帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究

利用位于新疆帕米尔东北缘地带12个固定数字地震台和天山动力学Ⅱ期10个流动宽频带数字地震台记录的高质量远震波形数据,应用接收函数H-κ叠加方法研究了帕米尔东北缘的地壳厚度-泊松比特征和部分台站下方的壳内界面深度.研究发现:(1) 帕米尔东北缘的Moho面起伏变化剧烈,其总体分布呈现东薄西厚、南厚北薄的特征,由塔里木盆地向天山延伸,地壳厚度约从45 km加深到55 km,从塔里木盆地向西昆仑山延伸,地壳厚度约从45 km加深到69 km;(2)沿着天山动力学Ⅱ期剖面,位于塔里木盆地北缘台站的壳内间断面的深度约为13~16 km,向北进入天山南麓加深到20 km左右,继续向北进入南天山山区壳内间断面不明显,可能暗示塔里木盆地基底向北俯冲,俯冲距离可能到达南天山的山前;(3)研究区地壳泊松比变化复杂(约从0.20到0.31),显示地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造;(4)整个研究区的地壳厚度和泊松比之间没有明显的相关性,但天山动力学Ⅱ期剖面的结果表明,从塔里木盆地北缘到西南天山,地壳厚度和泊松比之间存在反相关关系,意味着天山地壳的增厚可能主要是通过以长英质岩石为主要组成成分的上地壳叠置而成;(5) 研究区全部地震台地壳厚度与海拔高程的线性回归方程表明地壳厚度与海拔的相关性相对较弱(相关系数为0.66),天山动力学Ⅱ期10个台站的地壳厚度与海拔具有很好的相关性(相关系数为0.85),可能表明沿该剖面地壳整体上处于相对均衡的状态.     

利用接收函数方法研究西秦岭构造带及其邻区地壳结构

根据西秦岭构造带及其周边地区117个宽频带地震台站的高质量波形数据, 利用远震P波接收函数的H-k叠加方法, 求得地壳厚度和平均波速比. 通过分析地壳厚度、 波速比及其关系和接收函数CCP叠加剖面, 研究了该区域的地壳结构特征. 结果表明, 研究区域内地壳结构差异大, 呈过渡带特征. 地壳厚度总体上呈北北西向分布, 自西南向东北逐渐减小. 羌塘块体地壳厚度为72 km, 渭河盆地附近为39 km. 西秦岭构造带的地壳厚度为42—56 km, 南北向莫霍界面平坦. 研究区域P波与S波波速比平均为1.74, 其中西秦岭构造带平均为1.72. 较低的波速比主要分布在西秦岭构造带、 祁连山块体、 松潘—甘孜地块北部以及香山—天景山断裂区域, 这可能是由于含长英质酸性岩组分的上地壳叠置增厚而导致的. 该区域缺少超高波速比, 表明这一区域发生岩浆底侵或上地壳熔融的可能性很小. 综合分析表明, 西秦岭构造带及邻区的地壳结构主要是由于青藏高原隆升并在向东北向扩张中受到周边块体的阻挡而引起的地壳构造变形所致. 西秦岭构造带的莫霍界面变化和波速比分布与该构造带经历碰撞地壳增厚后的伸展走滑运动有关.     

