介质非均匀性参数对散射波包络的影响

本文以von Kármán型随机介质为非均匀介质模型,通过数值计算并结合实际观测资料对比分析介质非均匀性参数对散射波包络宽度的影响.结果表明散射波传播距离、频率、介质粗糙程度及介质非均匀体尺度因子的变化均可引起散射波包络的展宽,但散射波传播距离、散射波频率对散射波包络宽度的影响只是表象,而造成散射波包络变宽的根源则是介质粗糙程度及与非均匀体尺度因子;随着介质粗糙程度的增大,介质非均匀体尺度因子对散射波包络宽度的贡献速率增大.     

介质非均匀性参数对散射波包络的影响

地球内部不同尺度的非均匀体会引起高频地震波的散射,这些散射携带了大量关于地球内部介质非均匀精细结构的信息,可通过研究地震波散射信息来获取地球内部介质结构非均匀性.非均匀介质速度微扰动是造成地震波散射的最主要起因,也是引起地震波尾波和散射波包络展宽的主要因素.     

地震波散射研究的若干重要进展

本文从地球介质的复杂性与非均匀性的普遍性以及地震波在其中的传播过程的复杂性出发,对地震波散射理论及方法研究的历史进行了简要的回顾,并对该领域从20世纪90年代以来的某些进展作了简要的介绍与评述.本文分两大部分进行阐述.(1)．历史回顾：简介并回顾了地震波散射理论几十年的发展历程、存在的问题及对解决这些问题的潜在的基本途径.(2)．20世纪90年代以来的若干进展：简要介绍了弱散射理论体系的形成及强散射问题研究的部分成果,提出了散射理论未来发展的可能方向之一,即在无近似的拟微局部分析理论的基础上,建立并发展可处理高度复杂的地球固体介质中地震波传播问题的地震波散射及全波理论.     

非均匀介质孔隙流体参数地震散射波反演

弹性波逆散射是非均匀介质参数反演的有效途径．本文从弹性波逆散射理论出发,利用微扰理论和稳相法,将非均匀介质参数视为背景介质与扰动介质参数的叠加,建立了纵波散射系数和非均匀介质中背景介质与扰动介质孔隙流体参数,剪切模量与密度间的直接关系．进而发展了一种非均匀介质孔隙流体参数叠前地震贝叶斯反演方法．该方法假设模型参数（扰动介质与背景介质孔隙流体参数,剪切模量与密度的比值）服从柯西分布,反演目标似然函数服从高斯分布,并采用平滑初始模型约束提高反演稳定性．模型和实际资料处理表明,该反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取孔隙流体参数,提供了一种高可靠性的非均匀介质流体描述方法．     

复杂地表边界元-体积元波动方程数值模拟

复杂近地表引起来自深部构造的地震反射信号振幅和相位的异常变化,是影响复杂近地表地区地震资料品质的主要原因.本文采用边界元-体积元方法,通过求解含复杂地表的波动积分方程,来模拟地震波在复杂近地表构造中的传播.其中,边界元法模拟地形起伏和表层地质结构对地震波传播的影响;体积元法模拟起伏地表下非均质低降速层的影响.与其他数值模拟方法比较,其主要优点为几何上精确描述不规则地表界面,实现精确模拟自由表面对地震波的边界散射;显式应用近地表地层界面的连续边界条件,实现半解析的数值模拟;分区处理近地表复杂结构,有效模拟复杂地表下非均匀介质对地震波场的体散射.数值试验结果表明了该方法的实用性和有效性.     

广义散射层析成像反演

本文详细地给出了基于非均匀介质的体散射广义散射层析成像反演的基本理论.广义散射层析成像反演可以描述为波场的反向传播和对成像场进行局部波数域滤波的过程.在数值算例中,利用背景速度沿深度方向均匀变化的v（z）介质中的简单的方块作为速度异常体的模型,通过对该模型产生的低频的Born数据和声波的正演数据的测试,在对采集系统进行有限频率带宽和空间孔径的校正来进行局部成像矩阵谱的恢复中,可以看出模型中各点的谱在恢复后的质量无论从覆盖的面积范围还是幅值的均一性上都有着明显的提高;在对速度模型的重建中,广义散射层析成像反演能够很好地恢复速度模型的低频分量,即便是方块速度异常体相对于背景速度的平均速度扰动是23%也能很好地重建模型中的速度,且对于不同的背景速度模型基本上都能很好地恢复Marmousi速度模型的低频分量.所以该方法将基于Born模型的层析成像反演适应范围进行了一定程度的扩展.     

