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     

地震折射波法在郑州市西区浅层勘探中的应用

在城市活断层勘探中,对于面波干扰大、地震反射波法难以开展工作的区域,可尝试利用地震折射波法进行探测,并对折射波法探测的原始记录采用时间项、差异时距曲线和有限差分成像等方法进行综合计算、分析,以探索折射波法在城市活断层勘探中的应用成效。文中针对郑州市须水断层西段浅层地震折射波法勘探记录,利用时间项、差异时距曲线和有限差分成像等计算方法,获取剖面速度结构与界面构造;综合震相特征、计算结果等资料确定主要地层的界面深度和构造特征,3种方法都取得了相近的结论。后又通过在测线上4个钻孔资料的验证,认为3种方法的计算结果与钻孔资料相吻合,说明折射波法勘探在城市活断层探测中的应用是可行的     

地震资料处理中小波函数的选取研究

本文给出了常见地震子波的一个模拟公式，可以很好地模拟零相位及混合相位子波，在一定意义上也可以近似模拟最大相位及最小相位子波．模拟出的子波加上适当的修正项后满足允许条件，可用作小波函数．与Ｍｏｒｌｅｔ小波类似，在实际应用中这些修正项在一定条件下可以略去，文中对Ｍｏｒｌｅｔ小波作了改造，使其能更好地适应于地震资料处理．研究了反射波能量及噪声等干扰波在时间－尺度域的分布特征与所选基本小波的关系．提出用地震子波（或与地震子波相近的函数）作为基本小波，对地震资料进行去噪及分频解释的方法．最后用实例证明方法的有效性．     

折射波地震记录叠加成像方法研究

多次覆盖折射波地震勘探是用来追踪反射波成像质量较差地区的地质构造或用于追踪深层基底形态及研究基岩面的一种勘探方法.基于折射波理论，用折射地震记录中的折射波对地下折射界面进行成像，应用共深度折射面元叠加成像理论方法，给出用共深度折射面元叠加成像技术对地下折射界面进行成像的速度分析与动校正计算方法，提出一种适用于折射波发育探区的共深度折射点叠加成像方法，最后以模型和实际例子说明方法的正确性和实用性.     

加拿大Sudbury地区地壳结构特征──AGT（1992）地震折射波资料初步解释

根据1992年加拿大岩石圈组织的Abitibi－GrenvilleTransect（AGT）实验计划中的高精度地震折射波资料的处理与解释,讨论了Sudbury地区的地壳结构特征对2条纵剖面及2条扇形剖面的地震折射波数据做了正反演计算．此外,应用层析成像技术对地震资料进行了处理根据数值计算结果,明确了该区Moho界面的变化形态并发现了Sudbury结构下部透镜状高速异常体的存在．     

宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.     

利用直达波提取地震子波进行相关滤波

利用可控震源进行地震勘探时,通常都需要进行相关滤波,相关滤波结果的好坏取决于所选取的子波与有效反射波的相关性.海洋地震勘探常用的电火花震源激发能量通常可以调控,理论上,同一激发能量产生的震源子波应当是一致的,因此可以仿效可控震源资料的处理手段,对单道地震资料进行相关处理.但在复杂多变的海洋环境下,震源参数也要随勘探条件的变化而改变,采用理论计算或实验环境下获得的子波模型进行相关滤波往往难以达到预期的效果,需要寻找与实际勘探中激发的地震波相似度更高的地震子波.单道地震记录中直达波的能量较强,波形畸变较小,与震源子波较为接近.本文建立了一种利用直达波提取地震子波的方法,并应用到实际资料.实际资料的地震子波提取和相关滤波处理结果显示,利用直达波提取地震子波进行相关滤波能够有效地压制干扰波、突出有效波,提高了地震记录的信噪比.需要注意的是:1)提取子波的过程中要降低环境因素的影响,可利用统计平均的方法来实现;2)相关滤波时要根据实际处理效果的改善程度选择相关子波长度.     

地震勘探研究速度剖面的新途径

现代地震勘探通常借助于声波地震测井(井口附近的震源)、垂直地震剖面、反射波和折射波方法,来研究垂直和近垂直方向的速度分布,而钻孔速度测量的结果又经常用作解释地表长剖面的观测资料(这种类推的可行性并没有进行论证)。近来已经积累了大量的实验资料,证明地质体在横向存在强烈的不均匀性。石油矿产储区勘探的成功与否,在很大程     

汶川地震断裂带东北端浅部结构的人工地震探测

结合汶川地震断裂带动态监测,利用快速响应探测系统,开展了断层带浅部结构人工地震探测.针对地震断裂带动态监测条件下的复杂波场和低信噪比的情况,在f-k波场分离的基础上,分别利用了折射波共中心点成像、面波速度反演、反射波叠加成像方法,进行了浅层断层和构造成像处理,并对处理结果进行了综合解释,给出了断裂带浅部断层分布和速度特征.为汶川地震龙门山断裂带东北端动态监测提供了基础结构信息,所发展的断裂带快速响应探测技术对于地震应急动态监测具有重要意义.     

