近地表散射体波场特征分析及成像

研究近地表散射波基本特征,确定散射体的位置,有助于地震成像,进而进行勘测规划,避免地质灾害。为研究近地表异质体波场特征,利用高阶有限差分数值模拟技术和扰动理论方法,模拟了浅地表散射体的波场记录,分析了近地表散射波基本特征;通过引入逆时偏移成像技术利用散射波场作为外推波场,定位了近地表散射体。数值计算结果表明:面波散射能量强于体波散射,正向散射波能量强于逆向散射;散射波逆时偏移对近地表散射体可精确成像,近地表散射体可看作为一个二次震源,增加了近地表照明。利用散射波场可提高近地表速度反演精度和地震成像精度。     

利用小波变换分析随机-均匀介质尺度特征

为研究复杂非均匀介质中非均匀体的尺度特征,建立了随机-均匀介质模型,利用小波变换方法,对随机-均匀介质3种地震波(直达波、散射波和反射波)的尺度特征进行了分析和研究。结果表明：3种地震波表现出不同的尺度特征,直达波表现出大尺度特征,散射波次之,反射波具有小尺度特征;随着模型参量横向自相关长度的增大,直达波的最佳尺度呈下降趋势,散射波和反射波的最佳尺度呈上升趋势。研究结果为利用小波变换分析地震剖面中地震波以及非均匀体的尺度特征提供了参考。     

三维非均匀结构体对面波的多次散射

在面波层析成像和传统面波勘探中,都假定地球或浅层探测对象是一个均匀分层的多层介质模型,而实际上,介质的横向不均匀性广泛存在于从地球直到超声尺度的各种范围内.这里采用模式耦合的方法,研究了均匀半空间和二层介质中(也可以是多层的),三维非均匀体对Rayleigh面波的多次散射,计算了频率和时间域中的散射波场,并分析了散射波场的特点,为散射面波的应用提供了初步的理论基础.     

差异散射多次波自适应消减法研究

在海上地震资料处理过程中,反射多次波和散射多次波同时存在于地震资料中。由于散射多次波相对于反射多次波的能量弱,且具有时空非稳态特征,难以在常规SRME 方法中去除,影响进一步的数据分析工作。将含有这两种多次波的地震数据进行分离并分别做SRME 多次波预测,通过自适应衰减方法有效地匹配不同类型多次波,尤其是非稳态的散射多次波。通过sigsbee2B 模型的试算,经对比理想无多次波影响的地震数据资料,表明该方法可以有效地同时消除反射多次波和差异散射多次波。     

垂直低速带中瑞雷面波传播特性研究

为了研究瑞雷面波在通过横向不均匀介质时的传播特性,这里通过利用交错网格高阶有限差分法,对不同宽度及不同埋深的垂直低速带模型进行了瑞雷面波波场正演模拟。模拟结果表明:瑞雷面波遇到横向不均匀介质时会产生反射和透射,从波场记录可确定低速带的位置和宽度;低速带的埋深直接影响是否能产生高阶模式的面波,当出露地表的低速带宽度增加时,高阶模式面波能量逐渐增强。     

垂直低速带中瑞雷面波传播特性研究CSCD

为了研究瑞雷面波在通过横向不均匀介质时的传播特性,这里通过利用交错网格高阶有限差分法,对不同宽度及不同埋深的垂直低速带模型进行了瑞雷面波波场正演模拟。模拟结果表明:瑞雷面波遇到横向不均匀介质时会产生反射和透射,从波场记录可确定低速带的位置和宽度;低速带的埋深直接影响是否能产生高阶模式的面波,当出露地表的低速带宽度增加时,高阶模式面波能量逐渐增强。     