广义散射层析成像反演

本文详细地给出了基于非均匀介质的体散射广义散射层析成像反演的基本理论.广义散射层析成像反演可以描述为波场的反向传播和对成像场进行局部波数域滤波的过程.在数值算例中,利用背景速度沿深度方向均匀变化的v(z)介质中的简单的方块作为速度异常体的模型,通过对该模型产生的低频的Born数据和声波的正演数据的测试,在对采集系统进行有限频率带宽和空间孔径的校正来进行局部成像矩阵谱的恢复中,可以看出模型中各点的谱在恢复后的质量无论从覆盖的面积范围还是幅值的均一性上都有着明显的提高;在对速度模型的重建中,广义散射层析成像反演能够很好地恢复速度模型的低频分量,即便是方块速度异常体相对于背景速度的平均速度扰动是23%也能很好地重建模型中的速度,且对于不同的背景速度模型基本上都能很好地恢复Marmousi速度模型的低频分量.所以该方法将基于Born模型的层析成像反演适应范围进行了一定程度的扩展.     

地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.     

近地表地震地质复杂性的一种定量分析方法

复杂近地表散射衰减所有的地面观测波场,形成半随机半相干的近地表强散射噪音背景,弥漫整个炮集,淹没深层反射信号,是导致地震资料极低信噪比的主要原因.如何研究和评价近地表散射强度一直是石油勘探未解决的问题,这与起伏地表的粗糙度、近地表速度横向变化和结构倾角分布密切相关.基于前期复杂近地表边界元法波动方程数值模拟研究,本文提出一种复杂近地表散射振幅矩阵方法来分析近地表散射强度.首先对复杂近地表结构进行边界元配置方法离散,根据边界积分方程生成矩阵方程.我们不求解该矩阵方程（涉及海量计算）,只是利用矩阵分析技术来解析矩阵方程中的散射振幅系数矩阵,研究复杂近地表结构对不同频率波场的散射强度.该方法利用边界元对近地表结构几何特征的精确表征,研究起伏地表和非规则地质分界面对地震波传播的影响,由基本解及其在边界上的法向导数经过高斯数值积分计算得到的散射振幅系数矩阵,不仅描述了任意两点之间的相互影响,同时还刻画了边界形状特征的影响,为评价不同地质结构的散射强度提供了可能性.作为初步评价手段,我们采用矩阵元素总和与矩阵维数之比作为表征散射振幅系数矩阵散射特征的标量复杂系数,通过理论和实际模型测试,形成了一套行之有效、计算快速的近地表复杂性分析方法.

     

Classification of near-surface anomalies in the seismic refraction method according to the shape of the time–distance graph: A theoretical approach

Results obtained by SASW and PS-logging (in-hole) seismic techniques are compared with the relatively new ReMi (Refraction microtremor) method at a common site with a well-known soil profile: a recently constructed high-speed railway embankment. PS-logging is the most accurate technique in identifying the soil profile of the embankment followed by Re-Mi and SASW. Mean shear wave velocity estimations are also higher for PS-logging, followed by SASW and ReMi, while mean deviation is similar in each technique. The ReMi technique has provided very accurate results in the study of the embankment profile, which in addition to its high operability and its fast data processing, makes it a very convenient technique for extensive geotechnical surveys.     

玄武岩内非均质性对地震资料的影响:印度德干圈闭的一个研究实例(英文)

油气勘探需要重新开发玄武岩下目的层的成像技术。我们今天遇到的最重要的问题之一是玄武岩下地震成像。近年来,由于利用长炮检距这个问题部分已经得到解决。然而,由于地表以及玄武岩的内部非均质性引起的复杂波形,近炮检距的资料仍然不能充分地被利用。影响玄武岩下成像的近垂直入射资料对于了解玄武岩层内部结构是十分有用的。对比较均匀的玄武岩目标层可选用转换波。这里我们利用几个合成模型例子重点描述了更接近现实的非均质玄武岩流引起的实际困难。模拟计算了全波地震记录以有助于了解玄武岩内沉积物对地震资料的影响。本文介绍了印度德干圈闭的一个研究实例。首先探讨了夹层沉积物对整个地震成像的影响。其次利用该区声测井资料以反射系数法计算全波场响应与实际地震资料对比, 通过一系列速度-深度剖面探讨了利用模式转换波(顶底玄武岩界面上的P波转化为S波或相反)对印度库奇地区玄武岩下成像的可行性。通过与野外资料相比较证明玄武岩中多个薄层的效应严重恶化我们所要解释和利用的图象的质量。     