利用零偏移距VSP资料在小波域计算介质Q值

讨论了地震子波为一般零相位子波情况下,利用零偏移距垂直地震剖面(VSP)资料在时-频域计算Q值方法．以Morlet小波为基本小波,基于单程波传播理论, 在地震子波为一般的零相位子波情况下,推导出了在时-频域计算Q值的公式．通过对横坐标作恰当的非线性变换后,该公式在形式上与地震子波为脉冲时的计算公式类似．文中采用VSP正演记录,验证了本文提出的方法的正确性．文中还讨论了在时-频域恰当地选择有效频带,降低反射波对Q值计算结果影响的方法．     

利用地震面波频散重建川滇地区壳幔S波速度

利用适配滤波频时分析技术分析覆盖川滇地区的长周期面波记录,计算了周期10~100 s内的面波群速度频散,对研究区进行划分尺度大小1.5°×1.5°分格后,采用射线追踪方法求取各分段射线的长度和时间,得到各个格子的纯路径频散.继而采用阻尼最小二乘法求解,反演得到该研究区壳幔S波速度分布.研究结果表明,川滇地区表现出地壳增厚和缩短,在地壳和上地幔顶部,川滇菱形块体内部与其外部相比,虽然存在局部速度负异常,总体上呈相对高速,其周边的走滑断裂带呈现深至上地幔顶部的负速度异常,这有助于地壳块体沿断裂的侧向挤出;此外,云南西部和四川西部壳内和上地幔高导层的存在被认为是与部分熔融的物质或与滑脱构造相关联;从纬向剖面和经向剖面可以得到四川盆地莫霍面平均深度大约为45 km,云南地区莫霍面深度南北方向不一致,云南地区最北端深度达到49 km,南端莫霍面深度大约为36 km,这说明不同构造块体在构造运动过程中受到影响的程度不同.     

云南思茅—中甸地震剖面的地壳结构

云南思茅—中甸宽角反射/折射地震剖面切割松潘—甘孜、扬子和华南三个构造单元的部分区域. 我们利用初至波和壳内反射波走时层析成像获得地壳纵波速度结构. 在获得新的地壳速度结构模型基础上，利用地震散射成像思想和低叠加次数的叠前深度偏移方法重建了研究区的地壳、上地幔反射结构. 综合分析研究区地壳P波速度模型和壳内地震反射剖面发现：沿测线从北至南地壳厚度从约50 km减薄至35 km左右，地壳厚度的减薄量主要体现在下地壳，剖面北段下地壳厚度约为30 km，剖面南段下地壳厚度仅为15 km左右；上地幔顶部局部位置P波速度值偏低，一般为76～78 km/s，反映出云南地区是典型的构造活动区的特点.剖面沿线地壳内地震反射发育，其中莫霍强反射出现在景云桥下方；在景云桥弧形断裂带8～10 km深处出现宽约50 km的强反射带.     

用遗传有限单元法反演川滇下地壳流动对上地壳的拖曳作用

利用震源机制解和地质调查资料,运用伪三维遗传有限单元法反演了中国川滇部分地区（96°E～104°E, 22°N～30°N）受到的边界作用和该地区底部所受的剪切作用力. 对反演方法进行了讨论,获得了稳定的反演结果. 结果显示,该区川滇菱形块体上地壳底部受下地壳南南东向剪切力,与GPS反映的现今地块运动方向大体一致;而研究区域其他地区底部没有受到统一显著的剪切力作用. 结合该地区的研究资料,初步认为青藏高原物质受挤压向东和东南运动过程中,下地壳物质比上地壳更易于流动,从而对川滇菱形块体上地壳有拖曳作用. 从应力场反演的模型位移与GPS实测的现今位移资料也大体吻合,反映结果有合理的物理意义.     

Coupling characteristics of stress and strain at different layers of different sub-regions in Yunnan and its adjacent areas

In this paper,we collect 6 361 waveform data to calculate the shear wave splitting parameters from a regionalseismic network of 22 digital stations in Yunnan and its adjacent area from July 1999 to June 2005.By using thecross-correlation method,64 splitting events of 16 stations are processed.We also collect the splitting results ofeight earthquake sequences to present the characteristics of shear wave splitting in Yunnan and its adjacent areas.The orientations of maximum principal compressive stress of three sub-regions in this area are derived from theCMT focal mechanism solutions of 43 moderate-strong earthquakes provided by Harvard University by the P axisazimuth-averaging method.The principal strain rate at each observatory is deduced from the observations ofCrustal Movement Observation Network of China during the period from 1999 to 2004.In addition,the data of Pnaniso-tropy and SKS splitting of Yunnan and its adjacent areas are also collected.We have discovered from thisstudy that the continental lithosphere,as a main seismogenic environment for strong earthquake,can be dividedinto blocks laterally;the mechanical behavior of lithosphere varies with depth and can be divided into differentlayers in the vertical orientation;the information of crustal deformation obtained from GPS might be affected bythe type of blocks,since there are different types of active blocks in Yunnan and its adjacent areas;the shear wavesplitting in this region might be affected mainly by the upper crust or even the surface tectonics.     

