基于GPU计算的地震波场高阶有限差分正演研究

本文介绍地震波场高阶有限差分正演及其GPU计算问题,通过数值模拟技术实现地震波正演。对于声波方程,利用泰勒级数展开式得出波动方程的高阶有限差分格式及其离散表达式。运用C++语言和CUDA编写二维和三维GPU正演程序,使用共享存储器提升GPU线程间通信传输速度,并且改善了三维模型情况下共享存储器容量对有限差分阶数的限制问题。建立不同尺度模型针对二维和三维GPU正演程序和CPU正演程序进行计算测试,比较两个程序的计算效率。测试结果表明,无论是在二维和三维的模型下,GPU正演程序的计算耗时都远远小于CPU正演程序的计算耗时,且随着计算数据量的增大,加速效果越来越显著,测试结果可以很好地证明GPU程序相对于单CPU程序计算的高效性。     

南羌塘坳陷古油藏带布曲组白云岩储层特征及控制因素分析

羌塘盆地布曲组白云岩储层是整体致密背景下的"甜点"储层,深入研究其发育的控制因素,是进行有利区预测的基础。通过野外地质剖面观察、岩心观察、铸体薄片鉴定,结合实测分析,对白云岩储集空间进行分类,并分析其发育的控制因素。结果表明,南羌塘坳陷古油藏带布曲组白云岩储层发育在碳酸盐岩台地的台内滩中,高位体系域晚期的滩间洼地局限水体提供白云化流体。储层中发育晶内溶孔、晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞,物性较好。储层质量受沉积作用、成岩作用及构造作用共同控制。台内滩发育的颗粒灰岩能够保存更多的连通孔隙,为后期流体改造提供运移通道,滩后局限水体提供白云石化流体。浅埋藏阶段白云石化是储集空间发育的最有利因素。燕山运动Ⅱ幕的构造挤压形成热点,提供形成孔隙充填鞍形白云石的热流体,同时该流体能够溶蚀围岩。古油藏破坏过程中的酸性流体和大气淡水对储层进行溶蚀改造,对储层具有关键性改造意义的是浅埋藏阶段的白云石化和第一次生烃前的有机酸溶蚀。     

基于微地震数据的增强型地热储层参数及采热的数值模拟研究

发展清洁、稳定、可再生的干热岩型地热资源对于缓解能源危机、减轻环境污染、改善人类健康具有重要意义。增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS) 是一项改造干热岩天然储层,高效开发地热能资源的先进技术。以澳大利亚库珀盆地地热储层为研究对象,基于水力压裂实测微震数据,建立了三维分区均质渗透率模型和非均质渗透率模型,分别进行储层温度场、流场及采热性能变化的研究,并对比其差异。结果表明：在同样的注采流量下,由于非均质模型中微震事件集中于井口附近,进而形成明显的优势流动通道,流体从注入井更快流向生产井,温度下降速度相对更快,分区均质模型中优势流动通道没有非均质模型明显,温度下降速度较慢;地热模型运行期间分区均质模型的采热量变化相对稳定,降幅为3.74%,非均质模型采热量降幅较大,为12.72%。分区均质模型的模拟结果相比于非均质模型,温度下降幅度小、采热量高;但实际储层中的渗透率分布不均,分区均质模型的模拟采热量相比实际采热量偏高,因此在实际应用中,非均质模型的模拟结果对实际工程更具参考意义。     

湖北远安盐池河磷矿开采区稳定性评价

磷矿开采区诱发的地质灾害已严重威胁到远安县人们的生命财产安全.本文以远安县盐池河磷矿开采区为例,对区内磷矿的开采范围、开采方法以及采空区分布特征进行介绍,分析了采空区内的变形机制;对采空区稳定性进行定性评价,以磷矿开采深厚比(H/M)作为稳定性评价依据,利用GIS软件拟合分析得出区内磷矿开采深厚比等值线图,对等值线图分析得出稳定性分区图;研究区共分三大区:稳定性差区、稳定性较差区、稳定性较好区,分别对各区进行稳定性评价,并提出相应的防治建议.     