玄武岩内非均质性对地震资料的影响:印度德干圈闭的一个研究实例

Hydrocarbon exploration interests have renewed the need for developing new sub basalt imaging techniques. One of the most important problems encountered today is seismic imaging below basalt. In recent years, this problem appears to have been overcome partly by using long offset seismic data. However near offset data are yet to be fully utilised due to the complex waveform caused by the surface as well as internal heterogeneity of the basalts. The near normal incidence data, which influence the sub-basalt imaging, are highly useful to understand the internal structure within a basalt layer. The use of converted waves for such targets has been proposed as an alternative in a rather homogeneous basalt layer. With a few synthetic modelling exercises here we highlight the practical difficulties in dealing with more realistic and heterogeneous basalt flow. Full waveform seismograms are computed to understand the effects of intra-trappean sediments on the seismic data. A case study from the Deccan Traps of India is presented in this paper. First, we discuss the effects of intercalated sediments on the overall seismic image. Later, the sonic log data from the field are used to compute the full wave-field response using the reflectivity method and compared with the field data. The feasibility of using mode converted waves （P to S and vice-versa at the top and bottom basalt interfaces） for sub-basalt imaging in Kutch region is discussed through a series of velocity-depth profiles. By comparing with the field data we demonstrate that the effects of multiple thin layering within the basalt can strongly deteriorate the image we seek to interpret and exploit.     

基于分数阶小波域GSM模型的地震信号随机噪声压制方法

地震信号中的随机噪声是一种干扰波,严重降低了地震信号的信噪比,并影响着资料的后续处理和分析.本文根据地震信号中有效信号和随机噪声的差异,结合分数阶B样条小波变换与高斯尺度混合模型提出了一种地震信号随机噪声压制方法.首先利用分数阶B样条小波变换将含噪地震信号映射到最优分数阶小波时频域内,然后对各小波子带系数分别建立高斯尺度混合模型,由贝叶斯方法估计出源地震信号小波系数,最后使用分数阶B样条小波逆变换重构得到降噪后的地震信号.利用本文方法对合成地震记录和实际地震信号进行降噪处理,实验结果表明本文方法能够有效地压制地震信号中的随机噪声,并且较好地保留了有效信号.

     

High-resolution seismic imaging of crooked two-dimensional profiles in greenstone belts of the Canadian shield: results from the Swayze area,Ontario, Canada

In 2017, the Metal Earth multi-disciplinary exploration project acquired a total of 921 km of regional deep seismic reflection profiles and 184 km of high-resolution seismic reflection profiles in the Abitibi and Wabigoon greenstone belts of the Superior province of Canada. The Abitibi belt hosts several world-class mineral deposits, whereas the Wabigoon has sparse economic mineral deposits. Two high-resolution surveys in the Swayze area, a poorly endowed part of the western Abitibi greenstone belt, served as pioneer surveys with which to better understand subsurface geology and design a strategy to process other surveys in the near future. Swayze seismic data were acquired with crooked survey geometries along roads. Designing an effective seismic processing flow to address these geometries and complex geology required straight common midpoint lines along which both two-dimensional prestack dip-moveout correction and poststack migration processing were applied. The resulting seismic sections revealed steeply dipping and subhorizontal reflections; some correlate with folded surface rocks. An interpreted fault/deformation zone imaged in Swayze north would be a target for metal endowment if it extends the Porcupine–Destor structure. Because of the crooked line geometry of the surveys, two-dimensional /three-dimensional prestack time migration and swath three-dimensional processing were tested. The prestack time migration algorithm confirmed reflections at the interpreted base of the Abitibi greenstone belt. The swath three-dimensional images provided additional spatial details about the geometries of some reflections, but also had less resolution and did not detect many reflectors observed in two dimensions. Geological contacts between felsic, mafic and ultramafic greenstone rock layers are thought the main cause of reflectivity in the Swayze area.     

