崎岖海底OBC地震数据全波形反演策略

针对崎岖海底引起的波场传播和全波形反演处理的复杂性,本文提出相应的反演策略。通过对崎岖海底网格特殊处理解决正演和静校正时的地形近似问题。全波形反演采用快速多尺度算法、宽角补偿策略和静校正处理策略。结果表明,该反演策略在大大提高反演效率的同时,能兼顾深部和远偏移距反演效果,并能针对海水误差情况选择策略,在崎岖海底情况下得到好的全波形反演结果。     

南海含天然气水合物地层速度反演方法探讨

速度反演在水合物勘探中占有重要位置。本文讨论了精细走时速度分析、全波形速度反演方法和它们的初步试算结果。精细走时速度分析方法对叠前时间偏移数据进行构造化,尽量挖掘了数据的分辨能力;利用谱分析的方法,稳定性好;在空间上提高了分析的密度;自动拾取的速度具有较高的精度;是一种实用的精细速度分析方法。全波形速度反演利用观测数据和模拟数据的残差计算搜索方向并不断修正模型,把模拟数据和观测数据达到最佳拟合的速度模型作为反演结果,具有更高的分辨能力。文中探讨了两种方法在我国南海含水合物地层勘探中应用的可能性。     

频率域反射波全波形速度反演

全波形反演不仅利用相位和振幅信息,还利用波形的细节变化,具有刻画模型精确细节的能力.在对稀疏矩阵直接LU分解求解的基础上,采用梯度预处理方法对声波介质速度模型进行了反射波全波形反演.采用误差反向传播算法计算目标函数梯度以及伪Hessian矩阵的对角线元素来做梯度预处理.数值模型的实验结果表明,利用有效的频率段便能反演出分辨率较高的速度结构,用低频反演出的结果作为高频反演的初始模型,减少了解的非唯一性.二维高斯光滑初始模型提供了有利的低频信息,得到较好的反演结果.伪Hessian矩阵的预处理吸收了高斯牛顿法的二次收敛优势,在不增加计算量的前提下,加快收敛速度.      

变密度声波全波形反演中密度影响因素及反演策略

密度信息可预测储层流体饱和度,因此获取可靠的密度参数已成为全波形反演中首要考虑的问题。为了获得更稳定的反演密度,本文从频率、初始速度模型、初始密度模型和密度速度同时反演四个方面对密度的影响进行了研究。根据研究测试结果制定了稳定的反演策略：首先将密度固定,反演速度,此时波动方程中不再含有密度项,因而可以得到准确的速度模型;将其作为初始速度模型进行速度、密度同时反演,可以较好地减小速度对密度的影响。理论模型测试结果充分说明了策略的有效性。     

基于梯度投影法的全变差正则化全波形反演

为降低地震全波形反演的不适定性,常用方法是引入未知模型的先验信息,从而将反演问题正则化。但是,传统正则化方法在包含多个先验信息的情况下,仍然面临挑战。本文提出一种扩展的全波形反演公式,其中包含对模型的凸集约束。本文以慢度平方作为反演的模型参数,展示了如何在施加全变差约束的同时,施加边界约束令其保持在一个物理意义上的可行范围内。为验证本文所提算法的适用性,分别开展简单模型及国际标准地质模型数值实验研究,结果表明,全变差正则化的引入可以提高光滑背景模型下高速扰动体的重构效果。     

南海北部陆坡崎岖海底区地震成像:OBS旅行时反演

深水陆坡油气资源丰富,是油气勘探的重要领域.由于陆坡水深变化较大、海底地形崎岖、地质构造复杂,地震成像存在诸多难点,其中,速度模型的建立是最大的难题之一.利用OBS(ocean bottom seismometer)数据上丰富的折射初至信息,采用旅行时反演方法建立崎岖海底区速度模型.OBS数据由广州海洋地质调查局在南海北部陆坡珠江口盆地东部海域采集,数据质量良好,存在大量的初至折射波.地震成像结果表明,在深水崎岖海底区,利用OBS的初至旅行时能够获得地震成像所需要的背景速度场.受限于高频近似的假设,初至旅行时反演结果分辨率较低.全波形反演可以提供精度更高的速度结构,初至旅行时反演结构可用作全波形反演的初始模型.     

