应用形变和重力资料分析腾冲火山区岩浆的活动特征

文中对腾冲火山区1998—2004年水准及重力观测资料进行了分析,发现垂直形变量大多在±10mm之内,重力变化为几十μGal,火山锥体和断层附近点位活动异常较大,可综合应用多源mogi模型和断层模型解释,断层的活动可使相邻测点的形变方向相反;垂直形变和重力的逐年变化表明火山岩浆处于一种活动状态。将火山区点位各时间段的重力梯度展布在形变-重力关系解释图中,发现数据主要落在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ区,结合形变量对压力源等效体积的估算,初步认为火山区岩浆目前活动程度较低,暂没有喷发的危险     

各向同性膨胀点源模拟长白山火山区岩浆囊压力变形源

2002～2003年长白山火山区的水平运动缺乏中心对称性分布特征,本文采用同一深度沿三个互相垂直方向拉张的点源模式模拟了长白山火山区的岩浆囊压力变形源. 在介质参数为V_p＝6.700 km/s,V_s＝3.8700 km/s,ρ＝2900 kg/m³的均匀弹性半空间中, 联合利用2002～2003年长白山火山区的GPS观测数据和水准数据, 结合PSGRN/PSCMP代码和遗传算法反演长白山火山区的压力变形源特征. 反演结果表明,由三个垂直的不等量扩张方向确定的椭球状点源模型可以较好地模拟长白山火山区岩浆囊压力变形源. 岩浆囊深处9.2 km,在走向为34.4°,倾角为82.2°的断层面的法向方向体积扩张量最大,达到7000000 m³;在走向为3028°,倾角为78.5°的断层面的法向方向体积扩张量次之,达到6598071 m³;在走向为337.7°,倾角为14.0°的断层面的法向方向体积扩张量最小,达到5220160 m³.     

自然电位数据阻尼最小二乘逐步解析反演研究——以桂林市寨底地下河为例

本文对利用自然电位法探测岩溶地下河做了探索性研究.选择桂林市寨底地下河发育良好的区域,通过阵列式连续时间观测方式获得了随时间连续变化的自然电位数据.提出自然电位数据阻尼最小二乘多参数逐步解析反演方法,并对获得的数据进行反演,以此提取数据中极化源的信息,包括极化源位置、极化角度和极化强度等.在所有时间道的数据反演结果中,将观测范围内极化源的空间位置等参数绘制成相应图件,与观测区地下河资料进行对比研究.研究结果表明:该反演方法能够有效提取自然电位数据中隐含的极化源信息;极化源位置可作为判断含水构造空间位置的依据,极化角度和极化强度可用来区别含水构造类型;多参数综合解释可有效定位地下河的平面位置.     

以垂直形变资料反演腾冲火山区岩浆活动性的初步研究

根据腾冲火山区67个精密水准测点的4期实测垂直形变资料,和对该火山区已有的地质和地球物理工作的分析,参考了由层析成像推测的腾冲火山岩浆系统动力模型,利用Mogi模型对岩浆房的大小和空间位置进行了最小二乘法反演的初步研究。对4期资料分别进行了形变差的反演计算,所得初步结果表明岩浆活动源比较分散,可能存在3个表示岩浆流入引起地面上升的上升源,和2个表示岩浆流出到断层中引起地面下降的下降源。上升源位置大致沿北东走向的断层分布。而下降源位置则在测区东南一侧,等效岩浆源的深度在6～4km之间,与小震震源的深度大致相符。4年来岩浆活动量约为10^6m^3,量级与国外已喷发的火山相比处于较低活动水平．     

