基于CPML边界条件的水下地质雷达数值模拟

水下的地质雷达探测与常规的地质雷达探测具有显著的不同点。文中对CPML吸收边界条件的公式进行推导,并通过数值模拟对均匀介质以及非均匀介质中吸收边界条件的吸收效果进行了验证,数值模拟的波场快照证明了CPML吸收边界条件在水下的地质雷达数值模拟中具有很好的吸收效果。通过对水平层状介质模型以及倾斜层状介质模型开展数值模拟,并结合实际探测的雷达图像,证明地质雷达对于水下地层的探测能够取得良好的效果;通过对空洞体位于不同深度时的数值模拟,证明了地质雷达对于水下的空洞探测也能对其位置及规模进行较为准确的判断。这为水下地质灾害的探测提供了理论依据及指导。     

FAST APPROXIMATE INVERSION OF MAGNETOTELLURIC(FAIMT) DATA FOR A HORIZONTALLY LAYERED EARTH WITH NEAR-SURFACE INHOMOGENEITIES

IwrRODUcrIONNearsurface2-Dand3-DinhomogeneousdistortionsinMTdatamakeitdimculttointerpretMTdataevenwhentheregionalorbasinstruCturescanbetreatalas1-dfornsionalnyohmann,l975,Weide1t,l975,Wannamakeretal.,l984,LaTormcaetal.,l986,Zhang,l987,TorresWhrdinetal.,l992).Inthelasttwentyyears,2-Dand3-DmodelinghavebeenaanmPlishedbyusingnumricalmethods.Afteranalyringthesefor-wardmodelingresultS,wenowdeariyunderstandthemaorphySica1meCanisrnsasultingfromthesedistortionsofnear6urfaceinhomogeneities(Pa…     

虚拟钻孔控制的三维地质体模型构建方法

在三维地质体模型构建过程中所采用的数据多为钻孔数据,而研究区域内原始钻孔数据通常数量有限且分布不均,难以构建出既能够准确地反映研究区域地质构造,又具有良好可视化效果的三维地质体模型。针对此问题,本文对虚拟钻孔概念进行延伸,提出了用于三维地质体建模不同阶段的三种虚拟钻孔概念,并基于此设计了一种虚拟钻孔控制的三维地质体模型构建方法。首先,根据原始钻孔数据空间分布特征,自适应地确定插值点位,并采用克里金插值算法构建插值加密虚拟钻孔;其次,根据尖灭规则构建尖灭处理虚拟钻孔,采用改进的自适应蝴蝶细分算法构建细分光滑虚拟钻孔;最后,利用原始钻孔、插值加密虚拟钻孔、尖灭处理虚拟钻孔,以及细分光滑虚拟钻孔构建研究区域内符合地统计学规律且具有C¹几何连续性,可视化效果良好的三维地质体模型。与将虚拟钻孔作为专家知识补充手段的传统建模方法不同,该建模方法将虚拟钻孔引入三维地质体构建的各个环节中作为核心的算法中间单元,有效简化了建模算法的实现过程,确保了算法的稳定性与高效性。     

Bostick反演法误差修正

对于水平2层均匀介质模型,为提高Bostick反演法精度,推导希尔伯特变换近似所造成的误差公式,给出误差的数值计算方法,得到修正后的Bostick反演公式。对比2种方法反演结果发现,修正后的Bostick反演法能够更好地反映分界面及第2层介质的电阻率。     

基于包络检波和STFT谱分析的探地雷达土壤分层信息识别

土壤分层信息,特别是表土层结构,对土地生产力具有重要影响,是评价土壤质量的一个重要指标。为了快速、准确地获取土壤分层信息,本文利用探地雷达对分层土壤进行了回波信号采集,并分别在时域和频域分析土壤层位置和层厚信息。首先在信号预处理的基础上,借助包络检波方法确定在土壤分层界面在时域上的位置;然后获取电磁波速度,得到土壤分层厚度。考虑到土壤介电常数与电磁波在土壤中传播速度的相关性,采用短时傅里叶变换方法（Short-time Fourier Transform,STFT）获取各土壤层时频域特征值,并利用回归分析建立特征值与介电常数之间的数学关系,实现对各土壤层的介电常数估算,从而计算出电磁波传播速度,进而确定土壤各层厚度。为验证算法的有效性,分别对理想模拟实验环境和农田环境进行了探地雷达实验,结果表明利用包络检波对探地雷达回波信息进行分析,土壤层检出率达到94.5%,借助STFT谱分析进行探地雷达回波速度估计,对于70 cm深度以上土层厚度计算误差大都保持在10%以下,但随着土壤深度的增加,误差变大。总体来说,本方法能有效识别浅层土壤的分层信息,可应用于实际生产中耕层厚度的估测。     

深源远震波形反演介质层状结构

在远场正演计算的基础上，运用３０°～９０°的四个不同深源远震记录波形，通过试错法选取台站下方的结构，借助波场反向重建算法，反演确定宜昌台站下方的速度结构。这一算法的实现有助于提高用试错法所得结果的可靠性和精确度，对于利用天然地震资料研究地球深部构造有一定的实用价值。     

