利用地震转换波探测地壳、上地幔构造试验

当远震P波通过地壳、上地幔速度界面时,除了产生PP型折射波,还产生一系列PS型折射转换波.这类PS转换波与初至P波之间的到时差,可用来测定地壳和上地幔构造. 转换波测深法首次在我国鲁西夏津-高唐地区和京西昌平地区进行了试验应用.为提高转换波震相识别的可靠性,在资料分析中采用了偏振滤波的方法.工作结果获得了上述两地区的深部构造剖面图.转换波法与爆炸地震法所得结果之对比表明,两者的主要界面基本一致.     

共炮检距二维弹性波地震剖面的偏移方法

共均匀各向同性介质的分界面上入射纵波时，除产生纵波反射Ｐ－Ｐ波外，还会产生转换横波的反射Ｐ－ＳＶ波。同样，当入射波为ＳＶ横波时，在分界面上会同时产生ＳＶ－ＳＶ反射波和ＳＶ－Ｐ反射转换波。对这种二维弹性波地震记录如何进行偏移是探讨的问题。为了能够处理实际地震数据，本文提出在共炮检距剖面上进行二维弹性波记录的偏移方法。     

地震转换波测深中PS转换震相的分离和参数测定

转换波测深的实践表明,PS 波转换震相的波形长度往往超过来自相邻界面 PS 转换波之间的到时差,因此来自相邻界面的 PS 转换波的相互干涉,常组成复杂的干涉波系列.采用目测方法只能分出其中某些优势震相.本文介绍了转换波干涉震相的分离、参数测定和识别的计算机分析方法.计算实例表明,改进后的分离干涉波算法具有计算速度快、分离干涉波的能力强和精度高等优点.对提高转换波测深的分辨率和可靠性有重要意义.      

地震转换波测深中二次反射波震相的识别和利用

二次反射波震相的识别和利用对于进一步发展地震转换波测深法有重要意义。本文利用合成地震图方法,分析研究了短周期远震三分量初始30秒记录中主要震相的运动学和动力学特征。文中集中分析了PPP和PPS型二次波震相的振幅、波形和到时差等特征,及其与震中距、界面两侧波速差、界面结构和介质吸收等因素的关系。讨论了综合利用PS波和二次波震相的到时差资料测定介质速度参数的方法,并介绍了应用实例。     

地震转换波法探测海城震区地壳上地幔结构

为了研究地震转换波法的探测效果,增加海城震区地壳深部及上地幔结构的信息,在辽南海城震区沿深地震测深剖面布设了两条转换波测深剖面.资料解释结果表明:海城震区地壳深部为层状结构,Moho界面的埋深为南浅(32-33km)、北深(36-38km),在辽南上地幔隆起的位置及其埋深、测区的深大断裂等重要地质构造的探测效果与深地震测深方法基本一致,并获得了上地幔结构的一些信息.     

来自海底高速层径向波的理论地震图研究

本文利用各向异性反射率技术计算理论地震图,提出海底高速薄层会产生沿高速层水平传播的波（简称径向波）,这种波在水层中作为P波,在固液界面激发下行横波,该均匀横波以临界角入射高速薄层,在层内作为超临界角的非均匀横波水平传播,再以临界角转换为上行传播的均匀横波,最终在固液界面上行透射转换为水层中P波.高速薄层传播的径向波不同于界面折射波,也不同于具有频散的面波和通道波.理论地震图的研究表明,径向波具有线性时距,能与海底强反射具有同等振幅水平;径向波有其振幅、时距位置和斜率这些观测记录参数,分别对应高速层的厚度、深度和近似的横波速度;径向波可以克服折射波解释中遇到的振幅强弱和高速层速度等困难.径向波可作为探测海底高速薄层的有力工具,对于研究高速层屏蔽、海底反射类型的多样性和相应的资料处理解释有重要意义.     