基于共轭梯度法的全波形反演

全波形反演是一种全新的地震成像方法,主要利用全波形信息反演地下介质参数,通过非线性优化波场理论值和观测值的残差实现波形反演。基于时间域声波方程,建立了时间域波场残差目标函数,以分层模型为例,分别从波场精度、目标函数收敛性和运行时间3个方面,比较了共轭梯度（Conjugate Gradient,CG）算法和拟牛顿算法（Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno,BFGS）反演的效果。同时,应用共轭梯度法对正、逆断层模型和Marmousi模型进行了速度结构反演。反演结果表明：共轭梯度法计算效率较高,反演得到的速度模型精度更高,反演效果较好,是一种有效的波形反演方法。     

南海北部陆坡海底异常地貌特征与天然气水合物的关系

在南海北部陆坡的浅层剖面上，发现存在若干海底声学异常反射现象，主要有滑塌体、丘状体、麻坑、羽状流(海水中)等类型，它们是由于滑塌、浅层气或流体溢出等因素造成的海底微地形地貌突变，可能与海底下存在的天然气水合物有关。     

冲绳海槽中段西陆坡下缘天然气水合物存在的可能性分析

海洋中的天然气水合物主要发育在有机质供应充分、沉积速率快、热流值较高、水深大于300m的大陆斜坡和活动边缘的增生楔发育区;沉积物类型主要以泥质砂岩、砂质泥岩和浊积岩为主。似海底反射层(BSR)和极性反转是识别天然气水合物层的关键标志。冲绳海槽中段西陆坡下缘水深大于1000m;沉积物类型主要为粉砂质泥和泥质粉砂,在部分层位见浊积层。与东海陆架相比,西陆坡下缘的有机质含量、沉积速率的热流值都较高,其范围分别为0.75%～1.25%、10～40cm/ka和70～437mw/m2;单道地震剖面具有明显的似海底反射层(BSR)和极性反转特征,因此,推断冲绳海槽中段西陆坡下缘可能存在天然气水合物层。     

基于截断牛顿法的频率域全波形反演方法

全波形反演方法可以视为大型非线性最小化问题.其中Hessian算子对反演结果有着重要的影响,传统的优化方法只能近似地表示Hessian算子,反演精度较低,收敛速度较慢,且对于反演目标照明不足的深部区域,往往出现参数无法聚焦的情况.而一种新的优化方法截断牛顿法,通过计算Hessian矩阵与已知向量乘积的形式,能够获得更精确的Hessian算子信息,从而解决以上问题.本文基于截断牛顿法在频率域实现全波形反演,通过模型试算表明,截断牛顿法相对于有限内存BFGS(Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno,L-BFGS)法,能够得到更精确的反演结果,同时能提高收敛速度,尤其对于照明不足的深部区域,截断牛顿法有更明显的优势.     

南海北部氧同位素3期时上部海水结构的变化*

南海北部海水物理化学性质不但受东亚季风的影响,还受到珠江陆源输入的影响。文章根据对南海北部ODP 1144站浮游有孔虫属种组合变化和氧同位素分析,以及浮游有孔虫表层海水温度转换函数的研究结果表明:南海北部MIS 3期的表层海水温度在H2~H6事件时明显降低,并在H4~H5(45.66~38.77kaB.P.) 期间,表层海水冬季温度变化频繁,且幅度较大。35~29kaB.P. ,浮游有孔虫暖水种含量减少,浮游有孔虫氧同位素值增重,同时高生产力属种Neogloboquadrina dutertrei的含量增加,说明冬季风在该阶段强化。此外,52~46kaB.P.期间,N.dutertrei含量增加,浮游有孔虫氧同位素较低,表层海水温度没有明显的变化,所以此时南海北部的高生产力可能与珠江陆源输入的增加有关,指示东亚夏季风的加强。     

