尾波干涉法监测火山介质的快速瞬态变化

近震波形尾波的早期部分通常以多次散射波占优势。地下介质的微小变化对初至的影响无法检测出，但多次散射波可放大这些变化，进而可在尾波中观察到这些变化。根据这一想法本文使用尾波干涉法来监测南极埃里伯斯火山的瞬态变化。埃里伯斯火山是地球上少数几个拥有长时间对流岩浆湖的火山之一。析出的巨大气泡的破裂造成斯通博利式的喷发，这些爆发活动提供了使得地震能量沿极为松散的火山介质传播的重复的震源。我们检查了1999年12月到2000年2月持续2个月喷发活动的信号，发现在整个喷发期间，地震图的开始部分高度地重复。第一个月里，尾波部分也是如此，但大约过了一半时间，地震尾波在几天的时间内变得不相关。这表明火山散射特性的快速变化，很可能反映了用直接或单次散射地震波理论无法识别的火山顶岩浆管道系统细微的变化。     

用尾波干涉法监测介质波速变化研究进展

多次散射形成的尾波由于在介质内部重复采样、迭加和放大的作用,对介质的微小变化十分敏感。尾波干涉法利用尾波的这一特点检测介质的微小变化。近年来利用尾波干涉法高精度检测介质波速变化已经广泛应用到地震学领域和材料无损检测中。本文从尾波干涉法的原理和方法及研究进展两方面进行介绍,着重介绍了重复地震、噪声和人工源在研究介质速度变化中取得的成果。利用尾波干涉法,可以更精细地了解介质动态演化过程。     

尾波干涉原理及其应用研究进展综述

本文首先简述了尾波干涉方法的基本原理, 随后介绍了尾波干涉方法在研究震源位置变化和监测散射体运移状态的相关应用与进展, 最后探讨了利用重复地震、 人工主动源和噪声互相关函数监测地下介质波速变化的尾波干涉方法的优缺点及发展方向. 尾波干涉方法基于尾波的多次散射特性, 能够提取震源位置与介质的细微变化, 其中介质的动态变化可为地震(火山)的孕育、 形成及发展提供研究思路与指导意义.      

超声岩石物理实验尾波观测中边界反射的影响分析（英文）

超声尾波是研究高频散射问题的最佳数据,近年来得到广泛应用,然而岩石物理实验证实超声尾波受到岩芯边界反射的严重干涉,有必要厘清在实验观测中,直达波后各续至波组成分及岩芯边界反射的影响。本文利用1MHz的超声纵波换能器,分别对无吸收衰减标准铝样和较强衰减的页岩岩芯进行实验,同时利用旋转交错网格有限差分法模拟实验观测波场,以便充分了解超声岩石物理实验中各续至波组的性质和来源。通过对比铝样观测波场及其模拟波场,定量分析了侧面和对穿不同位置接收的波场特征,侧边界反射对超声尾波时段的干涉特征,以及样品几何尺寸对尾波观测的影响。结合页岩岩芯超声实验数据的分析表明:提高岩样径长比,可延迟侧边界反射的干涉作用,有效降低对超声尾波的影响。干涉超声尾波的主要边界反射波为PP波,其次为PS波、PPP波和PPS波,这些震相在超声尾波时段合成为具有陷频和频散特征的波组,其幅值达到直达波幅值的30%。页岩岩芯超声实验表明,岩样介质对高频能量的吸收和散射衰减作用极大地减弱了岩样侧边界反射对超声尾波时段的干涉影响。     

环境激励下桥梁结构模态频率与波速变化监测研究

基于环境激励的桥梁健康监测方法是未来的发展方向。我们采用宽频带地震计Guralp CMG-6TD,建立了在线桥梁监测系统,对北京市昌平区鲁疃西路大桥进行了连续监测。分别使用随机子空间识别获得桥梁模态参数和尾波干涉法监测桥梁波速变化。结果表明：（1）采用的高灵敏度宽频带速度型地震计,能够连续准确记录宽频带范围内的三分量振动信号,非常适用于长期桥梁动态监测;（2）基于连续记录的环境激励信号,随机子空间法能够稳定可靠地识别桥梁低阶模态参数,尾波干涉法能够连续精确地监测桥梁材料的细微波速变化;（3）温度变化会引起桥梁材料的弹性模量发生显著变化。波速变化呈现振幅为1%的日变化特征,与温度变化呈明显的反相关性,温度敏感系数约为。同时模态频率的变化不太明显,说明波速可能是比模态频率更为敏感的量化损伤指标;（4）模态频率是桥梁整体状态的一种度量,而波速变化可以监测桥梁局部材料弹性性质的变化。将这两者结合起来,利用环境激励信号,连续准确识别桥梁模态频率以及监测波速变化,对于桥梁健康监测具有潜在重要应用价值。     

