基于窗口理论的时频分析方法研究

通过对比短时Fourier变换、连续小波变换、S变换、广义S变换等时频分析方法发现,从窗的维度看,它们具有统一的内积形式,差别在于窗函数中σ(f)的取值。通过分析相应方法中σ(f)随信号频率的变化规律,以及随之产生的时窗与时频分辨率问题,解释广义S变换的相对优越性。将广义S变换应用于四类薄互层模型,研究薄互层时频特性与地质特性的对应关系,指导地层旋回方向的预测。     

地震走时层析成像方法在研究强震孕震、发生机制中的应用

选取1950年以来中国大陆内部发生的数十次6.0级以上强震的孕震、发震机制研究实例,本文回顾总结了近年来国内外学者对强震的发生与地壳介质结构不均匀性关系的研究进展情况,分析了不同研究方法的优点和存在的问题.相对定位方法获取精确的余震震源位置和地震层析成像方法,获得震源区高分辨率的三维速度结构是目前研究强震孕震构造和发震...     

地震随机噪声压缩感知迭代压制方法

复杂地表和复杂介质条件下,随机噪声往往严重影响着复杂地震信号的信噪比,同时深层地球物理目标探查中弱地震信号总是被随机噪声所掩盖,如何有效地压制随机噪声干扰、恢复有效地震信号仍然是高精度地震勘探中的关键问题.压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理.本文系统分析压缩感知框架下地震随机噪声压制的稀疏优化反问题,提出了基于迭代软阈值算法的"采集-重建-修复"方案对该问题进行求解.在实现高度稀疏表征的基础上进行地震数据的压缩感知随机观测,通过迭代反演对有效地震信号进行重构,有效提高复杂地震数据的信噪比,同时,当求解稀疏优化问题时,如果出现正则化项引起重构信号衰减现象,可以匹配除偏对衰减的有效信号进行修复.通过与工业标准 f-x预测滤波方法进行比较,理论模型和实际数据处理的结果表明,压缩感知迭代噪声压制方法对复杂地震数据中的随机噪声有较好的压制效果,可以有效恢复出被较强非平稳随机噪声干扰的时空变同相轴信息.     

深部地质资源地球物理探测技术研究发展

随着经济发展,人类经济社会对资源与能源的需求日益增加.我国在采资源正在枯竭,供需矛盾不断加大,对外依存度较高.国家对陆地盲区、深地和深海的资源勘探极为重视,同时未来勘探对象更为隐蔽、地质条件更为复杂,勘探与开采难度越来越大.地球物理方法作为勘查技术中最有效准确的预测方法之一,为满足勘探任务的需求,近年来地球物理勘探在研究新技术、新方法、仪器研发和数据处理解释等方面取得突破性进展.本文详细阐述我国的金属矿、煤矿、油气以及非常规油气资源的勘探开发现状,归纳了相应领域的地球物理技术新进展,对深地资源的勘探开发进行了展望,为资源与能源开发提供参考.     

松科二井邻域沙河子组含油气地层结构特征——基于测井和地震数据的分析

松辽盆地大陆深部科学钻探工程"松科二井"获得了最完整的沙河子组地层岩心,初步识别出深部页岩气气测异常43层,累计厚度102 m,显示出沙河子组地层具有良好的深部能源前景。为进一步分析松辽盆地沙河子组地层油气资源潜力,本文在前人研究的基础上,结合松科二井测井、岩心数据和地震数据,分析松科二井邻域沙河子组地层的层序特征和空间展布,同时以随钻录井记录到的气测异常为出发点,分析沙河子组地层的测井和地震响应。结果显示:松科二井邻域沙河子组地层具有厚度大、横向延续小的地层展布特点,根据测井、岩心及地震数据,将沙河子组地层分为4个三级层序:SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,其中顶部SQ4层序具有较好的油气前景,其岩性以泥岩为主,并具有相对较高孔隙度、低波阻抗的测井曲线特征,在地震剖面上表现为连续强振幅,阻抗反演剖面上存在局部低波阻抗特征,揭示了该区沙河子组深层天然气资源的赋存条件。     

基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术

页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究,针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点,利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数,利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性,并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法,并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息,并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数,同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明,基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高,并且在一定范围内变化,这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关,同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关,而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外,页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性.     

基于浅层反射地震勘探技术的大庆地区近地表构造特征研究

目前,对于大庆地区的地质构造研究成果仅局限在深部构造上,该地区从未开展过针对近地表隐伏断裂的探查工作.本文采用浅层反射地震勘探方法,查明了克山—大安断裂嫩江组以上地层的详细地层信息以及断裂的展布形态;同时,在主干断裂上覆的背斜构造中,发现了许多次级断裂,这些次级断裂在前人的成果中并未提出过,并且在本区的断裂-褶皱构造体系中,次级断裂的活动特性同样受主干断裂活动的影响;然后通过钻孔验证,证实了浅层反射地震勘探结果的可靠性,并且确定了次级断裂的最新活动时代;最后综合编制了松辽盆地长垣隆起地区浅层地质模型,并讨论了本地区的构造体系受晚白垩纪以来太平洋板块俯冲方向变化的影响而形成的构造特征.本次研究中的方法和成果可为大庆市城市发展规划、重大工程建设选址和大庆油田安全高效生产等提供科学依据,可为其他地区开展近地表断裂探查提供借鉴和参考,为本地区浅层地质构造后续研究提供了基础资料,填补该地区近地表地球物理勘探构造研究的空白.     

