裂隙岩体中的对流扩散研究

揭示一个基于代数拓扑理论的裂隙网络中物质弥散模型，还给出了应用于网络中的对流扩散的对应性原理的证明。应用拓扑理论给出的框架，使其起了一个数据结构的组织者的作用，由此得到网络中每一个分支上的浓度的解。这个解是在拉普拉斯空间上的解析解。网络中任意点在任何时刻的浓度可以很方便地用数值拉氏反变换求出。     

乌鲁木齐市低空温度层结与采暖期大气污染的关系

为了找出乌鲁木齐市低空逆温对大气污染的影响规律,为治理和预测大气污染提供科学依据,利用2000年6月至2006年4月的乌鲁木齐市空气污染监测资料和气象站的探空、地面资料,分析了大气污染与逆温的对应特征。结果表明:乌鲁木齐市低空逆温的出现频率与大气污染指数具有相似的时间分布特征。采暖期空气污染指数API值越大,相对应出现逆温日的比例越高,以贴地逆温多;在污染源排放量一定的情况下,大气中污染物浓度与低空逆温层厚度、逆温层底高、逆温层顶底温差有显著的统计关系,而与逆温层中的逆温强度统计关系不显著。随着逆温层底高度降低,逆温层平均顶高、厚度、逆温层顶底温差的增大,日平均气温、最低气温、最高气温的降低,污染级别呈增加趋势;在采暖期同一时段内,要达到同样的污染级别,悬浮逆温日污染物容纳量比贴地逆温大,贴地逆温更容易造成空气污染;在污染物排放量相同的情况下,污染的程度主要取决于悬浮逆温层的底高和厚度及持续日数。     

用DSS资料研究首都圈地区的地壳结构

利用几种不同的一维反演方法对天津-北京-赤城剖面的DSS（deep seismic sounding）数据进行了处理．结果显示：沿剖面基底面北浅南深,但C界面和M界面北深南浅,存在镜像关系：地壳平均速度华北盆地较低,燕山下方较高;燕山隆起和华北盆地的交界处曾多次发生过5．0级以上地震。且在该过渡带上,多条深大断裂成北北东、北东向穿过该剖面,推断首都圈地区地震的发生与莫霍面的局部隆起、速度结构的急剧变化以及深大断裂的存在具有密切关系。     

南黄海海相地层速度的提取及其特征

南黄海盆地特殊的地震地质条件导致准确获得海相地层速度存在困难。基于本区的多道地震资料,联合使用多数据质控速度分析、初至波层析反演及层控网格层析反演3种方法,提取出了较为可靠的海相中-古生界速度信息。结合提取的地震速度及下扬子区已有钻井信息,总结了南黄海主要海相地层的速度分布。本区海相地层速度整体呈高低相间分布结构,存在速度的突变和倒转。海相下构造层速度高,不同地层间速度差异较小。由于海相下构造层无钻井资料约束,获得的速度信息仍存在不确定性。     

利用断层应力积累探讨大地震发生的地点——以日本2011年东北9级大地震为例

大地震在哪里发生是地震预报首先要解决的问题.利用反演GNSS观测数据得到的2011年日本东北9级大地震前7年（2004—2010年）断层上的应力变化,我们发现了这次地震断层的孕震区.为了进一步研究该孕震区的演化过程,本文继续反演这次大地震在1997—2003年间的断层应力变化过程.通过这两期的反演工作,我们看到,在这14年中,断层应力的年变化图案的主要特征基本是稳定的,并存在明显的应力增加区和降低区.前者与地震的破裂区吻合,后者与前震、重复小地震和无震滑动的区域一致.显著的剪切应力增加区不但与主震,而且还与大余震的破裂区相符合.我们发现断层面上高应力积累区的零剪应力和零正应力变化的等值线不重合,前者在断层面上的深度大于后者,这意味着在剪应力增加区存在着正应力降低区或剪切强度降低区（由于剪切强度与正应力成正比）.断层初始破裂点似乎更偏好零正应力等值线附近的位置,这是因为该处不但靠近剪切强度降低区,而且位于剪应力积累最显著的地方.研究结果表明,正应力变化对大地震的初始破裂有影响;本文所使用的断层应力变化反演方法,可以用来作为预测大地震发生位置的一种手段.

     

基于自适应有限元正演的大地电磁法三维反演算法研究

目前大地电磁法三维反演大多基于有限差分正演.反演使用规则六面体网格无法有效模拟复杂地形, 同时正反演网格同套存在严重影响反演可靠性的问题.针对上述两个问题, 本文利用自适应有限元算法, 开发了基于非规则六面体的高精度大地电磁三维正演方法; 反演中, 使用独立的反演网格和正演网格来提高正演计算精度和反演可靠性.这一思路既保证了正演响应和灵敏度矩阵计算的精确性, 又降低了因反演参数过多造成的不唯一性.最后, 通过算例验证了正演算法的精确性和反演算法对地形处理的有效性.