三维稀疏反演多次波预测及曲波域匹配相减技术

传统的自由表面多次波压制(SRME)方法研究是基于二维假设的,这种算法对多次波贡献考虑过于局限,难以应对复杂地质构造的情况。3DSRME算法过于笨拙,对数据要求过于苛刻,很难有效推广和应用。三维稀疏反演多次波预测方法利用柯西概率密度函数,将垂直测线方向上稀疏的多次波能量贡献道集转换到模型空间,有效重构同相轴能量顶点——菲涅尔带,从而有效拾取多次波能量,准确预测多次波。采用曲波域匹配相减技术对多次波进行去除,相较于传统的最小平方匹配相减方法,Curvelet域具有多方向、多尺度的特性,能够更有效地压制多次波。建立三维倾斜层状速度模型,对模拟三维地震数据进行试算,并与常规2D SRME的处理结果进行对比,验证了本文所述方法的有效性。     

金属矿地震散射波场的数值模拟研究

地震方法用于寻找石油、煤田等沉积层控矿床已取得许多成功经验和大量的成果；对于金属矿可依据微扰理论，通过地震波散射响应的强弱推断矿体。模拟实验结果表明，散射波相干性的好坏与杂乱散射体的不均匀性有关；不均匀性越强，产生的散射相干性就越好。     

局部复杂场地Rayleigh波传播特性分析的SBFEM模型研究

基于土-结构动力相互作用（SSI）的原理,将求解包含局部复杂地形的散射场问题,分解为规则开挖场地的动刚度、包含复杂构造散射体的动刚度和自由场波动输入3个问题的求解,并依据子结构控制方程,提出了一种高精度的比例边界有限（SBFEM）计算模型。通过计算半圆形河谷和半圆形沉积河谷两个算例,验证了SBFEM计算模型的正确性。较为系统地讨论了矩形峡谷、垂直断层和孤凸山体等常见复杂地形对Rayleigh波场的散射作用。结果表明：峡谷深度、软弱断层破碎带和孤凸山体对Rayleigh波都有一定阻挡作用;峡谷宽度、断层宽度和硬性断层填充物等因素对Rayleigh波散射作用影响不明显。SBFEM分析模型可应用于隔震沟、隔震帷幕设计,对大坝、桥梁等工程的选址提供有益的建议。     

高阶统计量在探地雷达数据处理中的应用

用高阶统计量方法对探地雷达数据进行处理,基本思路是采用信号识别与检测中的高阶统计量参数,对不同模型的探地雷达数据记录进行处理与重构,结果表明不同模型具有不同阶数的高阶统计量特征。模型实验与实际应用都表明,高阶统计量对压制背景噪声和多次反射波有较好的效果。     

关于地震波散射波场属性的基本研究

当地震波传播过程中遇到异常体时往往会在间断点处产生绕射现象,这是识别断层及其他构造的一个重要因素。然而,在实际情况下,绝大多数异常体尤其是金属矿藏,由于其形态并不是规则的,且尺度较小,从而无法产生很好的绕射波,取而代之的却是大量富含介质不规则信息的散射现象.近年来,特别是在金属矿地震勘探中,很多人错误地将散射理解为绕射。通过对一个特殊模型的正演模拟,系统地说明二者之间的差别以及散射波场的一些基本特征。     

Application of pseudorandom signals for underwater distance measurement on a shelf

In this paper, the results of experiments conducted on the Sea of Japan shelf are applied and discussed. The aim of these experiments was to study regularities in the formation of impulse characteristics for wave conductors under variable hydrological conditions. It has been shown that, in order to determine the distance and coordinates of underwater devices precisely when working on a shelf, one should identify the first and last impulses in impulse characteristics for the wave conductor, measure their arrival times, and multiply them to calculate the values of effective sonic velocity along the propagation routes of these impulses.     