深地震探测的分辨率分析——以南海北部OBS数据为例

多次深地震探测结果表明南海北部陆缘地壳结构在走向和倾向上都有明显的变化.在一些相隔很近的测线上,探测的深部地壳结构却相差较大,为了分析这些探测结果中差异的原因和地壳结构变化的可靠性,本文以东沙东侧海域测线和东沙西侧海域测线为例,对采集的海底地震仪记录进行了时间、位置校正和初至波走时拾取,利用有限差分地震走时层析成像进行了走时反演,获得所在剖面的地壳速度结构,并分析了模型的横向分辨率,剔除模型中短波长的横向速度变化.分辨率检测结果表明,模型的横向分辨率随着深度快速下降,0～8 km深度范围可以分辨10 km的横向变化,8～17 km的范围能够分辨10～40 km,而17～33 km的范围只能分辨40～80 km.因此,折射波的横向分辨能力不高,在地壳深部难以分辨较小的横向速度变化,前人探测的南海北部6 km宽、延伸至莫霍面的滨外断裂带并不能清晰的识别.     

基于区域地震活动频次对比的余震删除方法

从尽可能科学地删除余震, 又保留有价值的地震预测信息的目的出发, 提出了一种既考虑地震序列特征, 又基于主震后孕震区内的余震活动频次与区域地震活动正常时段频次相比的删除余震方法(简称SMRZ方法), 编制了相应的计算程序。 以西北地区发生的几次较大地震为例, 对该文提出的SMRZ方法、 广泛使用的K-K方法以及G-C方法的删除余震效果进行了对比研究。 结果表明, 与其他方法相比, 笔者提出的方法识别余震时、 空分布范围比较合理, 同时保留了对未来地震有重要预测意义的前震, 有较好的实际应用效果。     

一种基于频率域偏振分析提高三分量地震资料信噪比的方法

三分量地震资料包含着丰富的运动学和动力学信息,各种随机噪声的存在严重降低了资料的信噪比,给有效信息的提取带来了一定的困难.本文在引入多窗谱分析方法的基础上,通过对谱密度矩阵特征问题的求解提取三分量地震记录的偏振参数,实现频率域偏振分析;根据所求得的偏振参数以及随机噪声和有效信号的偏振特性差异,设计相应的自适应滤波器,通过该滤波器的滤波作用,最终实现压制随机噪声的目的.     

一种新的基于卡尔曼滤波的地震记录同相轴跟踪方法及性能分析

在地震勘探领域中,卡尔曼滤波常用于地震信号的反褶积以提高地震勘探资料的分辨率和信噪比. 不同于此,本文建立一个新的卡尔曼滤波系统模型并利用卡尔曼滤波跟踪地震记录同相轴. 同相轴信息在对地下介质性质、界面的深度、界面的产状以及油气定性判别等方面具有极其重要的作用. 目前多数拾取地震同相轴的方法与地震波的运动规律结合较少.本文依据地震反射波运动规律构建了用于跟踪地震反射同相轴的卡尔曼滤波系统的状态方程和量测方程,并将炮检距、地震子波到达时和层速度等重要物理量融入所建方程,给出滤波模型和初始化方法,分析不同因素对该系统滤波性能的影响. 仿真实验表明,所提出的跟踪滤波系统能较好地拾取地震反射同相轴信息,为拾取地震同相轴提供了一条新途径.     

地震放大效应与地下地质结构——龙门山山前玉皇观区域观测数据分析

通过布置于龙门山断裂带中段、龙门山山前玉皇观区域的地震观测台站阵列接收地震数据,研究该区域的地震动放大效应和地下地质结构.观测阵列共10台宽频带地震仪,分布在玉皇观河口冲积扇区域.分别采用参考场址谱比法（RSSR）和HV谱比法（HVSR）计算64个高信噪比近震数据的振幅谱比函数,结果显示在玉皇观区域具有较明显的地震动放大效应,并且局部场址效应显著.以S06场址为例,建立近地表地震地质模型,通过SH波放大效应正演模拟研究该场址的地震动放大模式.RSSR与HVSR的结果表明,两者所计算的场址放大效应主频一致,但是HVSR的放大峰值却比RSSR的放大峰值大一倍左右,表明HVSR的结果可能包含了波场在近地表低速层之下传播路径的改造作用.另外,采用27个远震P波的接收函数计算了该区域地壳上地幔S波速度结构.接收函数研究结果显示玉皇观地区的莫霍面深度为44 km,沉积盖层、结晶地壳和上地幔的S波速度分别为2.5 km·s^-1、3.5 km·s^-1和4.5 km·s^-1.观测阵列台站之间的接收函数反演结果一致性较好,说明本研究区域范围内地形地貌等近地表结构因素的相对变化对接收函数的影响不大.