大孔径地震台阵噪声互相关函数中体波信号的研究——以ChinArray二期数据为例

本文利用ChinArray二期大孔径台阵677个台站2013年10月至2016年4月期间的垂直分量记录,计算了不同路径上的噪声互相关函数（Noise Cross-correlation Function,NCF）,观测到4~8 s和8~12 s频带内的NCF零时附近存在显著的高视速度信号.基于NCF的慢度聚束分析表明,这些信号由背景噪声中的远震P、PP和PKPbc波干涉产生,且以P波能量为主.位置聚束图像表明,P波类型的噪声源主要分布在北大西洋、北太平洋和南大洋凯尔盖朗深海高原,其位置对应于平均海浪波高较高的区域.同时,在阿拉斯加海岸及澳大利亚附近海域也存在P波噪声源.利用已识别的P波噪声源位置,计算了其在NCF中产生的干涉信号理论到时,结果与实际观测一致.

     

大孔径地震台阵噪声互相关函数中体波信号的研究——以ChinArray二期数据为例

本文利用ChinArray二期大孔径台阵677个台站2013年10月至2016年4月期间的垂直分量记录,计算了不同路径上的噪声互相关函数（Noise Cross-correlation Function,NCF）,观测到4~8 s和8~12 s频带内的NCF零时附近存在显著的高视速度信号.基于NCF的慢度聚束分析表明,这些信号由背景噪声中的远震P、PP和PKPbc波干涉产生,且以P波能量为主.位置聚束图像表明,P波类型的噪声源主要分布在北大西洋、北太平洋和南大洋凯尔盖朗深海高原,其位置对应于平均海浪波高较高的区域.同时,在阿拉斯加海岸及澳大利亚附近海域也存在P波噪声源.利用已识别的P波噪声源位置,计算了其在NCF中产生的干涉信号理论到时,结果与实际观测一致.     

基于临界孔隙度模型的地震波传播

基于岩石物里学中临界孔隙度模型,建立一种简洁的均匀弹性流体饱和孔隙介质模型,进行地震波传播研究.首先定义了构建目标模型的基本力学模型:介绍了全孔隙度区间内基本力学模型和目标孔隙介质的含义,其中基本力学模型除了完全弹性固体模型S和完全弹性流体模型F还包括临界孔隙模型C.然后通过等效力学模型推出了目标力学模型介质本构关系的组分表达形式.文中分别通过直接求取弹性参数的表达形式和运用应力应变关系两种方法得到介质模型的本构关系,进而得到该模型波动方程的组分表达形式.最后对这种介质模型进行了地震波传播的数值模拟,结合模拟结果分析孔隙对地震波传播的影响.     

强环噪地区可控震源高效混叠采集应用效果

随着高密度以及深层地震勘探的发展和普及,采集数据量随之急剧增加,常规采集方法已经不能有效地适应这些大数据量的勘探项目需求,高效地震采集方法成为必然.近几年来,混叠采集是较新发展的一种高效采集方法.本文在调研目前常用的混合源和同时源方法的基础上,总结提出了混叠采集的新概念.根据概念建立起理论正演模型进行模拟,模拟混叠采集方法与常规采集方法的区别、不同参数对混叠效果的影响等,得出相关的结论.在华北东部廊固凹陷进行了验证性试验.廊固凹陷地处华北平原,交通发达,村庄密集,存在较大的空炮率和超强的环境噪声,对资料品质有较大的影响,野外试验与模拟试验结果大致相同,也有一定的差异.与以往规则型的混叠方式不同,本研究在试验中创新性引入了任意随机与不同激发信号的混叠方式方法,取得了一些新的认识.研究结果表明:混叠采集方法能显著地提高生产效率;混叠带来的噪声可以通过不同域来去除;混叠采集需要一定的合适的空间间隔;混叠采集数据品质略差于常规方法,但可以通过提高采集密度和生产效率来弥补;混叠参数选取要考虑平衡施工效率、噪声水平和资料品质.     

一种多波宽频地震数据采集设计与仪器实现关键技术

随着多波多分量技术的发展,宽频数据采集逐渐成为地震勘探的发展趋势.通过高保真获取全波场信息,并尽可能保留高频有效成分,进而利用多种波场信息相互验证和补充,是提高地震勘探精度的有效方法.受仪器带宽限制,常规设备在高频段很难同时保持高分辨率和大动态范围特征,在多波地震采集时,极容易出现分辨率不足和限幅失真等现象,极大影响多波多分量方法的实际应用效果.鉴于此,本文给出一种利用积分器、高频ADC、DAC和抽取滤波器构成的低成本宽频数据采集方法.通过构造环路滤波器（调制器）,对高频ADC输出数据中的量化噪声二次整形,并配合抽取滤波,对带外噪声进行有效压制.实际测试表明,通过精细电路结构设计,采集站有效分辨率可达24位（采样率为2 kHz）,动态范围超过140 dB,SNR达142 dB.相比传统设备,其采集数据在5~25 Hz的低频段和100 Hz以上的高频段都具有更加丰富的有效信息,非常适合多波多分量数据采集.