采用有限元等效体力方法数值分析火山区岩浆压力变形源——以长白山火山为例

火山区岩浆压力变形源的反演计算采用解析方法存在难以考虑地形的限制,采用传统有限元方法则存在网格依赖和计算量大的问题,反演过程中每一次正演由于岩浆房位置和大小变化都需要重新生成一次网格,耗费巨大的计算量和网格生成时间.为了克服上述问题,首次在长白山火山区使用"有限元等效体力"方法考虑地形影响反演地下岩浆压力变形源,计算岩浆应力扰动对周边断层稳定性的影响.在火山区地下压力变形源引起的地表形变计算中,地表地形影响不可忽略.埋深越浅,地表最大径向位移u_r所在的位置越靠近岩浆囊中心.当坡度达到30°时,最大垂向位移u_z所在位置不再位于岩浆囊正上方.椭球状岩浆囊压力源可以较好地模拟长白山火山地区2002—2003年间的GPS和水准测量.岩浆房扰动应力场和区域构造应力场的叠加有可能造成天池西部近EW向,天池北部以NW-NNW向为主的现今应力方向.岩浆房压力源引起的库仑应力变化有利于天池火山口NW向震群在空间上主要分布于火山口的西南和东北部.     

大地电磁测深和电偶源频率电磁测深资料反演

在研究大地电磁响应函数频散关系的基础上,构制了一套滤波系数算法,以用于由一套视电阻率资料估算相应的阻抗相位.理论模型和实际大地电磁观测资料的数字试验表明,该法是行之有效的.由频散关系估算的相位值与观测的相位资料的比较,可用于检验观测资料是否满足频散关系.利用经频散关系校正的阻抗相位值,进行大地电磁阻抗的联合反演则可望获得更为可靠的结果.研究了观测频带相互衔接的电偶源频率电磁测深和大地电磁测深视电阻率的一维联合反演问题.对两个实测点两种电磁法的观测资料进行了联合反演试验,与钻井资料对比表明,所获得的电性分层参数是较为可信的.在补充了由频散关系获取的电偶源频率电磁相位资料后,对于两种电磁法的视电阻率————阻抗相位、阻抗实部视电阻率-阻抗虚部视电阻率进行了拟大地电磁反演,获得了相近的反演结果.      

火山地区二维自然电位异常反演

将线性反演理论与正则化法相结合，提出一个火山地区二维自然电位（ＳＰ）异常反演方法．地下岩浆活动（对流体）是引起自电异常的极化源，反演的目的是计算地下视极化强度分布和极化源中心位置．可以通过用已知的各种资料改变地下极化源区域（简称源区）的方式来进行多次反演，以便获得一个比较合理的地下视极化强度分布模型．最后，分别给出意大利和墨西哥的两个火山地区的自然电位异常分析结果．     

火山Mogi模型形变反演的虚拟观测法及方差分量估计

针对Mogi模型垂直位移与水平位移联合反演中的病态问题,改进火山形变总体最小二乘(Total Least Squares,TLS)联合反演的虚拟观测法,并使用方差分量估计(Variance Components Estimation,VCE)方法确定病态问题的正则化参数.将附有先验信息的参数作为观测方程,与垂直位移和水平位移的观测方程联合解算,推导了三类观测方程联合反演的求解公式及基于总体最小二乘方差分量估计确定正则化参数的表达式,给出了算法的迭代流程.通过算例实验,研究了总体最小二乘联合反演的虚拟观测法在火山Mogi模型形变反演中的应用;算例结果表明,三类数据的联合平差及方差分量估计方法可以确定权比因子并得到修正后的压力源参数,具有一定的实际参考价值.     

基于欧拉反褶积方法计算辽宁地区重力变化场源特征

以2012—2018年辽宁地区的流动重力观测资料为基础,结合实际地下地质体构造特征构建理论模型,应用欧拉反褶积法对重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释。结果表明:在辽宁西部辽蒙交界和海城—岫岩断裂带附近场源位置集中,地下介质活动增强;欧拉反褶积方法适用于对流动重力观测资料的重力场反演及以场至源的定量研究应用。     