天然地震转换波偏移成像方法

当地震波在层状介质中传播,P波通过速度界面时,会产生PP型折射波和PS型折射转换波．本文利用PS转换波与初至P波的到时差,提出一种不需要拾取P波和转换波震相的转换界面偏移成像方法．文中对三种不同的理论模型,在正演计算的基础上,采用了上述方法进行数值计算,计算结果表明,这种方法能够确定转换界面的位置和形态．这一方法的实现将有利于利用天然地震资料研究地球深部结构。     

汶川MS8.0地震前后远震PS转换波与P波到时差的变化特征

利用远震初至波穿越地壳、上地幔等速度界面时产生的一系列PS型透射转换波,测定远震PS转换波与初至P波的到时差Δt_(PS)=t_(PS)-t_P随时间的变化特征,有可能监测孕震区转换界面以上有限的地层空间内介质物性的变化。选取2001—2012年作为研究时段,通过四川地震台网的YZP和JJS 2个台站记录到的兴都库什、苏门答腊南部地区2组震中距变化3°的远震数据,得到2个台站在2008年5月12日汶川M_S8. 0地震前后记录的PS转换波与初至P波到时差Δt_(PS)的变化特征。结果表明,在2006年以前Δt_(PS)有一个缓慢增大的过程;汶川地震前约2a内Δt_(PS)出现明显的降低过程,最大降幅达0. 2～0. 3s,超过测量误差4～5倍;震前2～3个月低值有一定程度的回返。文中讨论了可能引起Δt_(PS)变化的原因,分析表明文中提出的远震转换波法在地震监测中有很好的应用前景,值得进行进一步实验研究。     

渤海浅海多波地震勘探

渤海A油田由于构造主体大面积(约20km2)浅层气形成的“气云”带,常规纵波反射频率及能量都受到严重损失,致使深层目的层地震成像不能准确反映地下地质构造特征。转换波(ps)含有有效入射P波信息,从中能获得转换S波。由于S波基本不受地层屏蔽的影响,从而能够获得深层较好的地震成像。为此在该构造上实施了浅海四分量地震采集。通过现场地质勘测,以及浅层钻井分析及多波地震试验,确定了海上采集流程。经过多次试验,确定了合理的转换波处理流程和关键参数,从而得到了较好的二维转换波剖面。通过正确识别波形特征,利用全波列测井,生成合成转换波地震记录,进行层位标定,指导构造解释及进行油田整体储量评价。     

矿井瞬变电磁法超前探测合成孔径成像研究

在矿井瞬变电磁超前探测数据处理和解释中,为了更好地识别巷道前方含水体电性分界面,利用扩散场与波动场间的函数关系,将矿井瞬变电磁法超前探测中瞬变电磁波场转换为拟地震波场,实现波场转换.同时,为了解决波场转换后信号幅值偏弱,以增加信噪比利于解释,利用雷达的合成孔径方法对波场转换后的拟地震信号进行相关叠加处理.将矿井瞬变电磁法巷道超前探测的同一测点不同探测方向的数据作为孔径数据进行合成孔径成像,以突出弱异常而提高信噪比,结合应用实例验证了方法的效果.研究表明,矿井瞬变电磁法合成孔径成像方法能够提高电性界面信息的信噪比和界面几何分辨率,对矿井瞬变电磁法精细超前探测含水构造具有重要的理论意义和应用价值.     