     

基于球面重力反演苏拉威西地区莫霍面结构

基于球坐标系的地球物理反演能有效避免地球曲率的影响, 适用于大尺度构造研究.本文基于重力异常数据在球坐标系下反演莫霍面深度, 结合数据误差及光滑正则化项建立反演目标函数并求解, 同时将该方法应用于苏拉威西地区.苏拉威西地区具有复杂的断裂系统、年轻的俯冲带, 是研究俯冲起始机制等前沿科学问题的理想场所.目前研究区的地球物理观测尚不充分, 缺乏对莫霍面形成有效约束的地震数据, 对研究区莫霍面的整体认识较少.本文基于卫星重力观测数据, 通过匹配滤波方法提取与研究区莫霍面结构相关的重力异常, 并结合频谱分析确定该地区的莫霍面深度参考值.在反演中, 通过两次随机子抽样交叉验证选择最优的超参数, 包括正则化因子、莫霍面密度差以及参考莫霍面深度, 迭代反演获得莫霍面深度.反演结果表明: 研究区莫霍面平均深度为20.0 km, 深度变化范围为9.2~33.3 km.总体上, 海区莫霍面浅, 约10.0~20.0 km, 陆区莫霍面深, 约25.0~33.0 km, 该结果与Crust1.0全球模型、前人重力反演结果以及地震数据基本相符, 总体上反映了苏拉威西地区的莫霍面变化特征.

     

地震反演驱动的改进匹配追踪煤层识别方法

多类型油气藏储层受到煤层反射干扰, 有效识别与去除煤层地震响应是提高煤系储层地震描述精度的关键技术之一.常规煤层匹配识别欠缺考虑煤层弹性参数的影响, 引起煤层定位不准确、识别可靠性低、运算效率低等问题, 本文充分考虑了弹性参数对煤层具有较好的指示作用, 首次提出了地震反演驱动的改进匹配追踪煤层识别方法.首先根据岩石物理分析, 构建煤层指示因子, 提出匹配追踪煤层指示参数的地震反演方法, 该参数能够较好地刻画煤层空间展布; 基于此, 在地震反演驱动下获得了煤层的先验位置, 将其引入匹配追踪算法中约束匹配追踪搜索邻域, 为缓解现有匹配追踪算法运行效率缓慢, 将经验模态分解(EMD)引入匹配追踪领域, 同时将连续相位替换瞬时相位加快匹配追踪运算效率, 研发了煤层指示因子约束下基于EMD字典的改进匹配追踪煤层识别算法.模型测试验证了本文方法识别煤层的可行性, 实际资料的计算结果表明, 该方法在保持精度的情况下大大提高了计算效率, 此外, 预测的煤层与实际测井解释的煤层基本一致, 有助于油气储层预测和识别, 具有重要的实际应用价值.

     

基于交替方向乘子算法的二维磁异常稀疏反演

磁异常反演是获取地下场源磁化率分布的重要手段之一,在地球勘探中扮演着重要角色.在磁异常反演中,对比光滑反演,稀疏反演的结果具有边界分明,物性参数分布集中的特点,更符合实际情况.针对稀疏反演,本文首先构建了具有代表性的基于L₁范数目标函数,利用交替方向乘子算法可分离凸函数的特点,将极小化L₁范数的优化问题分解为一系列的子问题,通过对子问题求解获得原问题的解;为了增强交替方向乘子算法的适应性,本文结合广义软阈值函数将交替方向乘子法推广于L_p（0 < p < 1）范数的反演中.为了验证本文提出的算法的有效性,采用了三种常规模型进行模拟实验.与基于L₂范数的反演算法进行实验对比,结果表明,本文算法得到了边界清晰,磁化率分布更集中的反演结果.最后,将基于交替方向乘子算法的L₁和L_p（0 < p < 1）范数的反演应用到青海省尕林格铁矿保护区获得的实际磁异常数据中,获得了较为符合实际地质情况的稀疏反演结果.

     

江陵凹陷南斜坡新沟嘴组下段薄互层滩坝砂储层预测技术

江陵凹陷南斜坡古近系新沟嘴组下段岩性岩相变化大,储层厚度薄,岩性圈闭的识别难度大。此次针对凹陷南斜坡金家场三维区,以古地貌与成藏分析为基础,以砂组或单砂层为单元,以薄互层砂体预测为核心,以地震地质复合微相为指导,建立了一套利用地震地质复合相控和地质统计学反演相结合的薄互层砂岩储层预测技术,开展了南斜坡地区的砂岩展布规律预测,为江陵凹陷新领域的油气勘探提供指导。