弹性纵波垂直通过非线性结构面的傅里叶级数分析法

利用傅里叶级数计算任意函数形式的弹性纵波垂直通过非线性结构面的透射波和反射波的速度波形。采用双曲模型描述结构面的变形特性,基于位移不连续模型,结合波振面处动量守恒定律,推导了弹性纵波垂直通过非线性结构面的基本方程。假设应力波在含结构面岩体中传播时,结构面的存在不改变应力波波形函数的最小正周期,运用傅里叶级数理论和周期延拓方法,得到了任意函数形式的弹性纵波垂直入射时透射波和反射波速度波形的傅里叶级数解,并验证了傅里叶级数解是合理的。利用傅里叶级数解,分析了单一频率的正弦谐波入射至结构面时,透射波中各阶谐波的振幅和相位与谐波阶数的关系。研究结果表明,各阶谐波的振幅与阶数呈负指数关系衰减,前7阶谐波振幅的衰减指数为谐波阶数的二次函数,当谐波阶数大于7时,衰减指数为谐波阶数的一次函数;各阶谐波的相位与谐波阶数呈线性关系。     

复杂海底各种地震波的射线追踪与运动学特征

为了实现适应崎岖海底、大陡坡、海底火山等复杂海底地质条件且灵活、稳定、精度高的射线追踪方法,并基于该方法详细分析复杂海底条件下各种地震波型的运动学特征,综合多种算法的优势,实现了一种快速推进迎风插值射线追踪方法。首先,采用混合网格法剖分复杂海底地质模型;其次,通过融入迎风差分思想的线性插值策略来构建精度高、无条件稳定且灵活的局部走时和射线路径计算公式;然后,综合应用这些公式和多级次快速推进法,灵活计算整个模型各种类型地震波的走时,并基于逆向追踪方法计算射线路径;最后,对该方法进行了精度分析,发现其能够获得相对高的走时和射线路径计算精度,且反射波的计算精度远高于入射波。此外,计算实例分析显示,初至波中富含折射波和陡倾构造的反射波在很大偏移距还能被接收,崎岖海底各种波型传播路径复杂;基于此提出加大采集排列长度和采用直达波走时可提高复杂构造成像质量等复杂海底地震数据采集与处理方面的思考与建议。     

Emergency responses to natural disasters using Formosat-2 high-spatiotemporal-resolution imagery: forest fires

This study aims to interpret and analyze images of forest fires and to establish a standard procedure for image processing and interpretation. A forest fire in Victoria, Australia, that occurred in 2009 is used as an example. The extent of the disaster can be analyzed from Formosat-2 images and ALI data. The results show that fire distribution information can be quickly retrieved through scatter plots created by ALI’s red and short-wave infrared channels. The burn zones can be rapidly identified from a combination of these wave bands. Moreover, the process of the life of the fire can be deduced through smoke information and changes in the burn zones observed from the images. The maximum likelihood method and K-means method are adopted to rapidly determine the sizes and ranges of the burn zones. The precision obtained by applying this method to images influenced by smoke is 75.74 %, while that without the influence of smoke is 81.92 %.     

三维黏弹性介质人工边界研究

为了得到适于分析非线性结构-地基相互作用问题的人工边界,结合弹性波理论与黏弹性理论,推导出了适于模拟三维黏弹性远场介质辐射阻尼的人工边界,并对其模拟远场地基辐射阻尼的性能及相应地震波动输入方法进行了研究。结果表明：在结构-地基动力相互作用问题中,得到的黏弹性人工边界模拟计算域外远场黏弹性介质的辐射阻尼具有理想精度;不论是简谐波还是非简谐波,地震波动输入都取得了理想结果;在黏弹性介质条件下自由地表处的总场位移幅值n是输入波幅值的 倍。     

高频应力波检测锚固密实状况的试验研究

针对煤矿井下常用锚杆的类型及其锚固结构状况,设计制作了相似物理模型;并自制了一种弹射式加速度检波器,以便在锚杆端头激发并接收高频应力波。试验表明利用高频应力波无损检测技术可以判定锚杆锚固长度,评价锚杆施工质量。现场快速普查与抽样拉拔检验相结合,即能找出一个矿区内同类锚杆的分析判别规律。实际应用进一步证明了该方法的经济适用性。     