重力异常反映的郯庐带中南段构造边界与应力场

为解决传统基于重力场数据一阶导数定义的总水平导数和解析信号振幅存在无法均衡深浅异常振幅的问题,应用重力全张量梯度数据,提出改进的倾斜导数地质体边界识别方法NTD_M。经模型验证,NTD_M在收敛性、抑噪性和边界识别精度方面均有提升。利用NTD_M将郯庐带中南段及邻区划分为14个边界较为清晰的构造单元,借助垂线偏差数据对郯庐带中南段的构造应力场和壳幔密度差进行反演。结果显示,二者在水平方向上存在显著差异,在空间上显著相关,构造应力最大差异值约为16 MPa,壳幔密度差约为0.2 g/cm³,构造应力等值线密集处与构造单元划分的边界以及地震分布情况对应较好。郯庐带中段最大主应力方向为NEE-EW,南段主应力方向以EW-NWW为主,总体呈EW向,与震源机制解、地应力测量和GPS反演结果具有较好的一致性。     

Application of gravity inversion focused in Changbai Mountain

Focusing inversion is accomplished by the iterative of abnormal source to make the image gradually focused. It can better reflect the underground geological geometry and physical parameters. The model experiments in the study show that gravity focusing inversion allows inversion image stabilization and polymerization, which solves the multiple solutions and instability of inversion and so on. The method is applied to measured gravity data processing of certain region of Changbai Mountain, compared to Euler deconvolution, the results show that the method for determining the horizontal position and depth of underground anomalies has good efforts.     

TSP隧道地震预报空洞模型的数值模拟研究

采用有限元方法模拟隧道地震波场,采用波场快照与时间记录相结合的方法,研究空洞对隧道地震波场传播的影响,并对含空洞模型的时间记录进行处理,得到数值模型的速度云图和反射层位图。经数据处理表明,采用TSPwin设定默认值处理得到的速度云图与模型设定的空洞位置比较一致,在提取反射层位图上,空洞反射层呈现条带状特征,需要结合速度云图来确定空洞位置,且P波预报的准确性相对较高。对TSP系统的抗噪性进行研究,表明其具有良好的抗噪性能。最后通过对工程实例的处理,验证了数值模拟所得的结论。     

利用SH横波反射资料中的勒夫面波反演浅部横波速度结构

由于勒夫波速度与纵波速度无关,勒夫波多道分析方法具有频散曲线简单、能量清晰、反演过程中未知参数少、对初始模型依赖小、反演结果稳定、分辨率高等特点。实验结果表明,利用浅层SH横波反射地震数据中的勒夫面波信息,反演得到近地表横波速度结构,在浅层地质构造、断层位置、上断点埋深等方面与浅层SH横波反射地震剖面以及地质钻孔数据吻合较好。该方法可为地下构造解释提供更多依据,提高探测成果的可靠性。     

基于GNSS及探空仪数据的大气折射指数反演新方法

提出一种综合GNSS及探空仪数据的对流层折射指数剖面反演模型新方法,利用GNSS观测数据直接采用参数估计计算测站高精度ZTD（zenith troposphere delay）值,结合探空数据构建测站上空折射指数分层剖面反演模型。通过BJFS（北京站）、WUHN（武汉站）、WIND（Windhoek站）和DARW（Darwin站）的实测数据进行相应计算与验证。结果表明,该反演模型与基于探空数据的反演模型精度相当,二者均优于Hopfield模型。同时该方法计算简便,且在模型建立后可以大大减少探空仪观测。     

地震勘探全波形反演的应用与发展分析

本文首先对20世纪80年代发展起来的全波形反演应用及其在勘探地球物理领域的发展进行了分析;其次,面对定量化、精细化的地震勘探要求,提出了将地震勘探全波形反演与其他数据处理环节或处理技术相结合的研究设想,并展望了全波形反演的发展趋势;最后,论述了全波形反演研究中地震波场数值模拟、反演初始速度模型获取、目标函数形式选择、寻优算法启用及各向异性介质中的应用等关键问题,并总结了通过Laplace域的全波形反演获取反演初始速度模型、结合射线追踪并充分发挥并行计算之于波动方程方法来模拟地震波场的巨大优势,及灵活选用反演目标函数形式和寻优算法更新速度模型参数来加快全波形反演方法的实用化进程。     

Rock physics and seismic modeling of shale reservoirs with horizontal fractures

The presence of horizontal fractures enhances seismic anisotropy of shales.Calculation based on the effective medium theory indicates that horizontal fractures have little effects on velocities along the direction pa-rallel to fractures,but can significantly reduce velocities along the direction normal to fractures.Seismic respon-ses of shales with horizontal fractures are calculated based on the reflector model and the anisotropic propagator matrix method,in which the reflections are a combination of the contrast in impedance due to the variations in fracture density,anisotropic propagation of waves within the shales,and the tuning and interferences associated with layer thickness.Calculated results indicate that seismic reflections are sensitive to reservoir layer thickness and fracture density.Anisotropic propagation alters amplitudes and phases of reflections.It corresponds to high-er reflection amplitudes for the case of surrounding sandstone with higher velocity because the increase in frac-ture density increases the contrast in impedance between the shale and sandstone.In contrast,the surrounding sandstone with lower velocity corresponds to lower reflection amplitudes for the increase in fracture density.     

