地震层析成象

地震层析成象(Seismic tomography)是用地震波描述地球内部复杂的、不均匀的速度和/或衰减结构之图象的技术,它可以使用天然震源(地震)和人工震源(爆破和振动)的地震波。“Tomography”一词为医学家所创,来源于“tomograph”(即“切片图”)——一种受检病人身体某部分的高分辨率二维X射线图象。若干相邻切片图叠加在一起即可得到病体的三维图象,以辨认肿瘤或其它病变。地震层析成象与医学的层析成象有很强的相似性,二者都有来自多源的大量交叉射线从不同方向穿透物体,并被一组接收器所接收。就目前的技术发展水平,地震层析成象是用波速的变化来产生物体的图象,而医学层析成象(或称之为计算机辅助层面成象,或CT扫描)则是由X射线衰减的变化得到的。     

井间电阻率层析成象的某些进展

用有限元法作电阻率层析成象的核心问题是Ｊａｃｏｂｉ矩阵的求取和反演成象算法的研究。本文主要论述了这两方面的最新进展，即求取Ｊａｃｏｂｉ矩阵的格林函数法，用于反演成象计算的平滑度约束反演。文中通过理论模型的成象计算，比较了两种反演算法的成象效果。     

地震层析成象技术

根据岩石圈板块构造的概念,有15块刚性板块沿着这些板块的下伏地幔移动。这便导致地壳不断改变面貌——大陆轮廓改变,形成山脉,扩大和“封闭”海洋。地幔物质对流是产生这种运动的原因。但是,为什么物质会由地球内部上升?相撞板块今后的命运如何?对这些问题,“经典”的地球物理学目前还不能作出回答。然而,在这方面,近年来已经取得进     

全球地震层析成象

第一份IRIS提议写于12年前,当时,在地球科学界,地震层析成象还是有争议的工具。只是最近几年才越来越清楚,早期的三维模型给出的地幔中地震速率长波长模式的影象是正确的。与诸如大地水准面、板块运动、岩石学、地球化学和地磁学方面的其他规模地球物理信息相关的关系表明波谱的这部分在解释行星尺度的运动过程时可能特别重要。这并非意味区域尺度的研究不同样重要。例如,对板块的沉降或落基山前缘的特征进行成象时,全球规模的分辨率绝不能利用临时密集布设流动地震仪所达到的分辨率同日而语。所要做的就是通过网点的局部加密,把这两种方法结合起来,努力做好这些,可能代表将来最有前途的发展。全球地震台网(GSN)和大陆岩石层地震台阵(PASSCAL)作为IRIS的两个组成部分都将在这方面作出贡献。下面我们将在4个方面对层析成象的成果对整个深部范围:从地壳到内核进行简要的综述,只有一个例外,其余结果不仅根据来自IRIS GSN台站记录的数据,而且根据其他数字地震台网联合会(FDSN)台网:GEOSCOPE,CDSN,MedNet记录的数据得到的。显然,这些台站的存在正改变着地震学研究方式。     

井间声波透视法层析成象处理程序系统

本文简述了井间声波透视法之理论，对ＡＲＴ法与ＳＩＲＴ法进行了解释，介绍了笔者所作的对介质成像的Ｆｏｒｔｒａｎ计算程序系统，列出其程序设计思路框图。     

井间电阻率层析成象的几个问题研究

井间电阻率层析成象是一种较新的高精度电法勘探方法，尚有许多问题需要探讨。本文针对平滑度约束反演算法，研究了平滑因子及迭代次数对成象结果的影响，给出了约束条件的施加方法。     

地震层析成象的-变换

由Radon变换出发给出了地震走时问题的——变换.定义模型坐标(x,z)与震源位置()和射线斜率()间的线性关系为x=+z.文中给出了-正反变换的理论公式,并分析了-变换与富氏变换的关系。理论表明,连续函数的-变换可得到走时反演问题的唯一解。 在地震学非完全层析成象中,欲提高图象质量必须压制假频和提高分辨.作者对重建图象的分辨进行了详细讨论,最后通过数值模拟讨论了观测系统和滤波处理的影响。     