尾波干涉技术在2017年重庆武隆MS 5.0地震后震源区地壳介质变化的应用

2017年11月23日,重庆武隆发生M_S 5.0地震,震后1个月内发生107次M_L≥1.0地震,双差定位结果显示,主震震源深度约10 km,破裂面呈近SW向单侧破裂。选取震中附近布设的3个流动台地震波形及观测资料记录,利用波形互相关技术,挑选武隆M_S 5.0地震后符合条件的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析震源区震后地壳介质变化。结果显示：①S波早期尾波部分呈明显的线性变化,可能由震源区附近地壳介质的波速变化所引起;②由震中距最小的重复地震计算的相对波速变化最大;③在P波尾波发现走时延迟和不相关系数均存在1个短周期“尖峰”变化,可能与震后地下介质中散射体的运移有关;④震后局部地区的地震波速度存在上升—下降的恢复过程。     

基于背景噪声的环渤海地区波速变化初探

<正>1研究背景在地震孕育过程中,随着时间的推移,震源区介质会发生缓慢变化,直至断层错动发生地震。采用基于背景噪声尾波干涉的地壳波速随时间变化的计算方法,可充分利用波形中的噪声信息,研究地震发生背景。背景噪声受信号源影响相对较小,区别于地球物理场等定点监测手段和测项,其对地下介质的连续监测受地震时空分布的限制较小。刘志坤等（2010）选用区域地震台网数据研究2008年汶川地震震源区及周边波速的时空变化,     

利用尾波干涉技术分析寻乌及邻区的地壳介质变化

基于波形互相关方法,挑选寻乌及邻区的重复地震事件,利用尾波干涉技术分析重复地震事件发生期间的地壳介质变化。结果显示：多数重复地震对的S波早期尾波部分呈现明显线性变化,反映了地壳介质的波速变化,其中寻乌台南部的2个重复地震对波速变化最为显著,而距离台站相对较远的地震对,波速变化较小;波速变化明显的地区与低b值区一致,也与地震活跃区域相一致。     

地震干涉测量法近地表散射波分离技术

针对山地地震勘探数据低信噪比问题,近地表散射波分离意义显得尤为突出,地震干涉测量法为此提供了一种技术手段.本文将地震干涉测量理论和散射理论结合起来,导出了近地表散射波地震干涉测量表达式,分为互相关型和褶积型表达式,它们由实际波场和背景波场干涉测量构成.根据近地表散射波分离理论,结合陆上地震勘探实际观测系统,采用褶积和反褶积混合型地震干涉测量配置,用实际地震资料展示了近地表散射波分离技术的应用效果.经过理论分析和砾石区实际资料试验,表明地震干涉测量不仅能分离测线上散射源产生的散射波,而且能分离部分侧面散射波.该技术的优点在于它适应于起伏地形和不均匀近地表结构,并且不需要起伏地形和近地表速度信息.为了从实际资料中消除近地表散射波,本文采用多道匹配滤波自适应减法,在砾石区见到较好效果.     

有效压力与饱和度变化的气藏多波时移地震AVO响应

天然气在开发过程中,储层有效压力和含气饱和度均会发生变化,研究有效压力和含气饱和度的变化对地震响应特征的影响,在基于时移地震的剩余气分布预测研究中具有重要意义。天然气和石油的声学性质有着明显的差异,油藏时移地震的研究成果不能直接应用于气藏,因此需要开展气藏的时移地震研究。利用Shapiro模型表征干岩石弹性模量随有效压力的变化,借助Batzle-Wang方程描述流体速度随压力的变化关系,联合Gassmann理论进行流体替代,表征饱和流体岩石速度随含气饱和度的变化,建立了饱和流体岩石速度随有效压力和饱和度变化的岩石物理模型。基于该模型,对不同含气饱和度和不同有效压力下的气藏储层模型进行了多波时移地震叠前振幅变化（AVO）模拟。结果表明多波时移地震AVO技术可以有效地区分有效压力变化和含气饱和度变化,为进一步开展气藏多波时移地震流体监测提供了理论参考依据。      

利用主动震源检测汶川地震余震引起的浅层波速变化

为了监测汶川地震后断裂带附近的波速变化,2008年6月,我们利用快速响应探测系统,在龙门山断裂带北端进行了为期3周的连续观测实验.实验使用电动落锤作为主动震源,GPS连续同步授时的高精度数采作为接收系统.利用记录到的高时间精度观测数据,结合互相关时延检测技术,计算了P波和面波走时的相对变化,来表征地下波速的变化.我们观测到两次面波波速的异常变化,变化幅度最高达到2%,远远大于气压变化所能引起的波速变化.结合该时段内地震活动记录,我们认为面波的波速变化是由在附近发生的两次地震事件的同震效应引起的,该观测结果同理论计算结果相符.     