长白山天池火山近期形变场演化过程分析

对长白山天池火山区2002～2005年的4期水准测量数据、2000～2005年6期GPS测量数据以及1999年以来的定点地倾斜观测数据进行了系统处理分析,结果表明：（1）2000年9月～2002年6月期间,长白山天池火山地表变形很小,基本上处于较为稳定的状态. 1993～1998年的InSAR观测资料也未发现明显的地表变形;（2）2002～2003年,长白山天池火山出现了明显的地表形变异常变化,其水平形变表现为以天池火山口为中心的放射状膨胀运动,垂直形变则表现为近火山口的快速隆起,显示天池火山下部可能有岩浆压力增大变化;（3）长白山天池火山2003年以来的形变速率有逐年迅速衰减的变化特征,其最大水平运动速率已由2002～2003年期间的38.3mm/a衰减到2004～2005年的15.8mm/a,最大垂直形变速率则由2002～2003年的46.0mm/a 衰减到2004～2005年的5.0mm/a.     

基于约束最小二乘与信赖域的储层参数反演方法

基于包体岩石物理模型的储层参数地震反演方法面临数学形式复杂、多解性强、适应性差、涉及迭代运算等问题,本文提出一种基于约束最小二乘与信赖域的储层参数地震反演方法.该方法基于储层参数与弹性参数关联岩石物理模型,使用最小二乘方法构建目标函数和信赖域约束全局寻优求解,有效降低了地震反演多解性,极大提高了收敛速度.特别是通过在最小二乘求解中引入垂向约束,有效提高反演结果的抗噪声能力.经过模型测试和实际资料的应用,验证了方法的可行性和适用性.     

宽带高频电磁场数据反演方法研究

采用非线性最小二乘法结合蒙特卡罗法,实现宽带高频电磁场椭圆极化率数据的精确反演,确定地下层状介质的真实电阻率和介电常数.反演结果表明,对于均匀半空间和二层介质模型,最小二乘法能够很好地实现反演,而对于三层或更多层的介质,首先利用蒙特卡罗法确定拟合初始模型,再进行最小二乘反演,能够避免收敛到局部极小值,提高了反演的稳定性.为了加速正演响应函数的计算和迭代的速度,采用高密度采样的线性滤波算法,大大加快了该精确反演方法的速度.针对如覆盖区地质填图和土壤调查等大面积确定地质体性质的应用,本文还给出了一种近似反演方法（相位矢量图法）,能够快速获取视电阻率和视介电常数,不仅可以为应用提供有用的基础信息,而且可作为精确反演方法的初始模型.     

JOINT INVERSION OF SEISMIC AND GEOELECTRIC DATA RECORDED IN AN UNDERGROUND COAL MINE1

Until the present time the ‘ rock-coal-rock’ layer sequence and offsets in coal-seams in underground coal mines have been detected with the aid of seismic waves and geoelectric measurements. In order to determine the geometrical and petrophysical parameters of the coal-seam situation, the data recorded using seismic and geoelectric methods have been inverted independently. In consequence, the inversion of partially inaccurate data resulted in a certain degree of ambiguity. This paper presents the first results of a joint inversion scheme to process underground vertical seismic profiling data, geolectric resistivity and resistance data. The joint inversion algorithm makes use of the damped least-squares method and its weighted version to solve the linearized set of equations for the seismic and geolectric unknowns. In order to estimate the accuracy and reliability of the derived geometrical and petrophysical layer parameters, both a model covariance matrix and a correlation matrix are calculated. The weighted least-squares algorithm is based on the method of most frequent values (MFV). The weight factors depend on the difference between measured data and those calculated by an iteration process. The joint inversion algorithm is tested by means of synthetic data. Compared to the damped least-squares algorithm, the MFV inversion leads to smaller estimation errors as well as lower sensitivities due to the choice of the initial model. It is shown that, compared to an independent inversion, the correlation between the model parameters is definitely reduced, while the accuracy of the parameter estimation is appreciably increased by the joint inversion process. Thus the ambiguity is significantly reduced. Finally, the joint inversion algorithm using the MFV method is applied to underground field data. The model parameters can be derived with a sufficient degree of accuracy, even in the case of noisy data.     

