南海中北部OBS2006-3地震剖面中横波的识别与应用

纵横波联合探测可以获得丰富的地下结构信息.纵横波速比和岩石泊松比在预测岩石圈的岩性、物性等介质属性方面有重要的作用.通过对比南海中北部OBS2006-3地震剖面垂直分量和径向分量上的纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,识别出了转换横波震相.本文以OBS8和OBS10台站的数据为例,说明了横波识别的方法,并在拟合好的P波速度模型基础上,利用RayInvr软件对转换横波震相进行了射线追踪,确认了PwSs3、PgSs3、PmS等几组转换震相,计算了这两个站位下的波速比和泊松比.根据OBS2006-3测线下地壳高速层的P波速度(Vp=7.20-7.25 km·S-1)、S波速度(Vs=4.20-4.23 km·s-1)、泊松比(0.24)等参数,初步推断下地壳高速层是由上地幔岩浆底侵作用形成.     

国产OBS的时间矫正方法——以2019年台湾海峡地壳结构海陆探测实验为例

时间服务系统对利用走时层析成像方法进行地下介质速度结构反演至关重要。海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)工作期间由于没有GPS时间接入, 其时间误差(包括守时误差和授时误差)主要来源于内部石英晶振的准确程度, 受到外部环境变化以及开关机等因素影响。长期实践发现, 部分国产OBS在记录气枪信号以及天然地震信号时存在较大的时间偏差。本文对2019年福建及台湾海峡地壳结构海陆探测实验所获得的53台次国产OBS记录进行了时间服务系统矫正。其中, 针对OBS授时误差, 利用出海前不中断采集的一致性试验和运输船运输过程中产生的晃动互相关进行时间矫正; 针对守时误差, 采用计算实际采样频率与理论采样频率偏差进行矫正; 通过对比矫正前后OBS记录到的天然地震信号, 进行秒级别的检测。结果表明, 经过以上步骤矫正的OBS数据, 其时间记录的准确性得到了显著提高, 从而降低了震相识别、走时拾取的时间误差, 为标准化国产OBS数据采集作业流程提供了重要参考。     

一次反射波与自由表面多次波联合偏移成像:模拟数据分析

基于逆时偏移互相关成像条件,一次反射波与自由表面多次波联合偏移成像可以提供更宽的地下照明成像,以弥补一次反射波覆盖不足,同时不需要预测分离多次波,但是,在成像过程中也引入了偏移假象。首先对一次反射波与自由表面多次波联合偏移成像条件进行分析,通过对模拟数据成像结果分析,提出利用多次波信息进行成像,需要用震源子波和相位反转的地震记录作为逆时偏移中的源端波场做正向传播,原始地震记录作为检波端波场做反向传播,方可获得具有自由表面多次波成像贡献的结果。数值试验结果表明,尽管一次反射波与自由表面多次波联合逆时偏移可以提供更宽的地下照明成像,但是,随着自由表面多次波能量的增强,偏移假象也随之增强;当自由表面多次波能量减弱时,尽管偏移假象相应减弱,但是自由表面多次波对宽角照明成像贡献也随之减弱。因此,一次反射波与自由表面多次波联合偏移成像需要更深入研究。     

基于逆时偏移的浅水自由表面多次波成像技术

浅水环境中,多次波广泛发育且很难压制。与一次有效波相比,多次波具有反射角小、传播路径长、照明范围广等优点,如何较好地处理浅水自由表面多次波是海洋地震资料处理的重要环节。本文改变将多次波当作噪音进行压制的做法,实现对其有效利用。首先基于确定性水层多次波压制（DWD）技术加自由表面多次波压制（SRME）技术联合实现对于浅水自由表面多次波与有效反射波的良好分离;然后利用分离的有效波通过反馈环理论实现不同阶次多次波的预测;最后基于成像精度更高的逆时偏移成像技术,实现不同阶次多次波的分阶成像。模型资料和实际资料的试处理结果表明,组合分离方法实现了对浅水自由表面多次波与反射波的良好分离,而分阶成像既避免了成像过程中串扰噪音的影响,又通过利用不同阶次多次波进行成像,扩大了成像照明范围,提升了浅水发育区域地震资料的成像质量,实现了对浅水自由表面多次波的有效利用。     