水平定向钻隧道地质勘察孔岩屑运移与地层相关性研究

为准确反演勘察孔地层岩性信息、提高岩屑反演勘察孔地层岩性的准确性,依托某隧道水平定向钻地质勘察项目,开展了水平定向钻隧道地质勘察孔岩屑运移与地层相关性研究。研究结果表明：依据岩屑运移速度、费祥俊临界流速理论和Larsen最小返速理论对现场岩屑运移形式的分析,推知不同围岩岩屑颗粒在水平定向钻孔环空内的运移形式以推移为主,少部分悬移,且存在少量岩屑床;在水平定向钻勘察工程现场,钻头处产生的地层岩屑最先以悬浮运移状态随泥浆返出;基于物料输送相关理论分析岩屑颗粒自由悬浮和运动方程,建立了水平定向钻勘察孔岩屑悬移运移模型;依托现场碳质板岩和石英片岩相关参数进行了岩屑运移与地层相关性分析,分别得出完整地层和断层破碎带的岩屑运移孔壁阻力系数,且断裂带处岩屑运移孔壁阻力系数约为非断裂带处的2.72倍;得出不同直径钻杆工作范围内的钻孔环空岩屑最终悬浮运移速度,建立了岩屑运移与地层的关联分析计算模型。研究结果为准确反演勘察孔地层岩性信息,以及后续隧道的顺利施工提供了理论和数据支持。     

Wavelet packet envelope multi-scale full waveform inversion

Full waveform inversion ( FWI) is an effective tool for constructing high resolution velocity models, but it is affected by a local minima problem.Without long offsets and low frequency data, it is difficult to apply the conventional multi-scale FWI to actual seismic data.In this study, the large offset and low frequency infor-mation are provided by the method of wavelet packet envelope for the conventional FWI.The gradient can be computed efficiently with the adjoint state method without any additional computational cost.Marmousi synthetic data is used to illustrate that, compared with Hilbert envelope-based FWI, wavelet packet envelope FWI can provide an adequately accurate model for the conventional FWI approach even when the initial model is far from the true model and the low-frequency data are missing.     

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PROCESSING AND INTERPRETATION OF DATA FROM A SONOBUOY REFRACTION SEISMIC SECTION IN THE EAST CHINA SEA SHELF MARGINALRIDGE

INTRODUCTIONThemannerefraCtionseisAncmehodisirnP0Ftantf0rstudyofmarinecrustandregionalgeo1ogicalteCtonics.Mufauchi(1968),Leyden(l973),Ludwig(l973),JinXianglongetal.(l986)reportedsonobu0yreffoCtionseisAncrmurernentSintheEesandtheOkinawaTroughregion,studiedthetaltatarysequenceandthickness0fthebasernent,andcomPataltheveoCityugeoftheuppercrustallayers.beetal.(l98O)werethefustto0btainaMohodepthofl5kminthecentralaxisoftheOkinawaTroughbyusingtwo-shipreffoCtionseisAncrneh0ds.Usingl8ocanb…     

基于压缩感知原理的L1范数AVO反演算法

基于压缩感知稀疏信号采样与重构理论,利用AVO反演方法将传统的L2范数改变为L1范数,反演地下地层在L1范数下的稀疏脉冲反射系数。反演得到的稀疏尖峰将局部地下结构通过有限数量的层状结构的叠加来表示,能够提高纵向精度,与传统的AVO反演算法相比提高了薄层的反演效果且具有一定的抗噪性。数值模型及实际数据的结果表明,基于压缩感知原理的L1范数AVO反演方法更加准确、分辨率更高。     

Application of constrained sparse spike inversion in reservoir predication:a case study of Oriente Basin in South America

In the conditions of low Signal-to-Noise Ratio(SNR) of seismic data and a small quality of log information,the consequences of seismic interpretation through the impedance inversion of seismic data could be more precise. Constrained sparse spike inversion(CSSI) has advantage in oil and gas reservoir predication because it does not rely on the original model. By analyzing the specific algorithm of CSSI,the accuracy of inversion is controlled. Oriente Basin in South America has the low amplitude in geological...     

重力数据约束的二维地震层析成像在台湾海峡南部的应用

地震-重力联合反演可以降低多解性,针对大勘探范围内岩石波速-密度关系存在较大散布的问题,引入交叉梯度结构约束构建统一的目标函数是一种有效的解决方案。利用台湾海峡南部HX-13测线进行验证:由于火成岩侵入体的存在,部分区域难以拾取可靠的地震初至,常规的走时反演无法准确恢复基底面的形态。搜集研究区的船测重力资料,根据地震地质条件和数据特点设置合适的反演参数,实现基于物性和结构双重约束的重力-地震联合反演。由对反演结果的分析和解释可以看出,该方法可在很大程度上弥补地震数据不完备的缺陷,使反演过程稳定,并提高模型的可靠性。