南海北部深海花粉记录的环境演变

本文报道了南海北部深海沉积物中花粉的研究结果。所研究的17940孔长13．30m,包括最近4万年的沉积物。共鉴定统计103个样品,样品间距10cm,分辨率约为360a,自下而上分为3个花粉带和8个亚带。P1带(13．06～8．70m,约37000～15000aB．P．)以山地针叶树(Picea,Abies,Tsuga)花粉高含量组合与蒿属花粉占优势组合交替出现为特征,指示冷湿及温干频繁交替的气候。根据氧同位素资料该带相当于3期及本次盛冰期。P2带前期(P2-a亚带,8．70～7．23m,约15000～11300aB．P．)热带-亚热带常绿阔叶乔木花粉增加指示气候变暖,其中14000aB．P．前后红树林的高峰可能是海平面一度上升的结果;P2带后期P2-b亚带(7．23～660m,约11300～10000aB．p．)高山雨林及山地针叶树花粉增加指示气候变冷。根据氧同位素资料P2－a亚带与Bφlling－Allerφd升温期相当,而P2－b亚带属新仙女木期。P3带(660～0m,10000aB．P．至现在)为全新世,花粉组合以松属花粉占绝对优势,与现代南海北部表层沉积物中花粉组合相似,说明近万年以来南海北部气候与现代气候相近。近1400年来芒其孢子突然增加说明人类活动加剧。     

西沙北海槽第四纪的介形虫

西沙北海槽位于南海北部,是南海大陆坡上较大的海槽之一。本文所研究的介形虫化石系取自西沙北海槽东段的两个站位(KL37、KL41)柱样中。以上两站位中的介形虫化石组合以Krithe属居优势,其次是Wichmannella, Bradleya, Cytheropteron, Acantho-cythereis, Argilloecia, Abyssocythere, "Cythere", Parakrithe, Paijen-borchella等; KL37站、KL41站其沉积地层划分为中、上更新统及全新统。中、上更新统中介形虫化石数量比较丰富,化石面貌相似,均以Krithe sawanensis, Wichmannella dasy-derma, Acanthocythereis cf. araneosa等为主要成分。全新统中介形虫属种单调,化石少,含量较多的有"Cythere" sulcatoperfonata, Bradleya albatrossia, Kriteintrocurva, Abyssocythere regalis等。化石的破碎、溶蚀现象较普遍。     

OCEAN BOTTOM SEISMOMETER AND ONSHOREOFFSHORE SEISMIC EXPERIMENT IN NORTHEASTERN SOUTH CHINA SEA

Three-component Ocean Bottom Seismometers, portable land stations and marine air gun seismic sources were used to carry out an onshore-offshore deep seismic profile in northeastern South China Sea. This profile, orientated in NNW-SSE, was as long as 500 km and perpendicular to the strike of regional tectonics. The offshore data were processed in Taiwan Ocean University using a number of available software and the onshore data were analyzed in South China Sea Institute of Oceanology by new-written programs and public software. Preliminary results show that the seismic data are in good quality and contain rich information of deep structure. Seismic phases, e.g. Pg, PmP and Pn, are identified in the offset range 5～220 km, which will provide an important dataset for the deep crustal structure and oil-gas basin evolution studies of this region.     

南海北部大陆架西段地热条件与油气资源前景

北部湾盆地下第三系由于油源母质特性原因和适于生油的空间相对局限,总体上看,天然气的潜力大于石油。生油岩与地温条件在空间上的配置适当决定了珠三盆地油气资源的良好前景。较高的地温与古地温环境是莺琼盆地成为南海北部大陆架天然气富集区的重要条件,较高的地温不仅使盆地中西部上第三系烃源岩能够广泛生气,也是本区有巨大远景的深成高压气(盆地中、西部)与浅成生化成因气的形成与富集的重要条件。     