基于斑状饱和模型的储层渗透率地震响应特征分析（英文）

基于斑块饱和模型计算渗透率变化的地震反射特征,为流体流动性的地震描述提供依据。基于传播矩阵理论设计反射系数与合成记录算法,实现了频率域岩石物理模型与地震响应计算的无缝连接。斑块饱和储层地震响应包含如下动力学信息:分界面处波阻抗差异、储层内部波的频散与衰减,以及顶底界面波的调谐与干涉。模拟结果表明,渗透率的增加显著降低纵波速度,使其在高、低频弹性极限之间发生频散。储层速度频散与层状构造共同导致反射系数的频变现象。在储层与围岩波阻抗接近的情况下,地震响应对渗透率变化具有敏感性,对于不同储层厚度,当围岩为高速页岩时,反射波叠加振幅随渗透率增加而增加;当围岩为低速页岩时,叠加振幅随渗透率增加而降低。     

上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究

在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.     

基于等效介质理论的煤层气储层岩石物理建模与应用

地震岩石物理建模作为表征油气储层物性参数与地震参数间映射关系的主流工具,鲜有应用于煤层气储层,关键制约因素在于煤层气储层特有的吸附气和双重孔隙的等效计算问题尚未有效解决.为此,本文将吸附气视为类似煤基质的固相,将双重孔隙分解为基质孔隙和裂隙两部分;尝试利用自相容近似模型计算煤基质、吸附气和基质孔隙混合后煤基质干骨架的等效纵、横波速度,通过Mori-Tanaka模型和Brown-Korringa各向异性流体替换理论加入裂隙和流体,以此构建煤层气储层岩石物理模型.在此基础之上,通过正演模拟分析基质孔隙参数、吸附气含量以及裂隙参数的等效纵、横波速度响应;基于模型反演基质孔隙和裂隙参数,并将基于模型预测的纵、横波速度与实测数据对比,论证所构建的煤层气储层岩石物理模型的合理性.进一步通过制作岩石物理量版,探讨煤层气"甜点区"界定的两个关键参数——吸附气含量和脆性指数与储层物性参数(基质孔隙度、裂隙孔隙度)以及地震参数间的关系.结果表明:吸附气含量的变化引起的纵、横波速度、纵横波速度比和纵波阻抗变化微弱,引起的流体因子参数(λρ和μρ)变化略显著;基质孔隙度变化引起的地震参数响应显著强于吸附气含量;裂隙孔隙度与两种脆性指数间均具有明显的负相关性,可认为是煤层气储层脆性的主要影响因素.     

利用噪声记录估计福建地区中上地壳体波速度结构

本文利用福建地震台网25个宽频带台站的噪声记录提取瑞利波和勒夫波频散曲线反演地壳波速结构,并利用爆破观测结果对该速度模型进行检验.结果表明:利用该方法得到的地壳波速结构在浅部分辨率较好,深部波速结构的反演结果精度较低,这主要是由于本文所选台站间距较小,提取得到的面波频散曲线在短周期部分精度较高,而长周期部分面波频散曲线的偏差较大.综合噪声反演结果与传统反演结果,本文最终给出了一个新的速度模型,利用该模型计算得到的理论走时与爆破观测走时具有很好的一致性.     

