小波分析在天然地震初震及震相识别中的应用

地震灾害给人类带来了很大的伤害,为了有效地减轻地震灾害,加强地震监测非常必要的。为了达到理想的地震监测效果,需要对地震波初震和震相进行准确的识别。主要研究小波分析方法在初震和震相识别中的应用,先用小波包变换确定信号的初动位置,再用小波变换分解信号,分离出信号不同频率所对应在信号中的不同位置,从而确定信号的初动时间和相应的震相。通过该方法对模拟信号和实际天然地震信号进行处理,有效的识别了天然地震初震及其震相。     

基于S变换和瞬时旅行时属性的自动初至拾取方法研究

地震波走时拾取是地震资料前期处理过程中的一个重要步骤,同时也是后期层析成像方法中计算速度的重要依据。本文提出了一种新的自动初至拾取的方法,利用地震信号的瞬时旅行时属性进行地震波自动初至拾取,瞬时旅行时属性的计算包括两个独立但相关联的部分,首先通过S变换将地震信号转换到时频域,然后利用映射算子将时频域表征映像回时间域得到瞬时旅行时,从而实现自动拾取初至。理论模型和实际地震资料处理的结果表明,该方法可以有效地拾取地震波初至时间。     

基于分形盒维算法的天然地震波初至拾取方法研究

基于分形理论,提出了一种地震波初至的拾取方法,根据地震初至波到达前后时间序列的分形特征,采用适当的时间窗口,可以定量地确定初至波的到达时间。数值计算表明,当窗口大小为0.6 s时,计算速度合适,可以保证地震波波至时间的拾取精度,并且在广西地区的宽频带地震流动台网记录的地震数据处理中进行了应用。     

基于时窗能量比和AIC的两步法微震初至自动拾取

传统的微地震数据震源定位算法依赖于波至时间的拾取.由于微地震数据量较大且信噪比较低,手动拾取纵波和横波的波至时间很耗时,且引入的人为误差不易控制.笔者在分析已有方法特点的基础上,给出一种较快捷、准确的两步法微地震初至自动拾取方法.该方法首先使用时窗能量比法识别微震事件并大致确定波至时间,然后使用局部AIC精确拾取波至时间.与常规时窗能量比法相比,该方法减弱了时窗大小对拾取精度的影响;与常规的AIC法相比,由于只在局部使用AIC,避免了在低信噪比情况下AIC会出现多个局部极小从而难以准确拾取的问题,同时也提高了拾取效率.最后通过野外实际微地震数据进行了测试,分析了该方法的性能,验证了该方法的有效性和实用性.     

调节方向接收法层析反演层速度

调节方向接收法(The Method of Controlled Directional Reception,简称CDR法)用于确定在已知的震源和接收器之间波传播的旅行时间和射线参数,通过自动拾取方法,从常规的地震数据中求出射线及旅行时参数(统称力CDR参数),然后层析反演出个质的速度结构。对于反射界面的形态及连续性没有作什么假设,本方法对弯曲,倾斜、横向非均匀反射模型的合成数据成功地进行了层析反演。     

双约束变换时窗统计能量比地震波初至拾取方法

地震数据的初至拾取是地震勘探中数据预处理的关键步骤。在非常规油气藏的开发过程中,地面微地震监测技术被广泛应用,由于微地震数据信噪比普遍较低,因此很难得到较为准确的初至拾取结果。针对地震数据的初至拾取精度和算法的抗噪性能,在变换时窗统计能量比法的基础上进行改进,应用统计学规律的同时设置阈值门槛R,求取可信度高的优势道,结合拾取范围约束Z以及多种拾取策略逐道计算,最终实现地震记录的初至拾取。利用该方法对松辽盆地某工区三维地震数据及某地区水平井水力压裂地面微地震监测数据进行初至拾取,取得到了较好的拾取效果,验证了该方法的实用性。     

微地震技术在农安油页岩靶区的应用

微地震初至时间拾取是微地震资料处理过程中的一个重要步骤,也是地层速度模型建立的重要依据。为提高拾取精度,本文提出一种新的自动拾取初至时间的方法,计算三分量地震数据的小时窗协方差矩阵特征值,将其作为特征函数引入到STA/LTA能量比法当中,从而实现自动拾取初至时间,并结合P波时差法完成震源定位。理论模型及农安浅井油页岩水力压裂试验的微地震资料处理结果表明,该方法可以有效地拾取微地震初至时间并实现震源定位。     

