地震层析成像方法综述

地震层析成像作为一种有效还原地下介质速度模型的方法,为全波形反演提供了可靠的初始速度模型,从原始的射线层析到相移旅行时层析和瞬时旅行时层析,实现了地震波传播的有限频特性;从声波方程到弹性波方程,从各向同性介质到VTI,TTI介质,实现了对真实地下介质情况的模拟。减缓层析反演的病态性也一直是研究热点,常用的方法有正则化,用高斯束层析的敏感核代替传统的射线层析敏感核等。此外,为了避免使成像结果的精度依赖于共成像道集上反射位的真实深度,角度域双差分反射层析可以稳定有效地收敛到精确的偏移速度模型。如今,层析成像逐步向各向异性介质过渡,使用的数据从VSP到WVSP,从单一波形到多种波形联合反演发展,然而,分辨率和计算效率的相关问题仍然需要得到关注。     

基于特征波属性参数的立体层析速度反演方法研究

研究了利用法向入射点波(NIP波)的运动学属性,实现立体层析速度反演的方法。对这些运动学参数做层析反演,以得到用于深度域偏移成像的横向非均质平滑速度模型。多次迭代过程中,沿法向射线进行动力学射线追踪获得正演参数,且拾取的参数和正演参数误差达到最小,进而得到最佳速度模型。在正演模拟过程中,利用射线扰动理论计算出Frechet导数,使得目标函数梯度最小化。该方法拾取方便、易于实现,尤其适用于低信噪比的地区。将该方法应用于二维模型数据,收到了预期的效果。     

偏移垂直地震剖面的旅行时间反演——一种可行性研究

使用偏移垂直地震剖面(VSp)的旅行时间,应用迭代最小平方反演方法可以估算地下的二维倾角。利用合成数据进行试验表明,用直达波或一次反射的旅行时间,由这种反演技术能够估算一个钻井附近的倾角。这种反演方法实质上是一种“剥层”方法,即先估算浅层的倾角,然后估算深部的倾角。几个实例表明,当震源偏移距与层深度的比率很小时,一次反射是主要的波。旅行时间反演还需要精心算层速度和正确的校正静。如果不考虑这些困难和普遍存在的非单值性问题,旅行时间反演可以产生一个正确的地层模型,以用于实际数据的检验。     

兴蒙造山带西南段深地震反射静校正研究

静校正是深地震反射资料处理的关键技术之一,深反射剖面通常跨越多种不同的地质构造单元,地震地质条件复杂且变化较大,单一的静校正方法通常不能很好地解决深反射的静校正问题,针对兴蒙造山带西南段深反射地震数据进行静校正测试,最终选取多种静校正方法组合静校正技术,即针对不同地质条件分别应用折射和层析相结合来解决静校正问题。对于剩余静校正,采用模拟退火法解决,较好地解决了研究区的静校正问题,为资料后续处理提供借鉴。     

没有射线追踪复杂介质的XSP—CDP作图

井间地震资料的ＸＳＰ－ＣＤＰ作图仍然是井孔之间成像反射的一种常用方法。成功的关键是反射同向轴正确地位于每个作图的道集,确保最佳叠加。为了完成这项任务必须利用准确的速度模式和反射层几何形态与作图算式（与模式匹配）结合。这些模式可以利用一系列不同的方式获得,包括旅行时层析,测线解释和模拟。我们提供一种以波前为基础的作图方法,它能够有效和准确地作出复杂介质的井间资料的图件。这种方法可以适合于处理倾斜／弯     

1992年第五期地球物理内容要目

地震滤波、图象和噪音消除 Wang和Mendal使用神经网络方法估算了地震子波的位置、振幅和形状。他们应用合成数据和实际数据的方法,证明该处理方法聚焦的非常快,在低信噪比的情况下也能取得较好的效果,同时可处理噪音或有用信号的反向散射。Stork通过优化共反射点道集反射图象的一致性对已作偏移的数据应用反射层析成象技术。他发现在偏移速度分析方法中,对已作偏移域采用成层析成象的优点。     

基于局部层析的TTI各向异性参数初始建模方法研究

TTI各向异性参数初始建模为层析反演精细建模提供初始模型,初始模型的优劣直接影响层析反演的效率和精度,研究精确的TTI各向异性参数初始建模方法非常必要。基于常规TTI各向异性参数初始建模方法流程,优化了各向异性参数提取公式,引入了局部层析方法,完善了TTI各向异性参数初始建模方法流程,进一步提高了TTI各向异性参数初始模型的精度,与实际地质情况更加吻合,有利于后期的层析反演精细建模。模型试算和实际资料处理结果表明基于局部层析的TTI各向异性参数初始建模方法有效且实用。     

