厚度较小时,孔隙度增大,纵横波速比略微减小,而当胶结物中心厚度较大时,孔隙度的增大会引起纵横波速比略微增大;对于基底式胶结疏松砂岩,使用推广后表达式修正的CCT模型相对原CCT模型能够更好地预测其声波速度,同时发现,利用其纵横波速比无法预测由孔隙度或胶结物含量变化引起的疏松砂岩软硬的变化,但是在胶结物含量或孔隙度不变的情况下,纵横波速比可指示由胶结物中心厚度变化引起的疏松砂岩软硬的变化.     

Estimating azimuthal stress‐induced P‐wave anisotropy from S‐wave anisotropy using sonic log or vertical seismic profile data

Most sedimentary rocks are anisotropic, yet it is often difficult to accurately incorporate anisotropy into seismic workflows because analysis of anisotropy requires knowledge of a number of parameters that are difficult to estimate from standard seismic data. In this study, we provide a methodology to infer azimuthal P‐wave anisotropy from S‐wave anisotropy calculated from log or vertical seismic profile data. This methodology involves a number of steps. First, we compute the azimuthal P‐wave anisotropy in the dry medium as a function of the azimuthal S‐wave anisotropy using a rock physics model, which accounts for the stress dependency of seismic wave velocities in dry isotropic elastic media subjected to triaxial compression. Once the P‐wave anisotropy in the dry medium is known, we use the anisotropic Gassmann equations to estimate the anisotropy of the saturated medium. We test this workflow on the log data acquired in the North West Shelf of Australia, where azimuthal anisotropy is likely caused by large differences between minimum and maximum horizontal stresses. The obtained results are compared to azimuthal P‐wave anisotropy obtained via orthorhombic tomography in the same area. In the clean sandstone layers, anisotropy parameters obtained by both methods are fairly consistent. In the shale and shaly sandstone layers, however, there is a significant discrepancy between results since the stress‐induced anisotropy model we use is not applicable to rocks exhibiting intrinsic anisotropy. This methodology could be useful for building the initial anisotropic velocity model for imaging, which is to be refined through migration velocity analysis.     

层析成像技术在黄河小浪底工程地下厂房区域的应用研究

小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北约40km的黄河干流上,上距三门峡水库130km,下距郑州市京广铁路大桥115km。工程位于黄河中游最后一段峡谷的出口,处于承上启下、控制黄河水沙的关键部位。它是一座以防洪、防凌、减淤为主,兼顾供水、灌溉、发电、除害兴利综合利用的枢纽工程,是“治黄”的关键工程,亦是国家“八五”期间的重点大型工程。结合黄河小浪底水利枢纽工程的实际需要,我们在地下厂房区做了两组地震跨     

Physical property anisotropy of foliated fault rocks: Study from the Nobeoka Thrust,Shimanto Belt,southwest Japan

To investigate the physical property anisotropies of foliated fault rocks in subduction zones, the hanging wall phyllites and footwall cataclasites exhumed along the Nobeoka Thrust, a fossilized out‐of‐sequence‐thrust in the Shimanto Belt, Japan, was focused. Discrete physical property (electric resistivity, P‐ and S‐wave velocities, and porosity) measurements were conducted employing geologic coordinates (depth‐parallel direction, strike direction, and maximum dip direction of foliation), using the core samples obtained from the Nobeoka Thrust Drilling Project and compared the data to borehole geophysical logs. A higher sample P‐wave velocity (Vp), lower S‐wave velocity (Vs), higher Vp/Vs, and lower sample porosity and resistivity compared to the logs, are inferred to have been caused by the larger sampling scale of the logs and lower fluid saturation of the borehole. The phyllites and cataclasites exhibited substantial vertical and horizontal anisotropy of Vp (0.4–17.3 % and 2.7–13.8 %, respectively), Vs (0.5–56 % and 7.7–43 %, respectively), and resistivity (0.9–119 % and 2.0–65.9 %, respectively). The physical property anisotropies are primarily affected by the dip angles of foliation. The fault rocks that have gentler dip angles exhibit a higher Vp in the strike and maximum dip direction and a lower Vp in the depth‐parallel direction. In contrast, the fault rocks that have steeply dipping structures show a higher Vp in the strike and depth‐parallel directions with a lower velocity in the maximum dip direction. Resistivity anisotropy show a trend opposite to that of the Vp in relation to the dip angles. Our results show lower Vp anisotropy than those obtained in previous studies, which measured wave speeds perpendicular or parallel to foliation under confining pressure. This study highlights the significance of dip angles on vertical properties in geophysical surveys across foliated fault rocks.     