中国大陆及其邻近地区的地震层析成象

本文利用中国地震台网及ISC提供的区域地震和远震的P波走时数据,重建了中国大陆及其邻近地区的三维速度图象。 主要结果是:1.本文给出的速度图象揭示了中国大陆及其邻近地区的地壳和上地幔速度存在明显的横向不均匀性,这种不均匀性甚至在下地幔的1100km深度还依然存在。上地幔的速度图象同地表已知的地质构造特征的相关性可以追踪到110km,从220km以下很难找到它们之间的明显关系。2.45^-0km和45⁺⁰km深度处的速度图象明显地表示出中国大陆的地壳厚度可以102.5°E附近为界分为两部分:其东部地壳薄,厚度都小于45km;西部有一条自若尔盖-松潘（34°N,102.5°E附近）向西北沿38°N往西至塔里木盆地南缘的分界线;其南部除滇西南之外,整个青藏高原的地壳厚度都大于45km;其北部除天山山脉之外,地壳厚度一般不大于45km.3.110km深度处的速度图象表明,速度异常呈块状分布。同中国大地构造分区略图比较之后发现,其中,扬子准地台和塔里木地台对应于高速区,中朝准地台则大都表现为低速异常;华南褶皱系为低速区,青藏地块南缘喜马拉雅和冈底斯念青唐古拉褶皱系则表现为高速异常。4.220km深度处的速度图象表明,中国大陆相当多的地区软流层有明显的显示。5.同45_⁰km和45⁺⁰km的速度图象一样,400km和600km的速度图     

中国大陆及其邻近地区的地震层析成象

本文利用中国地震台网及ISC提供的区域地震和远震的P波走时数据,重建了中国大陆及其邻近地区的三维速度图象。 主要结果是:1.本文给出的速度图象揭示了中国大陆及其邻近地区的地壳和上地幔速度存在明显的横向不均匀性,这种不均匀性甚至在下地幔的1100km深度还依然存在。上地幔的速度图象同地表已知的地质构造特征的相关性可以追踪到110km,从220km以下很难找到它们之间的明显关系。2.45-0km和45+0km深度处的速度图象明显地表示出中国大陆的地壳厚度可以102.5°E附近为界分为两部分:其东部地壳薄,厚度都小于45km;西部有一条自若尔盖—松潘（34°N,102.5°E附近）向西北沿38°N往西至塔里木盆地南缘的分界线;其南部除滇西南之外,整个青藏高原的地壳厚度都大于45km;其北部除天山山脉之外,地壳厚度一般不大于45km.3.110km深度处的速度图象表明,速度异常呈块状分布。同中国大地构造分区略图比较之后发现,其中,扬子准地台和塔里木地台对应于高速区,中朝准地台则大都表现为低速异常;华南褶皱系为低速区,青藏地块南缘喜马拉雅和冈底斯念青唐古拉褶皱系则表现为高速异常。4.220km深度处的速度图象表明,中国大陆相当多的地区软流层有明显的显示。5.同450km和45+0km的速度图象一样,400km和600km的速度图     

物理模型的井间地震数据的卷积反投影成象

作为地下界面成象方法的井间地震层析成象的发展因缺乏真实资料而受到很大限制。对于深度超过数百米的钻井,井间地震资料采集技术尚欠发展,且花费昂贵。超声地震模拟系统的运用部分地弥补了这种数据的不足。由实验室的物理模型获得的超声数据,能够有效地检验井间成象软件。特别地,超声数据已被用于验证井间成象的卷积反投影算法的有效性。结果表明,此算法对噪声的敏感性不及SIRT法,计算上亦更有效。     

应用地震层析成象技术研究深部速度结构

罗马尼亚Ｖａｎｃｅａ地震区是大陆上发生与板块磁撞和削减有关的中深部地震活动的地区之一。本文介绍了应用地震层析成象方法研究该地区深部速度结构成果。在研究中使用了地方和区域地震所记录的４３３个浅源和中部地震的到时资料反演求解深至２００ｋｍ的三维速度结构,在走时和射线路径的计算中利用了有效的三维射线跟踪技术,在反演中采用ＬＳＱＲ算法,高分辨率的地震层析图象揭示了速度结构的广泛不均匀性,结果表明,地震层析     

二维地震折射层析成象

本文提出了由地震折射波初至走时确定二维速度结构的一种迭代层析成象反演方法。该方法适宜源检距密于常规剖面的折射剖面,反演方法基于线性化问题的迭代解,可用来确定连续变化的速度和亚水平(Subhorizontal)介面的几何形状。每次迭代中,都用试射法,进行两点射线追踪以构成线性方程组。速度场用速度梯度为常数的三角单元的速度来确定,射线路径可解析计算。根据正问题的各别的线性化公式,考虑了两种不同的反演方法。用线性化走时-速度雅可比行列武反演比用类似于普通级数展开法的慢度公式得到的结果要好。有关分辨率的实例表明,由于射线几何特性、分辨率随深度而下降,引起了水平模糊以及源-     