     

Theoretical basis and numerical simulation of parallel seismic test for existing piles using flexural wave

This paper presents theoretical analysis of the parallel seismic (PS) method for evaluating existing piles using the flexural mode wave exited by a horizontal impact on the lateral surface of a pile. A simplified theoretical model of the flexural wave for PS method was established to elaborate the theoretical basis. A correction factor was then obtained and proposed to correct the pile depth obtained from the PS method, thus providing a more accurate estimation. A three dimension (3-D) finite element (FE) model was developed and the existence of the flexural waves on branch F(1, 1) in the pile shaft has been verified. Two time domain methods were used to calculate the flexural wave velocity in the pile. One was based on the pile tip reflection signal using a model where pile head reflection was minimized, and another method used the slope of the upper fitted line in the PS test. The flexural wave velocities from both methods match well with the predicted flexural wave group velocity determined from the dispersion curve of a 1-D rod embedded in the soil. The accuracy in estimation of pile tip depth is improved by applying the correction factor. A series of parametric studies were carried out to demonstrate the effectiveness of using flexural wave for PS test and the correction factor proposed in this study.     

红山地震台面波震级Ms的研究

本文选用了红山地震台ＤＫ－１测震记录仪记录到的１９８７年－１９９０年Ｍｓ≥４．８地震共１１６４次，这些地震分布在全球各个区域，我们参照国家地震局地球物理研究所编篡的＜＜中国地震台临时报告＞＞中的震级以及有关资料，对红山地震台所测定的面波震级Ｍｓ进行了对比，讨论。结果认为红山地震台以往测定的面波震级基本合理，对于６级以上地震震级相对偏差较大；通过震中距△分区间深入研究，我们给出了每个区间的面波震级台     

TSP-203系统数据采集的改进方案

TSP-203系统（Tunnel Seismic Prediction System）是针对复杂地质条件设置的隧道挖掘超前地质预报系统,目前广泛应用.该系统从数据采集、处理和成果评估高度智能化,采用该系统可以预报隧道工作面前方至少100m围岩地质体的性质、位置和规模,并可算出其岩石物理力学参数,为确定合理的支护参数提供依据,提高了隧道施工安全和质量.本文针对TSP-203系统的野外工程中遇到的精度和勘探成本问题,根据石油地震勘探的理论方法,考虑系统观测的激发和接收两大因素,提出系统数据采集的改进方法：1）在信号激发方面提出组和爆炸方法;2）在针对信号接受方面提出传感器新的安装改进方法.     

多极子阵列声波测井数据的纵横波慢度联合反演方法

多极子阵列声波测井仪器采集的单极和偶极数据受到地层、井孔、仪器测量系统的影响.在处理实际声波测井数据时,必须考虑多极子模式波的频散效应,以及测井仪器在其中的影响.根据仪器等效理论和相位匹配方法,本文提出了一种从多极子阵列声波测井数据中同时获得纵、横波慢度的联合反演方法.这种方法的关键在于利用相同仪器-地层模型计算多极子模式波频散曲线,以此来匹配频域内纵波与横波数据的相位.相对于将泄漏纵波和弯曲波频散效应分开处理的其他方法,该方法不仅可以减少纵横波速度反演的不确定性,而且还避免了从声波数据中提取频散数据的繁琐过程.通过理论分析和现场数据处理证明了本文联合反演方法的准确性和有效性.

     

淮南地震台电磁扰动异常分析

2010年6月28日至8月20日淮南地震台电磁扰动低频1-20 Hz(二、三通道)出现较多脉冲,超低频0.01-1 Hz未出现明显变化.对脉冲的时间和空间特征进行分析,结果发现:自2008年观测以来,每年6-8月,二、三通道均有类似的脉冲增多变化.对电磁扰动日均值与淮南市日用电量荷载进行相关分析,发现淮南市用电量与电磁...     