基于OBS和MCS数据的水合物地层速度特征

天然气水合物是一种新型的清洁能源, 南海北部神狐海域的地质条件有利于水合物的形成和储藏。传统的多道地震(MCS)数据难以得到精确的速度信息, 并且只能从时间域上判断地质体纵向分布。海底地震仪(OBS)是一种常用的主动源地震仪器, 可以接收到更清晰的气枪信号。相比于MCS, OBS剖面上的折射震相可以揭示较深部的地层速度信息。文章结合MCS和OBS的优势, 识别水平叠加剖面上的反射层位, 并得到初始模型; 将OBS剖面和水平叠加剖面拼合, 从而判断OBS剖面上反射震相所对应层位; 拾取OBS台站上的反射和折射震相, 使用RayInvr软件正演模拟得到水合物存在区域的二维速度模型, 解决了MCS中较为困难的时深转换问题。最终模型显示了水合物、游离气区域的埋深、厚度和速度, 以及似海底反射(BSR)下方更深部界面的深度和速度特征。     

非零偏移距声地层剖面多次波的时距分析及压制示例

基于对符合二维观测的模型中非零偏移距全程多次波时距关系的理论分析可知:无论地下反射界面为水平的还是倾斜的,非零偏移距的全程n次多次波的旅行时总是小于相应一次波旅行时的n倍,但非零偏移距与零偏移距全程多次波的时距差异,随偏移距的增大而增大,而随探测深度的增大而减小。基于该理论分析结论,对在零偏移距假设下计算的多次波旅行时先行调整,使其与非零偏移距的多次波旅行时相对应后再进行压制处理,可获得更高质量的声地层剖面。     

台湾海峡OBS地震记录中二次Ps震相的特征及应用

在海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)广角地震记录剖面上,经常可以见到震相清晰且连续的多次波信号,多次波和初至波是由相同的震源信号产生的,也是地壳真实结构的反映。但是在通常的OBS数据处理过程中,经常将多次波作为无效信号剔除掉,对其属性及应用的研究比较少。文章通过对台湾海峡南部OBS探测测线HXN01数据的处理,对多个台站记录到的二次震相进行了识别与拾取,并以OBS0106台站为例,对识别出的二次Ps震相进行了系统的研究分析,发现二次Ps震相的波形特征和质点运动轨迹与初至震相相似,但波形最大振幅值明显大于初至震相。通过Rayinvr射线追踪方法模拟,确定了二次Ps震相的主要反射层,并发现加入二次震相后,台站下方浅部沉积层射线覆盖密度有显著提升,射线覆盖的区域也明显增加,为沉积层精细结构的反演提供了更为丰富的数据基础。另外,对理论模型的地壳结构进行加入二次Ps震相前后的反演测试,结果显示加入二次Ps震相数据后,沉积层的界面深度误差得到明显的改善。     

南黄海多次波特征及其速度分析

南黄海地区地质条件复杂,海水浅,海底多次波和层间多次波发育且与有效反射波混合在一起,使之真假难辨。通过已有的w5-stl井的测井岩石物性分析,建立2D地质模型,利用有限差分法实现全波场模拟地震记录。通过分析模拟地震记录的速度特征可以看出,1800ms以下的深层能量团变化不大,这说明多次波能量太强,有效反射太弱,致使我们看不到有效的能量反射。通过波场快照并结合多种识别多次波的方法可以看出,与T7界面有关的短程多次波比较发育,严重干扰了有效反射。实际地震记录的速度特征和我们模拟的地震记录的速度特征基本一致,都是多次波强能量团严重干扰了有效波的反射。可以通过预测反褶积、波动方程延拓以及τ-P变换来有效衰减多次波。     

海底地形变化对地震波场以及偏移成像的影响

本文针对海洋地球物理勘探数据处理当中偏移成像剖面中深层层位模糊,像场能量较弱的问题,从起伏海底在反射地震数据采集当中某个时刻发生变化着手,分析讨论了当海底发生微小变化以及海底发生稍大变化时模型差异对波场记录以及偏移成像剖面的影响,通过分析对比原始速度模型以及变化后速度模型同一点位上采集的波场记录以及波场记录在变化前后模型上的偏移成像剖面可以得出：不管数据采集是沿着测线方向进行还是逆着测线方向进行,对于起伏海底发生微小变化的速度模型,海底的微小变化对波场记录以及偏移剖面的影响很小;对于起伏海底发生较大变化的速度模型,海底的变化对波场记录以及偏移剖面的影响非常大。     