利用含可控裂缝人工岩样研究裂缝密度对各向异性的影响

利用新方法制作出含可控裂缝的双孔隙人工砂岩物理模型,具有与天然岩石更为接近的矿物成分、孔隙结构和胶结方式,其中裂缝密度、裂缝尺寸和裂缝张开度等裂缝参数可以控制以得到实验所需要的裂缝参数,岩样具有真实的孔隙和裂缝空间并可以在不同饱和流体状态下研究流体性质对于裂缝介质性质的影响.本次实验制作出一组具有不同裂缝密度的含裂缝人工岩样,对岩样利用SEM扫描电镜分析可以看到真实的孔隙结构和符合我们要求的裂缝参数,岩样被加工成八面棱柱以测量不同方向上弹性波传播的速度,用0.5 MHz的换能器使用透射法测量在饱和空气和饱和水条件下各个样品不同方向上的纵横波速度,并得出纵横波速度、横波分裂系数和纵横波各向异性强度受裂缝密度和饱和流体的影响.研究发现流体对于纵波速度和纵波各向异性强度的影响较强,而横波速度、横波分裂系数和横波各向异性强度受饱和流体的影响不大,但是对裂缝密度的变化更敏感.     

Seismic characterization of vertical fractures described as general linear-slip interfaces

Fluid flow in many hydrocarbon reservoirs is controlled by aligned fractures which make the medium anisotropic on the scale of seismic wavelength. Applying the linear‐slip theory, we investigate seismic signatures of the effective medium produced by a single set of ‘general’ vertical fractures embedded in a purely isotropic host rock. The generality of our fracture model means the allowance for coupling between the normal (to the fracture plane) stress and the tangential jump in displacement (and vice versa). Despite its low (triclinic) symmetry, the medium is described by just nine independent effective parameters and possesses several distinct features which help to identify the physical model and estimate the fracture compliances and background velocities. For example, the polarization vector of the vertically propagating fast shear wave S₁ and the semi‐major axis of the S₁‐wave normal‐moveout (NMO) ellipse from a horizontal reflector always point in the direction of the fracture strike. Moreover, for the S₁‐wave both the vertical velocity and the NMO velocity along the fractures are equal to the shear‐wave velocity in the host rock. Analysis of seismic signatures in the limit of small fracture weaknesses allows us to select the input data needed for unambiguous fracture characterization. The fracture and background parameters can be estimated using the NMO ellipses from horizontal reflectors and vertical velocities of P‐waves and two split S‐waves, combined with a portion of the P‐wave slowness surface reconstructed from multi‐azimuth walkaway vertical seismic profiling (VSP) data. The stability of the parameter‐estimation procedure is verified by performing non‐linear inversion based on the exact equations.     

有限元算法在声波方程数值模拟中的频散分析

针对有限元算法在地震波数值模拟中的数值频散问题,利用集中质量矩阵双线性插值有限元算法,推导了二维声波方程的频散函数.在此基础上采用定量分析方法,对比分析了网格纵横长度比变化时的入射方向、空间采样间隔、地震波频率以及地层速度对数值频散的影响.数值算例和模型正演结果表明:当采用集中质量矩阵双线性插值有限元算法时,为了有效地压制数值频散,在所使用震源子波的峰值频率对应的波长内,采样点数目应不少于20个;减小网格长度的纵横比可以有效地抑制入射角(波传播方向与z轴的夹角)较小的地震波的数值频散;地震波频率越高,传播速度越慢,频散越严重,尤其是当相速度与其所对应的频率比值小于2倍空间采样间隔时,不仅会出现严重的数值频散,还会出现假频现象.