初至波层析反演表层速度的应用实践

与传统的静校正方法相比,初至波层析速度反演不受近地表结构变化的约束,可以得到准确的近地表速度模型。以山西某地活断层、新疆沙漠地区及瓦岗川地区的地震勘探为例,介绍了在地层埋藏浅、地表高程变化大或表层起伏小、但下伏老地层起伏大的情况下,可以利用拾取初至波旅行时进行层析速度反演,获得满足要求的速度模型;而对于近地表地形与下伏地层变化剧烈的复杂地区,其静校正需以初至波层析反演的表层速度作为初始模型,通过数据平滑等多次迭代处理,获得折射波静校正近地表模型,进而计算静校正量。实际应用表明,初至波层析速度反演可以广泛应用于沙漠、山地、沼泽和海洋等复杂地区的静校正工作。     

一种快速建立层析反演初始模型的方法

建立近地表层析反演模型时,通常利用射线追踪方法来计算模型初至旅行时,再与观测的初至实际旅行时进行比较,反复修改模型直到计算值与观测值的误差达到最小。因此,初始模型建立的质量直接影响到层析反演的精度、收敛速度和迭代次数。通过模拟近地表模型,利用时间项反演方法快速建立初始模型,提高了层析反演的精度,加快了收敛速度,减少了迭代次数。      

东沙群岛西南泥火山区Chirp浅剖数据的海底物性反演

Chirp浅剖图像可以显示东沙群岛西南海域存在泥火山.通过基于Chirp浅剖记录数据的反演方法研究,定量地分析泥火山区海底物性参数.首先由Chirp浅剖记录的反射振幅计算了海底反射系数,结果表明泥火山区的反射变化很大(0.1~0.8).对于海底弱反射(＜0.45) 区域,用Schock-Stoll模型以及物理参数间的经验公式反演海底浅表层物理性质参数(速度、密度、孔隙度等参数);对于海底强反射(＞0.45) 区域,用Gardner经验公式反演海底浅表层物理性质参数.反演结果表明研究区海底物性变化大,声速最高达5 237 m/s,密度最大为2.673 g/cm3.反演的物性参数与实验室测量值吻合度较高.Chirp浅剖数据反演是一种有效可行的遥测海底声学参数方法.      

基于程函方程反演的跨孔地震岩溶探测数值模拟研究

岩溶探测对于岩溶发育地区的工程建设有重大意义,跨孔地震波探测是工程勘察有效的地球物理探测技术。本文旨在利用基于程函方程的初至旅行时层析方法,实现对跨孔地震波岩溶探测的反演,并通过多个工况的数值模拟验证其有效性,探索其适用性和局限性。首先,基于波动方程的时域有限差分对跨孔地震岩溶探测进行正演模拟;然后从模拟的地震记录中提取初至旅行时,最后以基于程函方程的初至层析方法反演得到钻孔间的地层速度模型。本文设置了单一溶洞,单一断层,溶洞断层组合及多溶洞组合4种工况,通过数值试验得到了地震记录、旅行时、反演图像、迭代残差等结果。结果表明基于程函方程的初至旅行时层析反演方法对溶洞位置、大小,断层的方位反演较为准确,对于复杂地质条件,多溶洞和裂隙组合反演较为稳定,相互之间干扰很小,能定性区分对溶洞填充物的速度与地层背景波速的高低。但岩溶异常体中的反演速度较真实速度有偏高,纵向分辨率比横向分辨率高。相比溶洞,该方法对断层较不敏感。考虑到基于程函方程的跨孔层析反演在多个岩溶地质体共存的复杂地质条件下依然保持高效和稳定,该方法可以为实际工程提供重要勘察信息。     

青藏高原羌塘盆地中央隆起近地表速度结构的初至波层析成像试验

利用2条衔接并横过青藏高原羌塘盆地中央隆起的反射地震剖面探测数据,进行了初至波层析成像试验,以揭示羌塘中央隆起的表层结构特征。研究结果表明,大量的反射地震单炮记录初至清晰,长排列接收丰富了浅表构造趋势特征的信息,层析走时射线密度随地下构造的复杂程度而变化。层析反演得到的速度结构显示了高速层起伏剧烈的变化特征,其厚度与地表出露地层的年代负相关。深反射地震初至波走时层析成像可以提供丰富的地壳近地表结构信息。     

基于深度加权的三维地震斜率层析成像

地震斜率层析成像是一种联合使用反射波局部相干同相轴的走时和斜率来建立宏观速度模型的有效方法。对于低信噪比资料,往往能够拾取的深层有效反射波数据远远少于浅层反射波数据,使深部地层速度的层析反演效果差。因此,提出了一种基于深度加权的三维地震斜率层析成像方法。在每次迭代的线性层析反演方程中,对观测数据关于离散模型节点速度的核函数进行深度加权,权系数根据离散模型节点深度和当前迭代的各个炮—检对的反射点深度来确定,实现了加大深部反射波数据对深层速度的约束作用、浅层速度主要由浅部反射波数据约束的目的,在保持浅层速度反演精度的同时,改善对深层速度的反演效果。对理论模型数据和实际资料应用测试的良好效果,表明了该方法的有效性。     