利用双台站背景噪声分析2017年墨西哥MW7.1地震震源区的地震波速变化

背景噪声中包含有丰富的地球内部结构信息,可以用来监测地震波速度变化.基于墨西哥中部G.UNM和MX.TLIG两个地震台站2016年4月1日至2018年4月1日的连续波形资料,本文首先对其进行不同频带下的背景噪声互相关处理,然后采用小波变换对获取到的互相关函数进行滤波来解决台站间距过长所引起的互相关函数不稳定问题,最后分别通过Stretching方法和MWCS方法测量得到的走时偏移来提取地震波速度变化.结果表明：利用小波变换能有效提高互相关信噪比和结果精度;采用Stretching方法发现震源区浅部5~10 km的地震波速在地震中上升约0.07%,而在2~5 km的地震波速则有约0.05%的下降趋势;MWCS方法计算结果稳定性稍差,但变化趋势与Stretching结果相同.造成该地震波速变化的主要原因可能是2017年地震所引起的脆性岩层结构破裂.     

砾岩储层地震波传播方程:三重孔隙结构模型

针对砾岩储层的砂、砾、泥三重孔隙结构特征,本文分析砾岩孔隙区域、砂岩孔隙区域以及泥岩孔隙区域相互之间的孔隙流体流动机制,将静态的砾岩骨架本构方程与动态的孔隙流体运动方程联立,提出了复杂砾岩储层的弹性波传播理论方程.采用实测砾岩储层参数,在算例中与双重孔隙介质理论进行对比分析,验证了本文理论方程的合理性;基于三重孔隙介质模型,分析不同储层环境下纵波的传播特征,结果显示：随流体黏滞系数增大,在衰减-频率轴坐标系中,砾与砂、砂与泥孔隙区域间局域流导致的两个衰减峰向低频端移动,而Biot全局流导致的衰减峰向高频端移动;嵌入体尺寸及背景相介质渗透率的变化,主要影响纵波速度频散曲线沿频率轴左、右平移,不影响波速低频、高频极限幅值;嵌入体含量及孔隙度的变化改变了岩石干骨架的弹性、密度参数,不仅影响速度频散曲线沿频率轴平移,而且影响其上、下限幅值;砾包砂包泥三重孔隙介质模型所预测的衰减曲线中,低频段“第一个衰减峰”主要由砾岩孔隙区域与砂岩孔隙区域之间的局域流导致,中间频段“第二个衰减峰”主要由砂岩孔隙区域与泥岩孔隙区域之间的局域流导致,超声频段“第三个衰减峰”由Biot全局流导致.对慢纵波传播特征的分析显示,砂岩骨架（局部孔隙度较大）内部的宏观孔隙流体流动造成的耗散明显强于砾岩与泥岩骨架.

     

基于压缩感知的多跳地震数据采集技术与方法

随着油气地震勘探目标的复杂程度日益提高,地震数据采集系统的道容量也需要得到进一步的提升.本文根据压缩感知、稀疏表示等理论,提出了一种多跳恒传输量的数据采集框架,以减少每条测线上地震数据的传输量,进而提升采集系统的道容量.为了能够明显地提高带道能力,设计了基于有序并行原子更新的字典学习算法,该算法能够在计算量较小的前提下有效的得到相应数据的稀疏变换矩阵.基于压缩感知的多跳地震数据采集方法已能够在吉林大学研制的无缆自定位地震仪中实现.本文最后使用一组仿真数据和一组实测数据进行测试,其结果表明,数据采集信噪比控制在14 dB以上（引入噪声约18%）时,最多可以将系统的道容量提高3倍以上.

     

分布式光纤声波传感系统记录的交通噪声的干涉处理分析

分布式光纤声波传感系统(DAS)是近年来迅速发展的高密度、低成本的地震观测设备,已经在基于面波的速度层析反演、反射成像、微地震监测等多个领域显示巨大潜力.本文基于美国加利福尼亚州Garner Valley实验中DAS记录的交通噪声数据,分析交通噪声数据特点,并利用地震干涉方法从交通噪声记录提取出近地表传播的面波信息.结...     

单机地震数据采集系统NCDAS——华北地区遥测地震台网联网论文续一

设计了一套单机地震数据采集软件系统NCDAS.文中描述了该软件的总体结构、各任务块的功能、事件检测算法以及硬件环境.     