Late Cenozoic magmatism of the Bolivian Altiplano

Small basalt to dacite volcanic centers are distributed sparsely over the Bolivian Altiplano, behind the Andean volcanic front. Most are Pliocene to Recent in age, and are characterized by textural and mineralogical disequilibrium with abundant xenoliths and xenocrysts. True phenocrysts are rare in the more mafic samples. Compared with Recent volcanic rocks from Andean stratovolcanoes, the Bolivian centers overlap in major element trends. Incompatible element contents tend to be higher, particularly in the eastern Altiplano. The ranges of isotopic compositions reflect ubiquitous crustal contamination. Pb isotope compositions are dominated by Pb from isotopically heterogeneous basement, resulting in a wide scatter of data lying between inferred crustal compositions and showing little overlap with possible mantle sources in the region. Rocks sampled from the Bolivian Altiplano were probably derived from asthenospheric mantle and subjected to extensive open system differentiation during ascent through the 70 km thick crust of the region. Major element trends are largely controlled by the fractionating phase assemblage (olivine, clinopyroxene and amphibole). Trace element and isotope systematics, however, defy realistic attempts at modeling due to the geographic scatter of samples, the uniformity of compositions at a given center, and the heterogeneity of the contaminant. Nevertheless, there are first order systematic trace element variations that appear to relate to the geometry of the subduction zone. In particular, LIFE/HFSE (exemplified by Ba/Nb), and Zr/Nb ratios decrease from the arc front eastward into the Altiplano. These variations are not easily reconciled with control by crustal contamination alone. A model is proposed in which the asthenospheric source is fluxed by high Ba/Nb slab-derived fluid to induce melting. Beneath the arc, high fluid flux increases the Ba/Nb ratio of the asthenosphre and leads to high degrees of partial melting (high Zr/Nb). To the east, lower or no fluid flux leads to low Ba/Nb and low degrees of partial melting (low Zr/Nb). Melting in the back arc region of the Altiplano may be facilitated by lithospheric delamination that leads to decompression melting of counter-flowing asthenosphere. There is no unequivocal evidence that requires a significant role for the lithospheric mantle.     

电磁波CT技术探测溶洞的模拟分析与应用研究

目前应用电磁波CT技术进行溶洞探测时对于溶洞形态和填充状态的解释与判断尚缺乏成熟的理论依据。在FDTD(时域有限差分法）基础上,采用Matlab软件编程建立CT技术探测溶洞模型,在模型边界处特意设置PML完全匹配层和PEC完善导体。模拟分析和实验探测结果表明,（1）电磁波穿过溶洞时在溶洞边界处发生折射现象,溶洞内部发生反射、绕射和障碍增益现象,且电磁波能量的衰减主要由折射现象产生;（2）当溶洞内充填物有水存在时,因反射现象使一部分电磁波滞留在溶洞内部,该部分电磁波在溶洞内部不断发生反复的反射和绕射现象;（3）经过溶洞后电磁波波形的扰动主要由反射现象及滞留在溶洞内部电磁波造成;（4）当溶洞对电磁波吸收系数发生改变时需综合考虑填充物种类及地层含水率等因素的影响。最后应用模拟结果对实际工程试验层析成像数据进行了判断和解释,将所得判定结果与勘察资料进行对比,二者基本吻合。验证了模拟结果的准确性和应用电磁波CT技术探测溶洞的可行性,可为今后层析成像的结果解释和判断提供借鉴和理论依据。     

基于PML边界下的弹性及黏弹性TTI介质波场模拟

基于一阶速度-应力波动方程,采用高阶交错网格有限差分数值模拟方法,对弹性及黏弹性TTI介质进行正演数值模拟。模拟时采用完全匹配层吸收边界条件(PML)消除边界反射。同时设计了层状介质模型、断层模型,通过模型的正演计算,得到了不同时刻的地震波波场快照及合成地震记录,分析其波场运动学及动力学特征。模拟结果表明,交错网格有限差分法可以很好地完成对复杂介质的波场模拟,具有较高的精度和可靠性。