新疆伽师强震群区上部地壳细结构的高分辨折射地震探测研究

2004年4月在伽师强震群区完成了一条高分辨折射地震探测剖面. 我们采用有限差分反演和哈格多恩原理折射波前成像方法进行了处理, 得到了该地区上部地壳细结构图象. 结果显示上部地壳结构总体上横向比较均匀，纵向分层明显. 该地区地壳顶部11 km以上可分为4层:顶部约400 m以上为浅表盖层，P波速度约1.65~1.8 km/s，该层为较松散的风化层；第二层为纵向强梯度层, P波速度在1.8~4.5 km/s之间, 纵向梯度约1.2 kmmiddot;s-1/km，其厚度在2.96~3.0 km之间， 其底界面几乎水平； 第三层的厚度有较大变化, 其埋深从东北向西南逐渐变深， 西南端层厚约6.5 km，东北端减薄为5.5 km. 该层的上部和下部又表现为不同的速度结构特征，其上部速度较均匀，平均P波速度约4.8 km/s，下部相对于第二层来说为一弱梯度层， 梯度约0.35 kmmiddot;s-1/km， P波速度在5.1~6.25 km/s之间. 该层的底界为结晶基底，其结晶基底西南深东北浅，形成一个向天山方向上翘的斜坡，似乎显示出坚硬的塔里木块体在插入天山下时受阻的上部地壳结构特征；第四层比较均匀，速度约为6.3 km/s. 在4 km深度左右有一横向速度异常变化，推断可能与隐伏的麦盖提断裂及下苏洪——麦盖提断裂有关，但未见这些断裂延伸至地表及穿过基底的结构特征. 伽师强震群的发震构造至少应位于11 km深度以下的中下地壳之中.      

波前重建法折射成像及应用研究

根据实际工作需要对传统的地震折射资料解释方法的适用范围进行了讨论,指出了传统折射资料解释方法所存在的问题。采用重建波前的方法进行折射成像,通过改进震源函数,并在反演过程中使用有限差分技术解程函方程,进行波场外推,从根本上解决了传统折射资料解释方法存在的问题,计算精度高,速度快。通过理论模型和实际资料的对比计算和验证,效果良好。     

三维介质中速度结构和界面的联合成像

根据波逆行原理推导了三维介质中地震波射线走时对界面偏导数的完整基本关系式,并对基本关系式进行简化,得到其在二维和一维介质中的关系式. 给出了任意多个复杂界面情况下,反演时所需的走时对界面偏导数系数矩阵. 为了检验三维介质中速度和界面联合成像理论的有效性,进行了数值模拟计算,很好地对三维速度结构和界面进行了重建.     

复杂介质中平面波模拟的单程波方法

地震勘探中平面波分解技术在地震资料处理与反演领域均得以广泛应用,通过正演算法模拟平面波记录有助于理解和检验平面波分解的效果和精度.本文给出一种用以模拟复杂介质中平面波的数值算法,考虑了振幅随入射角度的变化.与前人研究的平面波模拟算法相比,该算法基于波动方程的单程波解法,不但适用于横向非均匀介质,在地层倾角水平条件下还能够准确模拟振幅随入射角关系.通过MArmousi模型的计算实例,证明了本文方法的可行性.     

高分辨折射勘探技术在浅层反射勘探失效地区的应用——兰州市活断层浅层地震探测实例

浅层反射波法地震勘探是城市活断层探测通常采用的方法,然而特殊的地质构造条件常会使反射波法勘探失效,此时可尝试利用高分辨折射波地震勘探方法。在兰州市活断层浅层高分辨折射地震资料的解释中,笔者以初至时有限差分层析成像方法为主,结合常规折射波资料解释方法,并综合初至折射波走时特征获得了各测线的速度结构和界面构造特征。文中选取SS04-1和SS11-2测线,对其探测结果进行了详细的介绍,由这2条测线各自确定的主要地层界面和构造特征都与测线上的钻探资料具有较好的一致性。文中的探测结果表明:在城市活断层的探测研究中,对于反射波法勘探难以开展的地区,高分辨折射波法勘探技术不失为一种有效的替代方法     

地质多孔介质成像技术现状与进展

过去十年间,广泛应用的多孔介质成像技术给地质与油气勘探开发领域内流体渗流特性以及岩石物理属性的实验与数值模拟研究带来革命性的变革.多孔介质成像技术的应用使得研究介质微观世界成为可能并且取得的一定的进展.成像技术不仅可以直观显示多孔介质微观结构,而且还是建立孔隙介质微观模型的基础.然而,多孔介质成像技术仍然存在挑战,为了了解各种成像技术的挑战以及相应的解决措施,调研多孔介质成像方法:光学显微镜技术,扫描电子显微镜技术,聚焦离子束纳米层析成像技术,X射线计算机层析成像技术,相位对比层析成像技术,小规模层析成像技术.介绍每种成像技术的技术原理,技术局限性和改进措施,各种技术应用范围及其当前重要应用.光学显微镜技术与扫描电镜,聚焦离子束纳米层析成像以及X射线计算机层析成像技术实现光电联用,扫描电子显微镜技术实现矿物识别,泥页岩纳米-微米级孔隙成像以及通过图像拼接构建具有高分辨率大视域的高清图像,X射线计算机层析成像技术实现动态成像与不同分辨率图像的融合.然后总结了各种方法的优缺点,适用性以及未来发展方向.本文旨在使读者了解孔隙介质成像技术的原理、局限,以及每种成像技术在当前石油勘探热点领域中的应用,掌握多孔介质成像技术现状以及未来的发展方向和热点.这些不仅有利于展现多孔介质微观世界,而且有助于研究人员针对多孔介质的特点选取合适的成像技术或技术组合,以期推动多孔介质成像技术进一步的发展和应用.     