南海北部天然气水合物远景区末次冰期以来底栖有孔虫稳定同位素特征及其影响因素

底栖有孔虫碳同位素负偏移是地质记录中天然气水合物释放的重要证据之一.对南海北部西沙海槽和东沙陆坡等天然气水合物远景区XH-27PC和DS-4PC柱状样分别进行顶空气甲烷含量分析、有机碳含量分析、粒度分析和有孔虫氧碳同位素分析.结合碳酸盐含量及AMS 14C 测年,揭示研究区末次冰期以来底栖有孔虫的稳定同位素特征.结果显示: 西沙海槽BSR区沉积物中甲烷含量较低; 底栖有孔虫碳同位素负偏不明显,与顶空气甲烷含量呈弱正相关(R=0.32),与有机碳含量有强负相关(R=-0.82),说明低通量甲烷不足以引起底栖有孔虫碳同位素显著偏移,在无甲烷或甲烷轻微渗漏的环境中有机碳的厌氧氧化是影响底栖有孔虫碳同位素组成的主要因素.东沙陆坡BSR区沉积物中含有大量的甲烷气体; 底栖有孔虫氧同位素记录在末次冰期异常偏重,可能与天然气水合物的分解释放有关; 同时可识别出多期碳同位素快速负偏事件,其成因很可能是末次冰期海平面下降导致海底沉积物的温度、压力条件发生变化,从而引发水合物甲烷失稳分解,底栖有孔虫吸收富 12C的甲烷源碳致使壳体碳同位素负偏移.     

南海北部大陆架盆地热结构

南海北部大陆架盆地地热研究发现,各盆地深部温度结构和地壳热流在地表热流中所占比例不均一。其中,珠江口盆地地壳热流贡献小于25%,由陆向洋方向递减;莺歌海盆地中部地壳热流贡献小于30%,向NE方向递增;北部湾盆地地壳热流贡献在38%~42%之间稳定变化。分析表明,此区各盆地热结构的不均一性与大陆架地壳减薄、软流圈热物质上涌等因素有关。      

南海北部神狐区域 SH2 站位甲烷水合物成藏动力学模拟研究

南海北部神狐区域海底的高丰度水合物储层与生物成因为主的甲烷气源表明该区域很可能是一种特殊的复合型海洋水合物系统,其成藏动力学机制有待进一步的研究和澄清。建立了一个耦合沉积层地质属性-流体流动过程-水合物反应动力学的传输-反应模型,区别了两种不同类型的水合物形成(分解)动力学过程：(1)在通常情况下溶解甲烷和游离气共同形成水合物,(2)特殊情况下游离气直接生成水合物,结果表明在神狐海域热力学环境下游离气形成水合物速度比溶解甲烷快约4倍,气体含量和动力学常数比值越大生成水合物越快,而对比水合物分布的模拟结果与实测数据表明该区域水合物储层聚集和产状很可能受到了其他地质活动的影响。     

东海盆地长江坳陷新生代反转构造研究

通过对长江坳陷中的反转构造研究,认为在长江坳陷中与反转构造相关的背斜构造、推覆构造、地垒构造对油气的存储具有很重要的意义。长江坳陷的构造演化阶段划分为五期:晚白垩世古新世断陷阶段;古新世末期始新世早期挤压反转阶段;始新世坳陷阶段;始新世末期的构造抬升阶段;中新世后的区域沉降阶段。用平衡剖面的方法验证了所解释的地震剖面的合理性,模拟了剖面中重点构造的形成与演化过程,定量地描述了地层拉伸、地层缩短量及褶皱隆升量,为研究有利圈闭提供了重要参考数据。     

南海北部陆坡西沙海槽XS-01站位沉积物孔隙水的 地球化学特征及其对天然气水合物的指示意义*

天然气水合物是近年来国际上发现的一种新型能源,大量赋存在海底沉积物中。西沙海槽位于南海北部陆坡区,周边有多个大型深水油气田区。对该区地形地貌、地质构造和沉积条件分析以及地球物理BSR分布表明,西沙海槽是我国海洋天然气水合物资源勘查的一个有利远景区。文章主要研究了位于西沙海槽最大BSR区内的XS-01站位沉积物孔隙水的地球化学特征,发现该站位孔隙水阴阳离子浓度和微量元素组成特征变化显示出可能与天然气水合物有关的明显地球化学异常,与国际上己发现有天然气水合物地区的异常相类似。因此,认为该站位是西沙海槽区最有利的天然气水合物赋存区,值得进一步的勘查工作。