龙门山断裂带多参数深部结构成像与地震成因研究

通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘一甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和(或)上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用.     

基于激发振幅成像条件的探地雷达逆时偏移成像

针对基于互相关成像条件的探地雷达（GPR）逆时偏移计算效率低、存储量大及易产生低频假象的不足,本文将激发振幅成像条件应用于GPR逆时偏移成像中.通过在源点电磁波场正向传播过程计算每个网格点的能量密度,并保存最大能量密度的时刻和相应的电磁波场值;在接收点电磁波场逆向传播过程提取每个网格点最大能量密度时刻及对应的电磁波场值,并利用保存的最大能量源点电磁波场及走时做归一化,从而获得了依赖反射系数成像剖面,避免了源点正向传播电磁波场的存储和重建.此外,为了提高电磁波场的模拟精度,采用了基于三角形剖分的时间域有限单元法（FETD）计算电磁波正向和逆向传播过程.最后通过模型试算表明：激发振幅成像条件相比于归一化互相关成像条件,成像结果低频噪声更弱,空间分辨率更高,计算效率提高了近2倍.     

典型干扰对岩体裂隙优势方位计算结果的影响研究

应用平凉台地电场NS、 EW方位大地电场的分钟值, 其矢量合成结果表明, 该场地的大地电场强度、 方向变化都具有日周期性, 并且其方位与应用潮汐谐波振幅计算的岩体裂隙优势方位α角一致。 在该场地, 来自空间的磁暴干扰对α角的计算结果基本不产生影响; 模拟加入脉冲、 电阻率观测人工供电、 地铁等典型干扰, 在干扰幅度小于平凉台日变波峰值时, α角的计算结果基本不受影响; 模拟加入直流阶跃干扰时, 干扰加入当天会影响α角的计算结果, 但从第2天起不再影响α角的计算结果。     

高压直流输电对大柏舍台地电场观测干扰的分析

在分析高压直流输电对地电场观测产生干扰原因的基础上, 应用大柏舍台近年来受高压直流输电干扰的地电场数据分析受高压直流干扰时的地电场变化、 入地电流、 换流站接地极与台址关系, 计算了高压直流输电干扰时台址岩体裂隙优势方位。 结果表明: 地电场变化形态仅在高压输电入地电流开始注入和停止注入时产生大幅度的跃变; 高压直流输电干扰时电场强度与入地电流大小成正比, 与台址到换流站接地极的距离的平方成反比; 应用地电场潮汐变化前10阶谐波振幅计算台址岩体裂隙优势方位的方法有甄别高压直流输电干扰的效果。     

双井Walkaway VSP技术在辽河坳陷曙光高陡构造地区的应用研究

针对辽河坳陷西部凹陷曙光潜山高陡构造带顶界面断裂成像精度差、内幕地层识别难的问题,开展双井Walkaway VSP应用研究.利用大阵列检波器接收、炸药与震源联合采集方法,获得了高品质采集数据,是高陡构造成像的基础;子波一致性校正、基于射线追踪的矢量波场分离、VSP数据与地面地震数据联合各向异性速度建模、双井Walkaway VSP成像方法对比等针对性处理技术和波阻抗反演、地震属性提取等综合研究方法的应用,精细刻画了潜山顶界面,新识别出井旁小断层,落实了大倾角潜山构造形态,分析了内幕地层的接触关系,对板岩隔夹层及储层分布有进一步认识,展现了Walkaway VSP技术在高陡构造地区的应用前景.研究得到以下认识:(1)逆时偏移成像方法对高陡潜山成像更具适用性;(2)增加检波器进入潜山内幕的深度,避开潜山高速顶界面的能量屏蔽及滑行波、转换波等干扰,对潜山勘探具有重要意义;(3)双井Walkaway VSP联采时,两井距离要控制在一定范围内,防止两井间距离过大对深层偏移成像造成影响.     

多尺度CT成像技术识别超低渗透砂岩储层纳米级孔喉

以鄂尔多斯盆地X地区长6储层为研究对象,利用多尺度CT成像技术、聚焦离子束扫描电镜技术,结合Avizo软件的强大数据处理和数值模拟功能,对研究区目的层岩石样品进行不同尺度孔喉分维数重构,建立三维超低渗透砂岩储层纳米级孔隙结构模型.研究表明,微米尺度下,超低渗透砂岩储层孔喉形态呈点状、球状和条带状及管状.储集空间类型以溶蚀微孔为主且多孤立分布,局部孔隙为片状,连通性较差.纳米尺度下,超低渗透砂岩储层孔喉系统整体较发育,孔喉形态呈球状、短管状.远离裂隙处多为孤立状,连通性较差,仅具有储集能力.微裂缝、粒间缝发育部位多为短管状,有一定连通性,相当于喉道.微观非均质性较强,岩样整体较致密,局部相互连通,溶蚀孔及裂隙对储集能力、渗滤能力具有控制作用.数值计算求得目的层A、Y、C三个样品的孔隙度分别为6.95%、5.55%、4.44%,渗透率分别为0.828×10^-3μm^2、0.115×10^-3μm^2、0.00065×10^-3μm^2.聚焦离子束扫描电镜与多尺度CT成像技术相结合能够定量表征超低渗透砂岩储层微、纳米级孔隙结构.     