用地震层析成象法如何更好地分辨深部地震板块

本文对西北太平洋岛弧下面和达-贝尼奥夫带(wadati-Benioff)周围的三维P波和S波的速度层析成象图进行了分析。对图象的分辨率和误差的估计结果表明,与消减带密切相关的高速异常确实客观存在,且可以分辨出来。这种高速异常带象上地幔的大多数板块一样,随着深度的加深变得弯曲、扩展。当板块延伸到上地幔底部时,表现出“舌进”(fingering),包括板块断裂和小角度扩张。日本板块和Izu-Bonin海沟的“舌进”都有一种伸平的趋势,而在部分千岛海沟下面则发现板块有可能向下延伸。     

埋藏于地下的混凝土物体的地震层析成象

本文给出了一种代数重建技术在地下速度异常的地震层析成象中的野外应用.我们介绍了三维混凝土模型的结构和通过模型的走时资料的采集和处理.应用代数重建枝术和先验知识给出了资料的图象重建,并且与真实的模型进行了比较.重建结果表明:取得精确的资料是最签本的,因为我们证明相当小的走时误差可以很严重地影响重建结果,同时还证明:射线路径效应对分析来说是一个非常重要的限制因素.     

曲线Radon反投影重建及在地震层析成象中的应用

本文提出了任意曲线Radon 反投影离散重建方法及最小二乘法曲线Radon 反投影重建公式。讨论了这种方法在地震层析成象中的应用。     

绕射层析和多源全息在地震成象中的应用

地震层析正作为确定地下构造的一种成象方法出现了。当视角覆盖有限,并且介质的不均匀性尺度和波长相当时,一般的射线层析方法就会失效,这在地球物理应用中是常见的。为改进成象过程,还需要其它的层析成象方法。这里,我们研究绕射层析和多源全息,并就它们对地面反射剖面(SRP),垂直地震剖面(VSP),以及井间测量中的应用进行评价。对沿震源线(source line)的线震源(line sources)和接收线(receiver line)的线接收器(line receivers),给出了二维分布的理论公式。绕线层析理论以Born或Rytov近似为基础。通过使用空间频率域覆盖的信息的考查以及数字例子来评价绕射层析和多源全息方法。类似于克希霍夫偏移,多源全息常给出被畸变的物体图象。这种畸变,在SRP情形中,产生图象的长尾,在VSP情形中,形成强烈的噪音带,并且这是由目标谱的不完全和非均一的覆盖所导至的。绕射层析的滤波作用有助于校正重构过程中的目标潜的非均一覆盖(包括重复),从而消减畸变。另一方面,多源全息更便于勾画声阻抗对比度较大的锐边界,因为现在所阐述的绕射层析方法仅限于弱非均匀性的情况。此外,多源全息有使用任意数目的震源(包括单震源)的灵活性,采样间隔不受奈奎斯特频率的限制。数字例子表明组合资料集(如地面反射资料和VSP资料的组合,或井间资料和地面资料的组合等)将改进图象质量。     

二维地震波折射层析成象

给出了一种用地震折射波初至走时确定二维速度的迭代层析成象反演法。该反演法适用于源－接收器间距比常规剖面法密的折射剖面，它是以线性化问题的迭代解为依据，不仅能用于近水平界面的几何形态，而且也能用于连续速度变化的情况。每次迭代中用射击法进行两点间的射线追踪，来建立线性系统。速度场用速度梯度为常数的三角形单元定义，这样射线路径可解析计算。根据正问题的不同线性化公式对两种不同的反演方法作了研究。用线性化走时－速度雅可比行列式反演得出的结果比用更近似于一般级数展开法的慢度公式的结果好。分辨率的例子不仅揭示了源－接收器组合方式及速度结构对分辨率的影响，而且也揭示了射线的几何形态造成的水平向模糊不清和分辨率随深度降低。反演例子表明，使用较好的初始模型时，整体范数产生的解比用最小扰动法计算的解更接近真实模型。对不均匀射线覆盖产生的条纹作用及其排除作了实例说明。