基于中国内陆大孔径地震台阵的Rayleigh面波噪声源分布特征研究

Rayleigh面波地震背景噪声成像技术已被成功运用到全球范围不同尺度的地球内部结构的研究中,并以背景噪声场是时空均匀分布为前提假设.然而真实的噪声源分布的时空非均匀性将导致经验格林函数提取存在偏差,最终影响噪声成像结果的精准性.近年来,噪声源分布特征研究逐步成为提高噪声成像精准度、深化地震背景噪声成像的关键问题.本文利用频率-波束域分析法对中国西北地区的一个大孔径台阵（WuTan Array,简称WTA）在2014全年的垂直分量连续记录做了聚束分析,研究了Rayleigh波噪声源分布特征.结果显示：WTA台阵成功探测到了10~20 s周期范围的来自于全球不同方位的Rayleigh波噪声信号,其源区分布具有明显的季节变化特征：冬季集中分布在北大西洋方位,而夏季则转为印度洋方位噪声信号最强.此外,Rayleigh波噪声源区空间分布还表现出一定的频率依赖性,即在较低频段（0.0488~0.0635 Hz）在北大西洋、北太平洋、印度洋及西太平洋四个方位均有分布;而在频率较高频段（0.0928~0.1025 Hz）则集中分布于西太平洋方位.Rayleigh波噪声源时空分布特征和频率依赖性与海洋活动本身的季节性变化和频谱特征有关.并初步推测本文所观测到的Rayleigh波是由加剧的海浪运动直接作用于海岸、大陆架或海底而激发产生的第一类地脉动噪声信号.

     

Marine,seabed, and land seismic equipment for broadband acquisition: a review

The broadband capabilities of marine, seabed, and land seismic equipment are reviewed with respect to both the source and the receiver sides. In marine acquisition, the main issue at both ends of the spectrum relates to ghosts occurring at the sea surface. Broadband deghosting requires towing at variable depth to introduce notch diversity or using new equipment like multi‐component and/or low‐noise streamers. As a result, a doubling of the bandwidth from about three to six octaves (2.5–200 Hz) has been achieved. Such improvement is not yet observed for seabed surveys in spite of deghosting being a standard process on the receiver side. One issue may be related to the coupling of the particle motion sensor, particularly at high frequencies. For land acquisition, progress came from the vibrators. New shakers and control electronics using broadband sweeps made it possible to add two more octaves to the low‐frequency signal (from 8 to 2 Hz). Whereas conventional 10 Hz geophones are still able to record such low frequencies, 5 Hz high gain geophones or digital accelerometers enhance them to keep the signal above the noise floor. On the high end of the bandwidth, progress is not limited by equipment specifications. Here, the issue is related to a low signal‐to‐noise ratio due to the strong absorption that occurs during signal propagation. To succeed in enlarging the bandwidth, these improved equipment and sweeps must be complemented by a denser spatial sampling of the wavefield by point–source and point–receiver acquisition.     

用四面体单元模型研究三维不均匀介质中的地震波走时

利用四面体单元模型讨论了地震波在三维横向不均匀介质中的传播路径和走时的计算方法 ,给出震源所在四面体的确定方法。以华北地区大地构造模型为例 ,计算了直达波走时曲线 ,其结果较为满意     

Surface wave tomography on a large-scale seismic array combining ambient noise and teleseismic earthquake data

We discuss two array-based tomography methods,ambient noise tomography (ANT) and two-planewave earthquake tomography (TPWT),which are capable of taking advantage of emerging large-scale broadband seismic arrays to generate high resolution phase velocity maps,but in complementary period band:ANT at 8-40 s and TPWT at 25-100 s period.Combining these two methods generates surface wave dispersion maps from 8 to 100 s periods,which can be used to construct a 3D v S model from the surface to ～200 km depth.As an i...     

像域分解特征高斯波包地震数据模拟

分波型或时空局部特征波场的层析成像与叠前深度偏移成像组合是全波形反演成像方法(FWI)实用化的途径之一.其中如何高效稳健地获得具有时空局部特征的地震数据目前仍然是一个挑战.在前人提出的基于高斯束和高斯波包的Gabor框架散射波模拟的基础上, 本文提出了一种基于像域分解的特征高斯波包地震数据模拟方法.新方法利用具有空间局部特征的Gabor函数在成像剖面上实现数据的分解, 不仅可以利用成像剖面地质意义更加直观的特点来拾取特征反射界面, 还能有效地克服传统方法在数据域分解效率和精度不高等问题, 保证了分解后的反射数据具有更加明确的地质意义.此外, 不同于波动方程有限差分模拟, 基于时空局部特征的高斯波包模拟的一次反射波数据包含更多的数据属性, 比如反射波的到达时、空间位置和波场的传播方向, 这在层析反演中用于数据测量和偏移成像等处理时更具优势.数值实验测试表明了本文提出的分解方法的有效性.