大别-苏鲁及其邻近地区基于背景 噪声的勒夫波群速度成像

大别-苏鲁造山带是中国大陆东部地区最重要的构造之一. 为了研究该地区的地壳上地幔速度结构,本文收集了国家数字地震台网和中国区域地震台网的山东、河南、安徽、江苏和湖北等省的144个宽频带地震台连续两年(2009年5月—2011年5月)的水平向地震记录(E分量和N分量)数据,首先对台站对之间E-E,E-N,N-N和N-E分量进行互相关,然后分别对这4个互相关分量采用相位权重叠加法进行叠加,最后旋转到横向分量(T-T)获得勒夫波经验格林函数(EGF);用频时分析(FTAN)方法获得4000余条勒夫波群速度频散曲线,并进一步反演得到了周期为6—40s的勒夫波群速度分布图.结果表明,周期为6—10s的勒夫波群速度分布与地表构造特征相吻合.大别造山带、苏鲁造山带、湖北西部隆起均表现为高速;华北盆地发育,表现为大面积的低速;江汉盆地、南襄盆地、合肥盆地等因其规模不同而显示不同程度的低速.在周期为6—30s的勒夫波群速度分布图上,大别和苏鲁地区均显示高速,已有的研究结果中地壳的低速并没有得到反映.其原因一方面可能与勒夫波群速度纵向分辨不高有关,另一方面高压变质岩深度分布可能比已有研究结果给出的要深. 6—30 s的分布图上郯庐断裂带及其邻近地区表现为不同程度的高速,可能与该地区白垩纪以来处于拉张构造体制,地幔物质受到扰动,造成物质上涌有关.     

均匀介质中MRS方法三维模型的核磁共振响应

MRS方法三维含水体的核磁共振正演计算涉及两个难点:①激发场表达式的快速计算,该表达式为包含双重Bessel函数乘积的积分式,将该表达式分为两个积分区间,第一积分区间应用贝塞尔函数的汉克尔函数表述式及其大宗量渐近特性,将其转化为Fourier正(余)弦变换,采用快速计算方法实现数值计算;另一积分区间的计算直接应用一般的数值积分算法即能获得较高的计算精度。②三维含水体的空间离散化,提供柱坐标和直角坐标中的两种离散方法,可对任意形状的三维含水体进行构建。在此基础上,开发出相应的正演程序,并进行几种常见的三维含水体的MRS正演,对其初始振幅曲线进行规律总结。结果表明,三维含水体的MRS振幅响应与层状含水层振幅响应类似,使用收发共圈的工作模式将难以辨别地下含水体的空间形态。     

TEM正演响应计算的几种频时域转换方法对比

在瞬变电磁的一维正演响应模拟中,常用的方法是先在频率域中求解,之后将结果转换到时间域。但该方法在晚期的计算精度通常不高,因此,使用5种频-时域转换方法(正、余弦变换的数值滤波算法,G?S逆拉普拉斯算法、正、余弦变换的折线逼近法)进行了计算,与解析解对比,得出余弦变换的数值滤波算法在晚期计算中精度最高的结论,并对这五种转换方法产生误差问题的原因进行了讨论和分析。本研究有利于瞬变电磁一维正演响应的高精度计算,使其在多维计算中得到更好的应用。     

求解声波方程的径向基函数无网格法

地震勘探广泛应用于油气、煤田勘探。地震波场数值模拟是整个地震勘探数据处理技术的基石。将径向基函数（RBF）引入地震声波波场数值模拟中,在空间上用径向基函数无网格法来构造二阶导数,而在时间上采用简单的二阶差分公式,并重点讨论了形状参数c对该方法精度的影响,总结c经验取值范围为2~4倍平均数据点间距。设计不同模型,利用径向基函数无网格法进行声波波场模拟,并与空间四阶时间二阶的有限差分计算结果进行对比,结果表明：同样精度下,径向基函数每个波长所取的数据点数远小于空间四阶矩形网格有限差分每个波长所取的网格点数,即径向基函数的空间采样率更低,这表明径向基函数具有更小的数值频散。     

基于相控地质统计学反演的薄储层岩性、物性预测

针对河流相储层厚度薄、纵向叠置严重、横向变化快、常规确定性反演方法受地震频带限制难以准确刻画的特点,尝试应用基于MCMC算法的地质统计学方法进行反演,以提高分辨率和储层预测精度,并全程应用成岩储集相控制建模,以便从储层地质学的角度加强模型约束,促进概念模型向定量模型的转化,建立合理的反映地下实际情况的油藏物性模型。具体实现方法是,首先利用对岩性识别敏感的测井曲线重构拟声阻抗曲线,再以声阻抗为中间变量,对岩性、物性参数空间变异性进行双重变差函数分析,最后基于MCMC算法实现了成岩储集相控制的地质统计学反演。得到的三维岩性、阻抗及孔隙度模型,其纵向分辨率为1 ms,既可以很好地展现不同期次砂体的叠置关系、隔夹层的分布以及沉积旋回纵、横向演变规律,又可以实现物性变异方向沿河道砂体弯曲方向变化的趋势,同时可对地震资料的多解性进行有效限制。     