唐山大震区深部构造的初步研究

本文介绍利用地震转换波测深法研究1976年7.8级唐山大震区深部构造的某些结果,得出了沿两条测线的深部构造剖面图。发现在极震区的数十公里的范围内,地壳和上地幔具有异常结构,在地壳中部比震区外围多出一个中间层位,埋深约12-20km,地壳上部界面向上挠曲,而莫霍面和上地幔顶部界面却强烈地向下挠曲,引起了震区岩石圈厚度的加大,在震区存在深浅不等的深部断裂。深部构造与震源分布的对比表明,唐山主震和绝大多数余震均分布在壳内中间层之上,有的甚至就分布在壳内中间层的上、下界面附近。转换波测深结果表明,本区地壳上地幔中强烈的升降差异运动可能是唐山大震的重要促发因素。     

广东大亚湾周围地区地壳和上地幔结构的初步研究

在广东大亚湾周围地区,采用地震转换波法取得了该区地壳和上地幔结构的初步研究结果。在大亚湾地区的地壳中只能分出一个中间界面(界面C)和莫霍界面(M)。本区为两层地壳,地壳厚度为28—30公里。地壳和上地幔界面埋深变化不大,深断裂不发育,本区深部构造特征与地震活动性较高的华北地区相比有较大差别。     

下扬子地区符离集-奉贤地震测深资料解释

符离集-奉贤地震测深剖面总长570km,采用密集的多重观测系统。本文进行了沉积层静校正,使解释结果更为合理、准确。根据所得的界面和地层变化,以及断层位置的确定,对该区的地壳特征可得到如下几点认识: 1.下扬子地台区的地壳明显可分为上、中、下三层结构,它的各层与华北地台均有差别。 2.下扬子地区中地壳内存在一层强反射面,推测为高密度层或高速薄层所致。 3.郯庐断裂带处的莫氏面无明显落差,而是处在莫氏面隆起的斜坡部位,其间可能有一些张性破裂。 4.苏南的上古生代紧密褶皱、火山与岩浆活动以及二个地震活动带的存在,均与莫氏面的起伏有关。     

TUTORIAL THE PROGRESSIVE ATTENUATION OF HIGH-FREQUENCY ENERGY IN SEISMIC REFLECTION DATA*

Seismic reflection data always exhibit a progressive loss of high-frequency energy with time. This effect is partly attributable to irreversible processes such as the conversion of elastic energy into heat (commonly known as absorption), and partly to reversible processes associated with interference between reflected waves arriving at different times. This paper looks only at reversible linear elastic effects at normal incidence and asks the following question: if there were no such absorption, would there still be a progressive loss of high-frequency energy? Using normal incidence and a layered elastic earth model we prove the following results. 1. The normal incidence response of a sequence of plane parallel elastic layers is non-white. 2. The pressure wave reflected by a layer that is thin compared with a wavelength is differentiated with respect to the incident wave. 3. The transmission response of a thin layer is consequently low-pass and the transmission response of a sequence containing many thin layers is very low-pass. 4. The well-known effect of the transport of acoustic energy by peg-leg multiples within thin layers is identical with this low-pass transmission response. 5. It follows that the high frequency energy is reflected back early in the seismogram. 6. By comparison, very low-frequencies are transmitted through the layered sequence easily and are reflected with difficulty. There is probably a lack of low-frequency energy in the reflection seismogram, by comparison with the spectrum of the incident plane wave. It follows that any meaningful evaluation of frequency-dependent absorption in seismic data cannot take place unless the frequency-dependent linear elastic effects are taken into account first.     

Seismogram Analysis and Fitting of Three Earthquakes,West Papua,Recorded at Stations ENH and KMI,China

The S wave velocity structure of the earth below Eastern Southeast Asia has been investigated by analyzing the seismogram from surface wave to multiple depth waves in the time domain and three Cartesian components simultaneously. The wave passes across the front area of subduction zone between the Philippine plate and the Asian plate. The main data are waveform comparisons, instead of the arrival times. The synthetic seismogram is calculated using the GEMINI method. The synthetic seismogram constructed by PREMAN global earth model deviates greatly from the measured one. To solve this problem, corrections are needed for the β speed structure. Corrections cover the gradient change of βh, which turns from negative to positive in upper mantle layers as in the PREMAN, change of earth crust depth and change of zero order coefficients of β velocity function in all earth mantle layers. So, the fitting is obtained, as well as the arrival time or the waveform of Love and Rayleigh surface waves, the S wave and the repetitive depth waves ScS2 and ScS3. This result reveals that the Southeast Asia, being stretched due to tectonic release, has a mantle in some parts with negative anomaly of S wave velocity and vertical anisotropy in all earth mantle layers.     