浅水多次波衰减技术在多道地震数据处理中的应用

拖缆采集的海上多道地震数据受海水间传播的多次波影响,往往在共炮点道集上发育周期性的强振幅干扰波,这些噪音会掩盖海底以下及强反射层以下地层的面貌,严重影响多道地震数据的成像效果。为了消除海上多道地震数据中存在的海水间传播的多次波对地震数据的干扰,首先分析浅水多次波在海水间多次震荡的产生机制,采用了τ-P域静校正延迟技术对其进行压制,处理的核心是在τ-P域对周期性多次波模型进行预测,再通过自适应相减以去除地震数据中的多次波。实际资料处理结果表明,方法对海水间震荡的浅水多次波具有很好的压制效果,经过浅水多次波去除后的叠加剖面信噪比得到有效提高,剖面的品质得以提升。     

宽拖多源双传感器拖缆多方位采集与成像技术研究进展

宽拖多源双传感器拖缆多方位采集与成像技术已成功引入商业地震勘探项目,提高了近海底地层和深部地震图像的分辨率。本文详细阐述了这项新型采集和成像技术,总结了其在北海、马来西亚近海以及巴伦支海等海域识别近海底地层和深层目标地质体的应用效果。在采集方面,该方案创新地将双传感器拖缆、宽拖多源、不同长度拖缆排列与新型多方位采集相结合;在成像方面,全波场成像方案则融合了反射层析成像、全波形反演以及分离波场成像等算法。其优势主要包括：① 能够明显减弱粗糙海面反射的影响,拓宽地震频带;② 提高信噪比、空间采样密度、采集效率以及速度模型精度;③ 实现了近偏移距均匀覆盖和经济高效的多方位照明,可对近海底地层以及深部地质目标进行高分辨率成像,尤其适合浅海环境条件,为不同深度地质体的成像提供了一种经济高效的解决方案。     

一种简便的海洋P-SV转换波叠前偏移成像处理方法

在莺歌海盆地,地震模糊区的成像一直是勘探工作中的一大难题,1998年在该地区采集了多波地震资料,通过对P—SC波的处理,在模糊带成像方面取得了较好的处理效果。在对常规P—SV波处理中的偏移技术等存在的特殊问题进行分析的基础上,提出了一种P—SV波叠前偏移处理的方法,该方法将输入道分选成共转换散射点道集（CCSP）,在CCSP道集中,双程旅行时和等效炮栓距之间满足双曲线关系,故而使得常规处理P—P波的Kirchhof叠前偏移在此也可以运用,至于速度分析它也可以运用P—P波的速度分析方式来进行,因此采用该方法简化了转换波的处理,同时也提高了P-SV波的成像效果。     

基于实测数据的全球波候研究

利用近20a(1993—2011年)卫星高度计的实测数据分析了年平均海浪的空间特征及海浪的多年变化趋势。研究结果表明:海浪的大值分布路径与风场的大值分布有明显的一致性,风场是影响海浪空间分布的重要因素。海浪在北太平洋有明显的减小趋势;在东北大西洋有弱的减小趋势,与此相反,西北大西洋的海浪有明显的增加趋势;海浪在印度洋、大西洋的低纬度区域及太平洋东岸的低纬度区域有弱的增加趋势;在30°S～45°S的南太平洋区域增加趋势较强。     

基于时间反转理论的聚焦Lamb波结构损伤成像

从理论和实验上研究了时间反转法在频散和多模式的Lamb波结构健康检测方面的应用.当Lamb波在包含有损伤的板类结构中传播时,损伤的存在表现为一个被动波源.采用分布式传感器网络,基于传递函数的观点,通过推导由损伤这个被动波源产生的时间反转波场幅值的表达式,证实了当观察点位于损伤位置时,时间反转波场的幅值最大.为验证时间反转方法的聚焦效应,提出了一种适合于分布的激励/接收传感器网络的成像方法,该方法可以对损伤定位并近似确定损伤尺寸.结合有限元的实验结果显示了Lamb波检测信号的能量可在损伤处聚焦,表明时间反转     

基于多波束数据的海底地形建模技术

比较了基于多波束数据的几种建模技术,针对多波束数据量大的特点,提出了通过建立空间索引数据块并结合MQS插值方式来构建海底DEM模型。实验结果表明,该技术可实现多波束数据海底地形的建模与实时渲染。     