云南及邻区应力应变场分区耦合特性初步研究

利用云南及邻区遥测台网记录到的6 361条近震数据，采用互相关系数法计算16个台站共64条S波分裂事件，同时收集了8个序列的S波分裂研究结果，初步给出了云南及邻区横波分裂的分布特征；应用哈佛大学给出的43个中强震震源机制解，利用其P轴方位角平均结果，给出了云南及邻区3个主要分区地壳应力场的最大主压应力方位；根据ldquo;中国地壳运动观测网络rdquo;基本网1999——2004年的观测资料，按观测点给出了云南及邻区的主应变率分布；此外，还搜集到云南及邻区的SKS分裂结果和Pn波各向异性资料.通过研究发现: ① 作为强震孕育主体环境的大陆岩石圈在横向上具有明显的分块特点 ② 大陆岩石圈的力学行为随深度而变化，具有明显的分层特性；③云南及邻区所含的各活动地块可能具有不同类型，GPS所反映的地壳变形信息可能受到块体类型控制；④云南及邻区的地壳S波分裂可能受其上地壳甚至地表构造影响较大.      

用转换函数方法研究腾冲—临沧地区地壳结构

根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料,应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲－临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果说明,研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显,由此得出该区地壳厚度在40 km左右、并具有从南向北增厚趋势.一个普遍的现象是,在腾冲-宝山地块下地壳存在明显的低速带,低速带的厚度在10～20 km间.研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂.这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据,为探讨印-藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义.     

Crustal structure in Xiaojiang fault zone and its vicinity

Based on the integrative interpretation of travel-time data and amplitude information obtained from the deep seismic sounding experiment on the Chuxiong-Luoping profile,eastern Yunnan province,carried out in January of 2005,we present a 2-D P wave velocity structure along the profile. The crustal structure shows remarkable contrasts between the two sides of the Xiaojiang fault zone,although the whole profile is situated within the Yangtze platform. The average P wave velocities of the crust on the west and ...     

川滇地区速度结构的区域地震波形反演研究

利用云南数字地震台网的区域地震波形资料,对川滇地区的地壳上地幔速度结构进行了初步研究. 结果表明,川滇地区上地幔顶部P波速度较小,约78 km/s,P波速度在上地幔表现为较小的正速度梯度,S波在100～160 km深度范围内表现为弱低速层. 对于较短的观测路径,不同路径的平均P波和S波速度存在明显的横向变化. 与川滇菱形块体内部的速度结构不同,在块体边界附近可以观测到比较明显的上地壳低速层,我们认为它可能与块体边界的断裂带有关;川滇菱形块体内部存在的下地壳低速层,有利于块体向南滑动,而中上地壳没有明显低速结构,可能表明川滇菱形块体向南滑动的解耦深度至少在下地壳. 根据不同路径的反演结果,给出了云南中部地区地壳内部的平均速度结构.     

3-D Velocity Structure of the Middle and Upper Crust in the Yunnan Region,China

Using short-period (1–18 s) surface wave data recorded by 23 stations of the Yunnan Digital Seismic Network of China we determined phase velocities of the fundamental Rayleigh wave along 209 paths by the two-station narrowband filtering and cross-correlation method, followed by an inversion for phase velocity distributions at various periods using the Ditmar-Yanovskaya method. We then obtained a 3-D S-wave velocity structure of the middle and upper crust in the Yunnan region using the genetic algorithm. The results show strong lateral variation of phase velocity in the region. The short-period phase velocity variation is closely related to thickness variation of sedimentary layer in the shallow crust. Within the depth range of 26–30 km, the S-wave velocity in the Sichuan-Yunnan rhombic block is lower than in the surrounding areas. Most large earthquakes of M > 6.0 in Yunnan occurred in the transition zones between low and high velocities.     

云南遮放-宾川和孟连-马龙宽角地震剖面的层析成像研究

依据有限差分反演和射线反演的方法,利用走时、振幅比和重力布格异常数据对云南地区遮放—宾川和孟连—马龙宽角地震剖面的地壳上地幔结构进行层析成像研究. 遮放—宾川测线地壳厚度为35～46km,孟连—马龙测线地壳厚度33～44.5km. 局部位置上地幔顶部P波速度值偏低,速度值变化范围大,反映出云南地区是典型的构造活动区的特点. 地壳上地幔结构存在一定程度的深浅构造一致性,意味着浅部物质活动存在深部背景. 遮放—宾川剖面速度结构显示地表怒江断裂东侧存在贯穿地壳的大规模低速异常,可能与深部物质上涌活动有关. 遮放—宾川线和孟连—马龙线速度结构显示作为一级构造单元分界线的红河断裂是超壳断裂,怒江断裂深及上地幔. 而昌宁—双江断裂显示为低角度铲式断层,意味着该断裂切割并不深. 云南地区强震的发生往往与延伸到上地幔的深大断裂有关,且一些浅源地震经常位于中上地壳深大断裂与其他断裂的交汇部位、高速块体与低速块体接触带上速度等值线弯曲的位置. 推测这样的位置有利于能量和区域应力的积累.