对后续震相的认识促进了地震层析成像的发展

与地震初动震相相比,后续震相包含有更为丰富的地球内部信息,因此逐渐地在地震层析成像研究中得到重视。文中以赵大鹏等最近的层析成像研究为例,介绍了通过增加后续震相到时信息得到的新的层析成像研究成果,包括通过使用反射波,仅用两个地震台站就可以进行地壳成像研究;深度震相到时的增加,拓宽了区域成像范围,成功实现了台网外部层析成像;随着国际地震中心(ISC)提供的更丰富的各种后续震相到时,对后续震相的认识和使用促进了全球体波走时成像的发展和对地球深部结构及动力学过程的认识。另一方面,地震学相关领域的进步,使得更多的后续震相能够被拾取并被应用到成像研究中,这将大大提高对地震波形信息的挖掘,提高对研究地区下三维结构的认识,极大地促进地震层析成像学的发展。     

旅行时差值曲线方法在时间项反演中的应用

因对初至旅行时层数的确定和拐点拾取存存不确定性．导致时间项反演方法在近地表复杂区建立的速度模型精度不高,静校正效果不理想。对此提出了利刚旅行时差值曲线方法进行层数确定和拐点拾取。理论分析认为,运用旅行时差值曲线方法时,应尽餐选择相邻的激发点。通过对三层近地表速度模型进行射线追踪。得到初至旅行时,根据其旅行时曲线初步判定层数,再运用旅行时差值曲线进一步确定层数。观察时间项反演速度模型,其与近地表速度模型较接近,经计算反演速度模型与设计的近地表速度模型之间的均方根误差仅为0．95m,可见该方法可有效提高时间项反演的精度。     

天然地震数值模拟与实例对比

为了解决长时间正演模拟的不稳定性问题, 实现天然地震波场长时间数值模拟.在高阶有限差分数值模拟的基础上, 给出了多轴向完全匹配吸收边界(M-PML)二维划分方式, 讨论了M-PML吸收边界转换系数P的取值对其吸收能力与截断误差对数值模拟有效信号的影响.实现了二维弹性波高阶有限差分的长时间数值模拟.采用2013年12月16日湖北省巴东县地震及余震信息, 对该地震数据进行了数值模拟, 并与武汉、秭归两台站数据进行了分析和讨论, 验证该正演模拟方法的正确性和有效性.为天然地震波场传播规律、成像和震相识别及震源定位等研究提供了基础.      

地震波初至拾取的分形研究

在地震数据处理过程中 ,传统的方法都是以振幅、频率、相位等的变化为依据来拾取地震初至波。作者突破了这些传统依据 ,根据分形的原理 ,用时窗的变化来反映地震道曲线的局部形态特征 ,通过一元线性回归模型统计出曲线的形态特征参数———分数维 ,然后由分数维的变化来判断初至地震波 ,得出了一种高效的拾取初至地震波的新方法。针对该方法的计算过程开发了处理软件模块。理论的模拟证明该方法非常适用于目前越来越庞大而复杂的地震勘探数据资料的处理。通过实际的试算表明软件模块的适用性强。该方法精度高 ,计算速度极快 ,抗噪能力强 ,在低信噪比的情况下也能快速精确地拾取初至地震波。     

一种可靠的强噪声三分量微地震数据初至拾取方法

精确的初至拾取是微地震数据处理中至关重要的环节。主流的长短时窗比法(STA/LTA)和基于自回归模型的赤池信息准则(AR-AIC)方法,对强噪声数据的拾取效果并不理想。为了更为精确的估计强噪声数据初至,提出了一种基于小波多尺度分析(WMA)和AIC算法的联合拾取方法。首先使用WMA对强噪声三分量(3C)微地震数据进行分解,并重构其近似数据作为实际计算数据,同时计算其绝对值的最大值点,来约束AIC计算数据段,最终选取AIC序列的全局最小值点作为其初至点。文中采用合成数据和实测数据对该改进算法进行了验证,拾取结果表明该算法能有效适用于强噪声微地震数据初至拾取,并明显提高其拾取精度(误差在0.25～0.5 ms之间)。     

辽宁海城及其邻区地震活动性研究

由于受到台站分布不理想、速度结构研究不准确以及震相拾取误差等因素的影响,常规地震定位结果精度较低。因此,研究收集了辽宁省地震台网的地震目录及震相数据,采用双差地震定位方法,对海城及其附近地区（39°N-43°N,120°E-126°E）20 a的1 400多次地震进行重新定位。与原始定位结果相比,双差定位结果表明：1）震中更加呈条带状集中,尤其在40.5°N-41.0°N,122.0°E-123.0°E区间,与该地区的海城河-大洋河断裂带走向相一致;2）该地区地震多发生于地下5~20 km,与该区中地壳存在的低速高导层相对应;3）深度剖面图显示,大部分地震沿垂直向下柱状分布,原因是该处有粉碎性破裂带,从地下25 km处延伸到近地表。双差定位算法使得定位后均方根残差的平均值由0.74 s下降到0.26 s。辽宁地区的地震震级与发生地震数量有关,地震数量陡然增多,大地震发生概率增大。     