铜陵矿集区地壳浅表结构的地震层析研究

为了给铜陵矿集区成矿理论研究提供更多的地壳浅表结构信息 ,以及试验地震层析成像方法在金属成矿区的应用效果 ,利用高精度反射地震资料中的初至波走时数据 ,对铜陵矿集区地壳浅表结构进行了层析成像试验研究。结果显示 :矿集区浅表地壳的速度分布存在着丰富的结构变化特征 ,层析结果给出的速度变化特征与地表观察到的地质、构造、岩体和矿体分布存在着良好的对应关系。研究结果表明 ,初至波走时层析成像方法可以为深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构信息。笔者认为 ,今后还应考虑同时采用初至波和反射波走时 (甚至波形 )资料进行层析反演的方法 ,来进一步提高较深部 (>5 0 0m)地质目标的分辨能力。     

探地雷达宽角反射图形拟合方法

探地雷达共中心点(CMP)法仅用于局部速度测试,为使用宽角反射法进行剖面探测,可固定一个雷达天线而将另一个天线沿测线移动,从而获取整个地质界面的反射信号.本文提出宽角反射剖面探测方法,基于平直岩层界面导出其反射信号的关系式,并开发出解释软件,可精确计算岩层几何参数和层速度,从而进行地质分层.     

基于互相关函数对钻孔雷达层析成像的改进

常用的旅行时提取方法在针对大收发角度数据进行提取时,因其低信噪比而显得较为艰难且不够准确。提出一种新的基于互相关函数的方法对旅行时提取方法进行改进。首先对数据进行归一化并按角度对数据分类;然后对相同收发角度数据与该角度信噪比最大的数据进行互相关处理并叠加,从而得到该收发角度数据的参考波形;最后根据参考波形的初至波到达时间对该角度数据进行互相关处理,得到每道数据的初至波旅行时。通过计算机模拟的结果和对RAMAC雷达采集的实际数据进行分析处理的结果,对该方法的准确性进行了论证,与常规旅行时提取法得出的层析成像图相对比,该方法得到的层析成像图更为精确、清晰,能为判断地下异常提供更为有力的帮助。     

桥梁检测中非结构化网格层析正演算法研究

在桥梁检测中弹性波层析正演是关键步骤。常规的层析正演中通常采用射线追踪算法,由于受规则矩形网格的影响,存在射线不能覆盖的异常区,射线旅行时误差曲线波动较大,进而导致累积误差较大,不利于进一步数值分析与校正。这里利用自适应三角网剖分技术,结合线性插值射线旅行时算法,分别对规则匀速模型、非规则匀速和变速模型进行试算,其射线路径分布结果和旅行时误差曲线结果,表明了该算法的正确性与可靠的计算精度,印证其算法对桥梁内部缺陷的检测是可靠的。     

基于光滑约束正则化的电磁波层析反演

层析反演的本质是解病态方程组,且系数矩阵通常为大型稀疏矩阵。正则化可提高解的稳定性,LSQR法可减小存储空间、加快计算效率,因此将二者结合提出了基于光滑约束正则化的层析反演算法。正则化参数在反演中有着至关重要的作用,采用L曲线法选择最佳正则化参数。列举了基于走时层析成像的数值计算实例,由最佳正则化参数下的速度剖面图可清晰地识别异常体特征,证明了基于光滑约束正则化的层析反演算法的有效性。     

东坪地区TM数据预处理及金矿蚀变信息提取方法研究

通过用经典公式法计算大气分子散射及用水体计算气溶胶散射来对TM数据进行大气散射校正和TM数据地物的物理意义的恢复处理。结合东坪地区蚀变矿物反射光谱曲线提出了TM数据蚀变信息提取方法,结果表明,该方法所提取蚀变信息与已知金矿床(点)有很好的对应关系,比常规的比值方法提高了准确度。     

Shearlet域尺度角度自适应深反射地震数据随机噪声压制方法

深反射地震探测技术是研究地球深部地质结构最为有效的手段之一。受大地滤波作用的影响,地震波能量成指数衰减,造成深层有效反射能量弱,受背景噪声干扰严重,难以实现深部地质结构的准确成像。本文通过研究深反射地震数据在Shearlet域中各个尺度角度上有效信号和随机噪声的分布差异,发现在不同的尺度角度上地震信号受随机噪声的影响程度不同。进一步将深反射地震数据尺度角度域中的信噪比、Shearlet系数二范数及随机噪声残差作为阈值的估计参数,实现随尺度角度自适应的随机噪声压制方法,最大限度地去除随机噪声的影响。通过理论模型数据和实际深反射地震数据测试,验证了Shearlet域自适应阈值随机噪声压制方法可以有效地去除随机噪声干扰,提升地震剖面的整体信噪比,实现深层微弱反射信号的精准成像。