基于平面波加速的VTI介质最小二乘逆时偏移

地震各向异性集中表现为速度各向异性,势必影响地震波运动学特征.传统声波逆时偏移(RTM)和最小二乘逆时偏移(LSRTM)没有考虑介质各向异性特征,导致反射波不能正确归位、同相轴出现扭曲及寻优速度慢或不收敛等,VTI介质逆时偏移(VTI-RTM)矫正了声波成像的不足,但仍存在低频干扰严重、中深部成像不佳、振幅保持差等缺陷.为此,本文首先实现了VTI介质最小二乘逆时偏移(VTI-LSRTM)方法,为了节省I/O及内存需求并提高效率,进一步引入平面波编码技术,提出了一种基于平面波加速的VTI介质最小二乘逆时偏移(VTI-PLSRTM)策略.在此基础上开展了简单模型及复杂Marmousi模型成像试验,并与标准逆时偏移剖面对比表明:本方法能够校正各向异性造成的相位畸变,且在迭代中自动压制串扰及低频噪声、补偿中深部能量,是一种兼具质量与效率的保幅成像策略;对速度误差的敏感性测试说明该方法需要相对正确的偏移速度及Thomsen参数模型.     

各向异性介质Low-rank有限差分法纯qP波叠前平面波最小二乘逆时偏移

拟声波最小二乘逆时偏移是一种极具潜力的地震波成像工具,但该方法遭受各向异性拟声波近似的限制,TTI介质正演模拟不稳定、反偏移记录中遭受伪横波二次扰动及数值频散假象,另外拟声波最小二乘逆时偏移还面临计算效率低、收敛速度慢、对速度等模型参数依赖性高等问题.为了克服各向异性拟声波最小二乘逆时偏移的缺陷,在反演框架下,本文借助Low-rank有限差分算法首次提出并实现了TTI介质纯qP波线性正演模拟及纯qP波最小二乘逆时偏移;为了进一步提升反演成像效率,同时改善反演成像方法对模型参数误差的依赖性及对地震数据噪声的适应性,通过引入叠前平面波优化策略,发展了TTI介质纯qP波叠前平面波最小二乘逆时偏移成像方法.在编程实现方法的基础上,通过开展模型成像测试,展示了本方法的优势和潜力：一方面加快了反演成像效率,另一方面也提升了方法的抗噪性,同时还降低了方法对模型参数的依赖性.     

Inversion of receiver function by wavelet transformation

Introduction Receiver function has been extensively applied in studying S wave velocity of crust and up-per mantle for about 20 years (Owens, et al, 1987; LIU, et al, 1996), which is a time series ob-tained by the deconvolution of vertical component from horizontal component for teleseismic P waveform. Receiver function represents the teleseismic P plane wave response of crust and upper mantle beneath seismic station, from which the source and propagation effects are removed. Receiver funct…     

Practical techniques for 3D resistivity surveys and data inversion1

Techniques to reduce the time needed to carry out 3D resistivity surveys with a moderate number (25 to 100) of electrodes and the computing time required to interpret the data have been developed. The electrodes in a 3D survey are normally arranged in a square grid and the pole-pole array is used to make the potential measurements. The number of measurements required can be reduced to about one-third of the maximum possible number without seriously degrading the resolution of the resulting inversion model by making measurements along the horizontal, vertical and 45° diagonal rows of electrodes passing through the current electrode. The smoothness-constrained least-squares inversion method is used for the data interpretation. The computing time required by this technique can be greatly reduced by using a homogeneous half-space as the starting model so that the Jacobian matrix of partial derivatives can be calculated analytically. A quasi-Newton updating method is then used to estimate the partial derivatives for subsequent iterations. This inversion technique has been tested on synthetic and field data where a satisfactory model is obtained using a modest amount of computer time. On an 80486DX2/66 microcomputer, it takes about 20 minutes to invert the data from a 7 by 7 electrode survey grid. using the techniques described below, 3D resistivity surveys and data inversion can be carried out using commercially available field equipment and an inexpensive microcomputer.