复杂介质下保真振幅Kirchhoff深度偏移

本文详细讨论地下复杂介质地震成像问题.当速度模型含有强横向变化时,射线场会折叠形成多次走时,在这种情况下,文中证明在保真振幅叠前深度偏移时,应当考虑所有的到时才能得到定量的像.通过实例证明,在多次走时情况下,常规的共炮集、共检波器集都存在强的假像;由此提出共角度偏移的概念.最后,在多次走时下,讨论多次偏移算子(走时、相移、振幅等)的高效重构,给出了三维叠前深度偏移的快速算法.     

复杂介质地震定位中震源轨迹的计算

在地震定位中常常需要求解震源轨迹,但由于复杂介质中的震源轨迹较为复杂,难以给出其解析解,因此震源轨迹的计算通常仅限于简单介质模型.本文基于最小走时树射线追踪技术,提出了一种计算复杂介质中震源轨迹的方法.为回避发震时间问题,以观测到时差作为震源轨迹的约束条件.首先从模型节点中选出少量理论到时差与观测到时差之绝对差,即双重时差较小的点作为震源轨迹的代表点,然后以其中双重时差最小的点为初始点,在双重时差场中利用最小走时树射线追踪方法计算出初始点到其他震源轨迹代表点的射线路径作为震源轨迹.当选的震源轨迹代表点较多时,得到的震源轨迹较为粗略,此时可去掉射线经过次数较少的代表点的射线路径使震源轨迹更为精细.为减少计算量,对最小走时树射线追踪方法的终止条件做了修正.以一个复杂介质模型中的地震为例,计算了包括速度扰动、到时扰动等不同情况下的震源轨迹,结果表明所提出的震源轨迹计算方法切实可行.     

复杂介质地震定位中震源轨迹的计算

交切法是最基本的地震定位方法之一.该方法利用震源轨迹进行定位,不需要求解方程,即使仅有少量的地震记录,利用交切法也能获得有价值的震中信息.但另一方面,交切法的定位精度较低,特别是震源深度的误差常常较大.     

VTI介质中准P波方程叠前逆时深度偏移

根据具有垂直对称轴的横向各向同性（VTI）介质中的一阶准P波方程,导出了该方程在交错网格中逆时延拓的高阶有限差分格式,给出了其稳定性条件,采用完全匹配层吸收边界条件解决边界反射问题,分别应用下行波最大能量法和归一化互相关成像条件, 实现了VTI介质中准P波方程的叠前逆时深度偏移．各向异性Marmousi模型的试算结果表明,VTI介质准P波方程叠前逆时深度偏移算法不受地下构造倾角和介质横向速度变化的限制,对复杂模型具有良好的成像能力;应用归一化互相关成像条件能得到更好的成像效果．对比该模型的各向异性和各向同性逆时偏移剖面表明,在各向异性地区采集的纵波数据用各向异性偏移算法理论上能得到更好的成像结果．      

三维数值模拟在华北地区现今构造变形分析中的应用

基于并行版ANSYS数值模拟软件平台,根据华北地区活动地块划分及活动断裂分布,结合GPS资料等,确定模型的几何边界范围是99.8°~121.4°E,27.9°~42.3°N,模型的边界范围包括华北活动地块区的绝大部分以及周边青藏、西域、南华和东北亚地块的部分地区。模型单元平均边长为25km,模型共划分为单元416 582个,节点582 392个。主要研究成果为:1)地壳运动速度模拟与分析对比:华北地区地壳运动速率的整体分布呈现由东向西逐渐减小、自北向南逐渐增大的特点,数值模拟结果与GPS观测运动速度大部分较吻合;2)断层运动性质模拟与分析对比:华北地区有限元模型考虑了华北地区已知所有晚更新世以来的活动断裂,模拟结果所得的断层运动性质与活动断裂地质调查的运动性质符合得较好;3)应变场模拟与分析对比:通过数值模拟,计算了1999—2004年和2004—2007年华北地区地表第1主应变和第3主应变(最大压应变)的大小和方向,与前人利用震源机制结果、GPS测量结果等资料反演得到的华北地区主应变场较一致。     

地震-电成像联合探测试验——以淄博市活断层探测为例

在城市浅部活断层探测中,地震和电成像是2种主要的地球物理勘探手段。它们既可独立开展工作,也可在地质构造复杂地段进行联合探测,以更合理地解释探测区域的地质构造。文中利用电阻率和地震纵波速度之间的简单关系,进行了地震-电成像联合反演的初步探索。结果表明,通过参考电成像图像的电阻率分布,可获得合理的准二维地震波叠加速度模型,最终获得探测区域合理的地震时/深剖面,深化对地质构造的认识和提供合理的解释