距离法定量评价储层地质模型的不确定性

针对目前常用的储层地质模型不确定性评价方法存在的主要问题,提出了先用距离函数计算模型之间的差异,再以差异的大小来判断不确定性大小的方法.以WZ油田西区为例,采用相控物性参数建模技术,利用顺序高斯模拟方法建立渗透率的三维模型.对各种度量差异的距离函数进行对比研究和分析,结果显示曼哈顿距离函数和欧氏距离函数能较好地刻画模型之间的差异.选用欧氏距离函数计算模型之间的差异,其原理是先计算每两个模型之间相对应的每一网格节点的渗透率值差的平方和,然后取平方根,得到一个表征各模型之间差异的矩阵.根据该矩阵可得到各个模型之间的差异程度,差异越大,不确定性就越大.最后通过对比模型过井剖面图分析结果与距离矩阵分析结果,说明了本方法的正确性,结果显示该方法能有效评价随机模拟生成的储层地质模型的不确定性.     

基于Born敏感核函数的VTI介质多参数全波形反演

本文基于VTI介质拟声波方程,利用散射积分原理,在Born近似下导出了速度与各向异性参数的敏感核函数,同时结合作者前期研究提出的矩阵分解算法实现了一种新的VTI介质多参数全波形反演方法.矩阵分解算法通过对核函数-向量乘进行具有明确物理含义的向量-标量乘分解累加运算实现目标函数一阶方向或二阶方向的直接求取,从而避免了庞大核函数矩阵与Hessian矩阵的存储,该方法同时可以大大降低常规全波形反演在计算二阶方向时的庞大计算量.为了克服不同参数对波场影响程度的不同,本文利用作者前期在VTI介质射线走时层析成像研究中提出的分步反演策略实现了多参数联合全波形反演.理论模型实验表明,本文提出的基于Born敏感核函数的各向异性矩阵分解全波形反演方法可以获得较好的多参数反演结果.     

近30年北半球冬季臭氧总量分布特征及其与平流层温度的关系

臭氧的时空分布特征对气候和环境变化具有显著影响,随着臭氧资料数量的增加和质量的提高,有必要对臭氧时空分布特征及其与气候变化的关系进行详细研究.本文利用欧洲中期天气预报中心提供的1979—2013年的全球月平均臭氧总量资料、平流层温度场资料,采用旋转经验正交函数分解(REOF)、Morlet小波分析、合成分析等方法研究了20°N以北的北半球冬季(12—2月)臭氧总量异常的主要空间分布结构与时间演变特征,并进一步分析了主要模态与平流层上层(2 hPa)、中层(30 hPa)以及下层(100 hPa)温度异常的关系.结果表明:近30年北半球冬季臭氧总量异常变化最显著的区域主要有5个,分别位于极地地区(75°N—90°N,0°—360°)、北半球副热带地区(20°N—40°N,0°—360°)、阿拉斯加地区(60°N—75°N,180°—260°E)、北大西洋地区(45°N—60°N,310°E—360°E)及西伯利亚地区(50°N—65°N,80°E—130°E).5个区域的冬季臭氧总量异常具有明显的年际和年代际变化特征.1980年代后期是各个区域的臭氧总量异常由年代际偏多转为偏少的转换时段.此外,各区域存在显著的年际变化周期,而且各个区域的年际周期存在明显的差异.臭氧总量异常变化与平流层温度异常变化的关系表明,臭氧总量异常的增加(减少)能够导致平流层上层温度异常偏冷(暖)和平流层中、下层温度异常偏暖(冷),其中平流层中层温度异常的偏暖(冷)程度要比下层更加明显.