利用近震转换波探测地壳深部构造的研究

本文对近震PS折射转换波的运动学和动力学特征进行了初步的研究,并且提出了识别近震PS转换波的主要参考标志。利用这些标志分析了邢台地区某些测点的近震转换波资料,所测出的转换界面深度与爆炸地震法得出的主要结果基本一致。因此,近震PS转换波法是探测区域地壳深部构造的一种有效方法。      

古雷—石城地区地壳与上地幔地震波速度结构及莫霍面特征

本文是1986年古雷—石城剖面及嵩口—宜城剖面深地震测深资料的初步研究结果。 对古雷—石城的纵剖面资料,分析了震相特征,共识别出五个波组:P_2、P_3~0、P_4~0、P_5~0及P_n(P_n~0)。通过对波的走时反演,正演拟合和理论地震图方法等计算,得到了该区地壳与上地幔结构模型。 古雷—石城地区地壳具有多层结构,并可划分为上、中、下三层。古雷炮点给出的厚度分别为1.0km、15.7km、12.8km,地壳平均速度为6.29km/s,深度为29.5km,上地幔顶面P_n波速度为7.83km/s。石城炮点给出厚度分别为1.8km、18.3km、12.4km。地壳平均速度为6.29km/3,深度为32.4km,土地幔顶面P_n速度为8.00km/s。 在中地壳下部存在一低速层,其厚度为2.8km,速度为5.85km/s。根据其它研究结果,初步判断低速层介质是半熔融物质组成。 测区内横向变化比较强烈。从东向西有长乐—诏安、政和—海丰和邵武—河源三个大断裂穿过该区,并且都深切至莫霍面;在漳州盆地之下莫霍面隆起约3km,戴云山区下莫霍面凹陷近2km;永安—梅州莫霍面隆起接近3km。莫霍面分布显示出从东南向西北逐渐加深。 宜城—连城—嵩口非纵剖面显示了莫霍面在两处有明显断错,错距约2km邵。表明昭武—河源断裂是切割莫霍面的深大断裂。     

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90 km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7 s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19 km,下地壳厚约16～17 km,Moho界面深度约为34～35 km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.     

波形反演遗传算法及其在地震测深数据解释中的应用

为了更好地利用地震测深波形数据,提出了地震体波波形反演的遗传算法. 正演使用能精确快速计算互层结构响应的广义反、透射系数理论地震图算法;反演采用遗传算法,实现了地震体波波形反演的遗传算法. 数值试验表明,该算法具有分辨壳内低速层、高低速薄互层结构和一定的抗噪能力. 青藏高原东北缘泽库、夏河、临洮3炮地震测深P波波形反演,得到了上地壳底部低速层和中、下地壳,以及上地幔顶部薄互层的细结构图象.      

基于近震转换波的沉积层地区震源深度测定方法

基于合成地震图,并与观测数据对比,对沉积层地区近震波形的频率成分、偏振和走时等特征进行了分析,确认了沉积-基底界面的Sp转换波.研究表明：在给定震中距时,Sp转换波与直达P波的到时差随震源深度的增加近似呈线性增加,可以用来较好地约束震源深度.以2015年4月19日河北文安M3.0地震和2006年7月4日河北文安M5.1地震为例,验证了使用近震Sp转换波测定沉积层地区震源深度的可行性.利用Sp转换波对2015年4月19日河北文安M3.0地震重新测定震源深度的结果为18 km左右,而不是地震目录中给出的29 km,说明该地震发生在中上地壳,而不是下地壳.本文给出的方法可应用于测定沉积层地区的震源深度.