三维井地磁测联合约束反演

井中磁测在铁矿等磁性金属矿床勘查中具有举足轻重的作用.针对磁性金属矿床深部资源勘查中存在的有效信号弱、矿体形态复杂等技术难题,本文利用井中三分量磁测资料和地面磁测资料直接反演地下空间磁化率的分布情况,充分发挥纵、横向分辨率高的优势,通过磁化率的变化来确定矿（化）体的范围.分析了磁化率和磁场H_ax、H_ay、Z_a、ΔT各参量之间的关系,导出了磁化率反演方程;将钻孔编录、磁化率测井等结果作为约束条件构建了目标函数.以组合倾斜板状体模型为例,验证了方法的有效性,并在青海野马泉铁多金属矿区开展应用试验,试验结果与已有地质资料基本一致.该方法有效抑制了因反演数据源单一、缺乏约束条件而造成反演结果的多解性,实现了磁测资料的精细反演解释,为查明地下矿体空间位置、形态及规模,提高找矿效果,提供了一种新的解决方案.     

2015年11月23日祁连5.2级地震发震构造初步研究

基于喜马拉雅地震科学台阵和青海区域数字地震台网的资料,采用广义极性振幅技术反演了2015年11月23日祁连5.2级地震的震源机制;利用逆时成像技术重新定位了祁连5.2级地震及64次ML1.0以上余震的震源位置。基于上述研究,综合分析祁连5.2级地震的震源位置和震源机制以及64次ML1.0以上的余震空间分布特征,结合托莱山断裂构造性质探讨了发震构造。结果显示,祁连5.2级地震的发震时刻为北京时间2015年11月23日5时2分38.9秒,震中位置位于(37.95°N,100.46°E),震源深度为12.4km。祁连5.2级地震的震源机制为节面Ⅰ的走向108°/倾角44°/滑动角40°,节面Ⅱ的走向347°/倾角63°/滑动角126°。节面Ⅰ与托莱山断裂左旋走滑兼具逆冲的性质相同,也与余震勾勒出的断层面倾向SW,倾角约48°的产状相同,因此节面Ⅰ为发震断层面。结合震源机制结果和托莱山断裂的构造性质,推测主震的发震构造为一条北西西向的断层,倾向SW,倾角在深部较缓而在浅部可能较陡。由于托莱山断裂带次级断裂发育、产状复杂、缺乏准确位置,因此无法通过定位结果来判断发震构造为托莱山主断裂还是其次级断裂。     

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地电结构及对深部缝合边界的讨论

西伯利亚板块与华北克拉通碰撞导致古亚洲洋闭合,形成了幅员辽阔的中亚造山带,该带内记录了丰富的板块碰撞信息,揭示深部缝合边界对于研究洋-陆俯冲到陆-陆碰撞的深部动力学过程具有重要的科学意义.本文对查干敖包—化德410km大地电磁测深(MT)剖面数据进行反演,获得二维电性结构,为研究西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带深部构造形迹、碰撞边界问题提供地电结构的依据.结合人工反射地震及地质资料获得以下认识:(1)西伯利亚板块与华北克拉通碰撞带地壳存在多组"U"型低阻异常,多对应弧型、倾斜或"鳄鱼嘴"状反射界面.莫霍面存在两处错断现象,并与深部电性梯度带对应.岩石圈地幔除白乃庙岛弧呈低阻块体外,均为高阻块体,这些电性结构特征反映了南北汇聚所形成的构造形迹.(2)碰撞带可分为二连—贺根山和索伦—西拉木伦河两个不同时期的汇聚体系,晚泥盆世—晚石炭世早期形成的二连—贺根山汇聚体系由二连—贺根山增生杂岩带、宝力岛弧地体及断裂带组成,深部缝合边界位于二连浩特.而晚二叠—早三叠的索伦—西拉木伦河汇聚体系由二道井子增生杂岩带和温都尔庙增生杂岩带及断裂带组成,深部缝合边界位于苏尼特右旗.(3)在锡林浩特地区软流圈内部存在高阻异常,可能为俯冲消失的洋壳或碰撞造山后拆离的岩石圈残片.     

Fast estimation of prestack common reflection surface parameters

We present a method for fast estimation of finite offset common reflection surface parameters. Firstly, the derivatives with respect to offset are derived from the velocity guide. Secondly, we apply structure tensors to extract the derivatives with respect to midpoint from stacked common offset sections. Finally, the mixed derivative is estimated using a one-parametric semblance search. The proposed method is compared to the global five-parametric semblance search and the pragmatic sequential two-parametric semblance search on one synthetic and one real data set. The experiments show that the proposed method is more robust against noise than the pragmatic search and have comparable robustness with the global search. The proposed method smoothes parameter estimates in a local window, and the window size is set to give the best trade-off between detail and robustness. Since the proposed method is dependent on a velocity guide, the quality of the other parameter estimates may be influenced by any inaccuracies in the guide. The main advantage of the proposed method is the computational efficiency. When compared with a gridded implementation of the semblance search, the proposed method is 10 and 400 times faster than the pragmatic and global search. Alternative search strategies significantly reduce the computational cost of the global search. However, since more than 99% of the computational cost of the proposed method comes from the semblance search to estimate the mixed derivative, it is expected that such techniques also reduce the computational cost for the proposed method.