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36~42 km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20 m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15~16 km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.     

可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演研究

可控源音频大地电磁法在资源勘探等领域中发挥着重要的作用.我们把有限差分数值模拟方法用于可控源音频大地电磁三维正演,结合正则化反演方案和共轭梯度反演的思路,将反演中的雅可比矩阵计算问题转为求解两次"拟正演"问题,得到模型参数的更新步长,形成反演迭代,实现了可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法.该反演算法可用于对有限长度电偶源激发下采集到的可控源音频大地电磁全区(近区、过渡区和远区)视电阻率和相位资料进行三维反演定量解释,获得地下三维模型的电阻率结构.理论模型合成数据的反演算例验证了所实现的可控源音频大地电磁三维共轭梯度反演算法的有效性和稳定性.     

卫星遥感北京大雾气候分布特征及成因分析初探

利用极轨气象卫星资料,结合地面能见度资料,对北京市2001-2005年的大雾信息进行了处理分析,生成了多种大雾遥感信息产品.利用处理结果,对2001-2005年北京地区大雾频次分布特点进行了分析.其中卫星遥感2001-2005年北京地区大雾天数统计图反映了近五年来北京市不同地区大雾出现的频次,卫星遥感各季节大雾天数统计图反映了不同季节北京地区大雾分布的时空变化特点,卫星遥感大雾程度指数(像元级空间尺度)反映了北京市不同区县单位面积大雾出现的频次差异.同时,根据卫星遥感大雾分析结果、形成大雾的最主要气象要素资料(地面温、压、湿)、地理信息、高程数据等,还对近5年北京市不同季节不同地区大雾分布的特征、时空变化的气象成因和主要大雾类型(平流雾、辐射雾)进行了分析.综合各种分析结果,北京市大雾分布存在以下几个特点:第一,北京地区的大雾虽一年四季均有发生,但存在明显的季节性特点,以夏秋季偏多,以冬春季偏少;第二,大雾频发区主要位于北京市东南部和中东部偏北的部分地区.西部相对较少;第三,受地形和地面环境流场影响,东南部大雾以平流雾为主,北部和西北部地区以辐射雾为主;第四,辐射雾发生频次与下垫面类型有密切关系,城市热岛对大雾的影响明显.     

黔西南泥堡—包谷地卡林型金矿田热液矿物地球化学特征及其地质意义

黔西南泥堡—包谷地卡林型金矿田以泥堡特大型金矿床为主体,兼具一系列小型金矿床和新发现的金矿点.笔者等在矿田内系统采集了与成矿密切相关的石英、方解石、萤石和辉锑矿样品,分析微量元素和稳定同位素地球化学特征,探讨成矿流体性质及来源.分析结果显示,石英、方解石和萤石整体上富集As、Sb、Li、Sr、W等元素,其中As、Sb成...     

兰州地区高云和气溶胶光学特性及其辐射效应

利用激光雷达探测分析了兰州上空的高云与气溶胶的光学参数,并用LOWTRAN7定量模拟出高云对气溶胶辐射特性的影响。结果表明,消光系数廓线与相对湿度廓线随高度的变化一致性较好,气溶胶层主要在2km以下,低层气溶胶和高云的消光系数和相对湿度较大。白天,高云的存在使云下气溶胶短波加热率减小。有云和无云时气溶胶加热率的差别在地表处最为明显,中午前后差别较大,最大为11:00的0.096K.h-1。夜间,高云的存在使云下气溶胶长波冷却率减小,在1000m以下有云和无云时气溶胶冷却率的差别小,在1000m以上差别大,最大差别出现在1500m处(02:00～04:00),为0.033K.h-1。     

2009—2010年罗甸夏秋冬春连旱成因分析及预防措施

通过对2009—2010年罗甸夏秋冬春连旱过程的调查,分析找出干旱发生的直接原因是降雨量持续偏少、气温持续偏高、水汽蒸发量大、雨季结束早;干旱发生的深层次原因是气候异常。并根据罗甸地形和县情,提出应对干旱的预防措施。