江苏射阳地区地震尾波Q_c值特征

选取2009—2018年江苏省射阳地震台200 km范围内M_L≥2.0地震波形资料,基于Sato单次散射模型,计算该区域S波尾波Q_c值,并探求其时间变化特征。采用相同方法计算盐城、灌云地震台地震波形资料尾波Q_c值,并将3个地震台的计算结果进行对比。结果表明:射阳地区是江苏省尾波Q_0低值区域,Q_c值随频率的变化关系为Q_c(f)=33.7±3.4f ~(1.16±0.04);在2016年10月20日射阳M_(L )4.8地震前,射阳地区尾波Q_c值有增大现象,Q_c值变化特征表现为上升—下降—上升—发震;盐城、射阳、灌云地震台所记录地震的尾波Q_c值在震前均出现明显的高值异常变化。     

井孔声场中的弹性波散射效应及其应用

地下岩石普遍存在着非均匀性,当井孔周围岩石的非均匀体的尺度(如压裂产生的裂缝系统)与声波波长相当时,会产生很强的散射波,因此可以通过声波测井的散射效应评价地层的非均匀性.文章基于弹性介质散射体在统计意义上的分布规律,建立了三维井孔非均匀介质模型,数值模拟了非均匀地层偶极声波测井的散射效应,并分析了散射波的衰减特性.模拟结果表明:与均匀介质相比,井孔周围非均匀体产生了明显的散射,一个显著的特征是在直达波之后出现了较强的尾波,且尾波的频率随着时间逐渐降低.在此基础之上,根据尾波的衰减特性提出了一种利用散射效应评价地层非均匀性的方法,并将该方法应用于致密储层的压裂效果评价.应用结果表明压裂后偶极声波测井散射效应产生的尾波预示着井孔周围岩石的体积改造,可以用来评价致密储层压裂效果,这为今后利用声波测井资料评价非常规储层(如页岩储层)的压裂效果提供了一条新的思路.     

基于两级尺度粗化的裂缝-多孔隙介质地震响应分析方法

实际地震勘探中,储层物性参数的差异是导致地震波响应特征发生变化的根本原因,而建立储层物性参数与地震响应特征之间的联系,需要跨越微观孔隙尺度、介观测井尺度以及宏观地震尺度等三个不同尺度空间.本文基于已知井的岩石物理实验数据和测井数据,利用复杂多孔隙介质理论将微观尺度孔隙岩石粗化到介观测井尺度,利用Backus平均理论将介观测井尺度的模型进一步粗化到宏观地震尺度,最终,得到地震尺度裂缝-多孔隙介质模型.其数值计算结果与测井数据和地震数据的对比表明：基于两级尺度粗化算法的裂缝多孔隙介质模型在给定参数下是有效的,且基于该模型的地震响应特征分析方法能够对储层的地震响应特征随物性参数的变化进行分析.     

运用尾波干涉技术监测2014年盈江双震期间地壳介质状态的变化

2014云南盈江区域5月下旬接连发生了M_S5.6和M_S6.1级两个地震(双震),双差定位结果显示这次的盈江双震及其余震序列呈明显的时空聚集分布特征.本文基于波形互相关计算方法,挑选了盈江双震期间研究区内的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析地震序列持续期间地壳介质的物性变化.结果显示,在距离震源区较近的台站发现了盈江地震期间走时延迟的变化特征,随着流逝时间的不同,走时延迟变化复杂不一,这种变化可能源于不同路径上散射体的不同变化.其中,S波早期的尾波部分呈现明显的线性变化,可能是震源区附近地壳介质的波速变化所引起.研究发现,在两个主震之间和第二个主震之后走时延迟变化的特点不同,可能表示因不同地壳应力变化导致的介质性质变化.     

上地幔过渡带S—P和P—S转换的全球研究

本文研究了1984年至1986年3年期间全球数字地震台网(GDSN)记录的长周期数据,以讨论作为远震S前驱波的上地幔过渡带产生的S—P和P—S转换波的存在,这类转换波已在大量单台站记录上得到证实,许多记录的简单叠加加强了转换相位的出现,并证明不同板块区域之间过渡带性质没有重要的横向变化。400km间断面的S—P和P—S转换波在70°至85°之间距离上得到很好的观测,而670km间断面的转换波在87°以上距离观测得很好。已发表的震源机制分析和与合成地震图比较说明,转换震相的形态主要由地震辐射图型所控制,接收点下方经历S—P转换的震相可以从倾滑事件观测到。这些事件沿台站方向上辐射强SV和弱P波。在另一方面震源区域下方P—S转换经常可以从沿台站方向激发强P波和很小的SV波能量的事件中观测到,同时也从一些走滑事件中观测到。观测资料与合成地震图比较表明,Dziewonski和Anderson(1981)的PREM模型可以解释绝大部分观测数据。然而,从670km间断面上观测到的S—P和P—S转换波经常比合成地震图的振幅强。转换波和P波尾波的加强干涉,震源辐射的影响以及比在PREM模型中更高的670km间断面的速度反差都可能成为这一偏差的原因。