中国东北地区高分辨率地壳结构:远震接收函数

利用分布在东北地区的国家地震局台网、NECESSArray台网、吉林大学在长白山及其周边地区布设的26个临时台站总计259个台站接收到的16,070条高质量的P波接收函数,采用H-k和CCP(Common Conversion Point,共转换点)叠加成像方法,获得该区高分辨率的地壳结构.观测结果显示,东北地区莫霍界面深度和地表高程总体呈镜像关系;西部大兴安岭—太行山重力梯级带附近存在莫霍界面深度陡变带;中部的松辽盆地地区受晚中生代的地壳拉伸作用影响,地壳厚度较薄,北部的小兴安岭地区和南部的华北北缘造山带可能同样受拉伸运动影响,具有较小的地壳厚度;松辽盆地莫霍界面深度由西向东逐渐减小,推测这与太平洋板块俯冲作用有关;东部地区莫霍界面结构比较复杂,依兰—伊通断裂与敦化—密山断裂之间出现复杂震相,可能与该区存在地幔物质的底侵作用有关;长白山火山地区地壳厚度较大,对应较高的波速比,推测在该区地壳内存在岩浆囊.     

西太平洋俯冲板块对中国东北构造演化的影响及其动力学意义

中国东北地区在古生代期间以众多微陆块的拼合以及古亚洲洋的闭合为特征,其后又经历了中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加与改造,以致东北地区的构造行迹显得极为复杂,而大兴安岭重力梯级带及其西部地区构造演化是否与西太平洋俯冲有关仍然存在争议.本研究利用分布于中国东北、华北地区以及韩国、日本等部分台网所接收的近震与远震走时数据获得了中国东北地区壳幔精细的三维P波速度结构.成像结果显示,太平洋板块持续西向俯冲,俯冲板片的前缘停滞在大兴安岭—太行山重力梯度带以东区域的地幔转换带之中;长白山火山区上地幔存在着显著的低速异常体,推测西太平洋板块的深俯冲脱水导致了上地幔底部岩石的熔点降低,从而形成了大范围的部分熔融物质上涌.通过分析上地幔的速度结构,我们认为由于太平洋板块的大规模西向深俯冲,在大地幔楔中发生板片脱水、低速热物质上涌等复杂的地球动力学过程;俯冲板片前缘带动上地幔中不均匀分布的地幔流强烈作用于上部的岩石圈,这对东北地区深部壳幔结构乃至大兴安岭重力梯级带的形成、演化有着重要的影响.     

大兴安岭西盆地群域构造与地球物理场综述

中国东北地区大兴安岭西侧盆地群包括漠河盆地、根河盆地、拉布达林盆地、海拉尔盆地和二连盆地等,蕴藏着丰富的中、新生代油气资源.为研究该盆地群域古生代、中新生代构造演化,综合建立盆地群域地球动力学模型,补充东北亚构造演化理论,本文综述该盆地群域受控的区域构造与深部构造背景、盆地群构造特征与性质、主要控盆断裂特征、盆地群油气条件比较以及盆地群域已完成并取得重要结果的地球物理工作.归纳已有主要认识和研究结果:(1)对大兴安岭西侧的盆地群起构造控制作用的构造带包括蒙古—鄂霍茨克洋缝合带、西拉木伦河缝合带、黑河—贺根山缝合带、塔原—喜桂图缝合带、西太平洋板块俯冲带,以及额尔古纳—呼伦断裂和得尔布干断裂.(2)二连盆地、海拉尔盆地和漠河盆地的盆地构造轴向与蒙古—鄂霍茨克洋缝合带走向相关;而且三个盆地内的一级构造单元走向(隆起、坳陷和推覆带)也具有这类特点.(3)几个地学断面的综合地球物理研究表明,大兴安岭西侧盆地群岩石圈地幔厚度自北向南变厚,南部盆地基底与华北地台基底表现类似;盆地群基底电性结构因受到软流圈热物质作用可能在继续演化.(4)在盆地沉积地层方面,漠河盆地的下部是侏罗系陆相煤系地层,上部是白垩系火山岩地层;海拉尔盆地由下侏罗统的铜钵庙组、南屯组,上侏罗统的大磨拐河组和下白垩统的伊敏组共同组成扎赉诺尔群,厚约3000m;二连盆地中生代地层中,中下侏罗统主要为含煤建造,上侏罗统为火山岩建造,下白垩统主要为含油建造和含煤建造,上白垩统为砂砾岩建造.(5)盆地群整体勘探程度较低.基于上述研究结果,需要进一步研究的科学问题包括:由本研究区的地球物理、构造地质、石油地质等多学科的综合研究,解决研究区受控的区域构造应力场所包括的因素及其作用,以及在岩石圈尺度上三维空间的地球物理场表征;深部构造对盆地群域构造的作用;从晚古生代到中新生代研究区构造演化特点及其依据;从北至南约1650km长的盆地群域构造差异与依据;盆地群(域)油气条件与毗邻的松辽盆地在构造成因上的差异.