初至时间的自动拾取

初至时间的自动准确拾取一直是地震勘探中的一个基础而又很重要的问题。前人已基于一些简单的假设提出了几种自动拾取初至的计算机算法,但拾取精度总受噪音及波形变化的影响。本文提出了一种改进的倾角扫描相关算法与改进的能量比法联合拾取初至时间的方法。该方法是在利用扫描相关算法对地震道进行噪音压制后,采用能量比法确定可能存在的有效波的初至粗略时间,然后利用倾角扫描相关算法验证有效波的存在,利用峰值法及拐点校正法求取精确的初至时间,最后利用人工拾取的经验准则进行初至可靠性检查及互换时间校正。本文的算法已在Z—181微机上实现,在江苏省连云港市文物保护折射波勘查的自动化解释中应用效果较好。     

大陆边缘震积岩序列──以金沙江中段震积岩为例

通过对金沙江中段震积岩的研究，建立了大陆边缘震积岩序列。该序列包括递交断裂层、震碎角砾岩、震褶岩及层内断层、滑塌巨角砾岩、震积角砾岩及震浊积单元，它具有原地相的地震扰动层和异地相的滑来震积层双层结构，两层之间被震积不整合面所分隔。该序列反映了一次地震事件的全过程，将为地质学家识别大陆边缘地震事件提供对比标准。     

物探与化探图件的编制标准

初至时间的自动准确拾取一直是地震勘探中的一个基础而又很重要的问题。前人已基于一些简单的假设提出了几种自动拾取初至的计算机算法，但拾取精度总受噪音及波形变化的影响。本文提出了一种改进的倾角扫描相关算法与改进的能量比法联合拾取初至时间的方法。该方法是在利用扫描相关算法对地震道进行噪音压制后，采用能量比法确定可能存在的有效波的初至粗略时间，然后利用倾角扫描相关算法验证有效波的存在，利用峰值法及拐点校正法求取精确的初至时间，最后利用人工拾取的经验准则进行初至可靠性检查及互换时间校正。本文的算法已在Z—181微机上实现，在江苏省连云港市文物保护折射波勘查的自动化解释中应用效果较好。     

地震随机噪声压制及其初至走时拾取方法研究

针对具有较强随机噪声干扰的地震波形无法准确拾取初至走时的问题,提出在运用自动拾取算法前对地震随机噪声进行压制处理的思想。采用完备集合经验模态分解(CEEMD)联合小波阈值对地震信号进行噪声压制,与小波阈值法的联合使用可有效改善CEEMD方法中直接舍弃部分IMF高频分量,造成去除高频噪声的同时也将相应分量上的有效信息一并去除,进而导致信号失真的问题。采用改进滑动时窗能量比联合AIC信息准则法对去噪后的地震波拾取初至走时,该方法首先根据改进滑动时窗能量比法识别地震事件并大致确定初至时刻,然后在该时刻前后取一时窗,使用AIC方法计算AR模型在该时窗范围内的极小值,得到精确的初至波走时。合成及实际地震资料处理结果表明,在拾取初至走时前进行地震随机噪声压制,可有效提高初至波走时的拾取精度。     

月震重定位

由于前人的月震定位结果主要是基于20世纪70、80年代的月球速度模型, 定位结果误差较大, 无法为月震层析成像等研究提供精确的月震参数.随着对月球内部结构研究的不断深入, 月球速度模型及分层结构的精细程度已经有了很大提高.通过对Apollo月震数据解码及分析, 重新拾取了月震初至数据, 在总结前人震源定位的基础上, 利用月球新近速度模型, 采用Geiger震源定位方法进行了月震震源定位, 给出了较为全面的月震参数目录, 并对月震和地震的分布及形成机制进行了对比, 可为以后月震及月球内部结构的深入研究提供更多的依据.      

基于高阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法

将现代重要的统计信号处理理论--高阶累积量理论引入到地震信号的分析与处理中,提出了一种基于互四阶累积量一维切片的地震信号初至自动拾取方法,并给出了该方法的基本原理与具体算法.该方法利用地震信号横向波形的相似性以及互四阶累积量对高斯色噪声不敏感的特点,实现地震信号初至时间的自动拾取.理论模型计算表明,在强高斯色噪声干扰下...     

基于时窗能量比与互信息量的微地震初至拾取方法

由于微地震事件本身能量弱、资料信噪比低的特点,初至快速精确的拾取成为其关键而又亟待解决的问题。针对微地震事件初至人工拾取效率低、时窗能量比方法拾取精度低的特点,从信息熵和互信息量的角度开始研究,根据互信息量是随机变量间统计依存性与关联程度的量度特点,研究了一种时窗能量比与互信息量准则的微地震初至拾取方法,首先以时窗能量比算法来粗略估计初至的到达时刻,然后再利用互信息量算法来准确的拾取初至,通过模型验证与实际数据的测试,并与常规方法对比分析,验证了方法的有效性与可行性,能够较为准确与快速地实现微地震初至的自动拾取。