多波束测深数据出现失真的因果分析

分析了多波束测深系统在外业数据采集和内业数据后处理过程中出现失真的多种因素,列举了几种多波束测量数据失真的图例,并提出避免多波束测量出现失真的建议。     

次重力波对宽刈幅高度计海表面高度观测的影响

次重力波(Infragravity Wave,IGW)是一种频率较低(0.05～0.005 Hz),波长较长(约10 km)的表面重力波。由IGW引起的海表面高度变化会被宽刈幅干涉高度计SWOT(Surface Water and Ocean Topography,SWOT)卫星观测到,因此在使用SWOT观测的海表面高度来反演中尺度、次中尺度大洋环流时,IGW是一种重要的误差来源。根据数值模型模拟的全球IGW时空分布特征,本文以IGW最为活跃的东北太平洋和欧洲西北陆架附近大西洋为研究海域,估算了上述海域由IGW所引起的海表面高度变化,并将计算结果与SWOT Simulator模拟的轨道噪声(±5 cm)比较,首次定量地估算了IGW在SWOT观测海表面高度时的干扰程度。研究表明,IGW所引起的厘米量级的海表面高度变化在SWOT卫星观测海表面流场时是一种重要的,不可忽略的误差来源。在大西洋欧洲西北陆架海域,冬季IGW对海表面高度的贡献可达到SWOT卫星噪声要求水平的25%;然而,对于大陆架狭窄的美国西岸太平洋而言,由岸线产生的IGW将迅速传入深海海域,在广阔的范围内产生显著的"噪声"影响,在SWOT反演海表面流场时由IGW引起的误差将达到SWOT卫星噪声要求水平的15%。     

Hdrosweep DS多波束数据的精细后处理

我们开发了一套名为“MB－SEystem”的新软件包，用来处理和显示由R／V Mau-rice Ewing船采集的Hdrosweep DS多波束数据，这套新软件所包含的工具有：模式化声速剖面；根据声速剖面，利用射线追踪，由声波传播时间计算多波束测深值；对多波速测深值的人工交互和自动编辑；以及运算和显示多波速数据的其它各种工龄，一个模块化的输入／输出库允许MB－system程序存取和运算数据，这些数据可以是任何一种刈幅成图声纳数据格式所支持的数据，它可以收以下设备采集；Hdrosweep DS、“古典式”SeaBeam、SeaBeam2000、SeaBesm2100、H-MR1、Simrad EMl2及其它声纳设备。本文提供了一个利用该软件对最近由R/V Maurice Ewing船采集的Hydrosweep数据进行处理的应用实例。     

ASAR波模式数据反演参数误差与海浪条纹清晰度的相关性分析

欧洲环境卫星-高级合成孔径雷达(EnvironmentalSatellite-AdvancedSyntheticAperture Radar,Envisat-ASAR)波模式数据提供了全球风、浪要素信息,在海浪模式预报与同化方面有重要作用。该数据合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)图像普遍存在海浪条纹清晰度不同的现象,但是否影响数据精度尚无定论。本文通过比较2010年NODC (the National Oceanographic Date Center)浮标观测数据和波模式数据,发现经过官方修正后的海浪参数反而具有更大误差。进而通过对比不同条纹清晰度的SAR图像反演参数误差,揭示了ASAR产品海浪参数与浮标测量值之间的误差与海浪条纹清晰度的关系。结果表明:海浪条纹清晰的SAR图像的主波波长和主波周期的反演误差更小,而条纹不清晰SAR图像的有效波高和风速的反演误差更小。通过分析海浪参数对海浪条纹清晰度的敏感性,证实了有效波高和方位向截断波长对SAR图像条纹清晰度的响应最好,波陡次之,与卫星飞行方位角和入射角无关。因此,在反演和修正SAR波模式数据时,考虑图像的条纹清晰度,将会有效提高反演数据的精度。该研究可为高分三号等卫星的波模式数据波浪要素反演精度的提升提供有价值的参考。     

基于回波时间的多波束测深与声纳数据匹配方法

以多波束精确的水深数据为参照源,采用原始回波时间对多波束测深数据与其同源声纳数据进行匹配,从而获得高精度和高分辨率的海底影像数据,并避免了传统声纳图像处理过程中斜距改正所带来的几何形变。匹配结果采用光照图输出,并与三维水深图、原始声纳图像和CARIS处理后的声纳图像进行比较分析。该方法有效地提高了多波束数据的利用率,增强了对海底地形的探测分辨率。