基于概率密度分布的地电场地震前兆异常提取方法

随着地电场观测技术的不断提高, 高采样率的观测资料中蕴含着丰富的与地下构造活动有关的信息, 如何从高采样率的观测资料中提取有效的地震前兆异常, 是目前地震电磁学科分析人员最为关注的问题之一。 本文利用概率密度分布方法, 分析了2013年芦山M_S7.0地震和岷县漳县M_S6.6地震震中周围9个地电场台站的观测数据, 分析得到: 在芦山地震和岷县漳县地震前, 平凉台、 古丰台和松山台出现高频异常信息, 地电场干扰增强。 据此分析, 初步研究认为概率密度分布法是一种有效的地电场高频异常信息提取方法。     

利用S波高频衰减对天山中东段地区地壳Q值成像

利用天山中东段地区25个数字地震台站记录到的2009~2014年底5076个近震波形资料以及新疆地震台网提供的观测报告,采用遗传算法对S波位移谱的高频衰减进行拟合,得到19140条衰减算子t~*数据。根据这些t*数据,反演得到该区地壳Q_s值分布。结果表明,天山中东段地区平均Q_0值为520,其Q_s值分布及其所揭示的衰减变化特征与研究区的地表构造明显相关。天山南北两侧的山区盆地交汇部位Q_s值较低,而高Q_s值较为集中地分布于天山造山带内部。1900年以来天山中东段地区6级以上强震大多位于低Q_s值区域,该区24个高热流点也大多位于上述天山南北两侧的低Q_s值区域,热流值与衰减值呈负相关;此外,研究区的速度结构与衰减结构也呈一定的正相关,反映了二维衰减结构特征与速度结构、二维密度结构的一致性。     

基于PML边界条件的二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟

完全匹配层(PML)作为一种稳定高效的吸收边界条件,广泛应用于基于一阶电磁波动方程的探地雷达(GPR)数值模拟中.为解决基于二阶电磁波动方程的GPR数值模拟的吸收边界问题,本文借鉴二阶弹性波动方程的PML边界条件构建思想,提出了一种适合二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟的PML边界条件.从二阶电磁波动方程出发,基于复拉伸坐标变换,推导了PML算法的频域表达式;通过合理构造辅助微分方程,得到了PML算法的时域表达式,并以变分形式(弱形式)加载到GPR时域有限元方程中,实现了PML边界条件在二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟中的应用.在此基础上,对比了无边界条件、Sarma边界条件和PML边界条件下均匀模型的波场快照、单道波形、时域反射误差和能量衰减曲线,结果表明:PML边界条件的吸收效果要远优于Sarma边界条件,具有近似零反射系数.一个复杂介质模型的正演模拟验证了PML边界条件在非均匀地电结构中电磁波传播模拟的良好吸收效果.     

基于小波变换的2013年芦山MS7.0地震前姑咱台钻孔应变异常时频分析

2013年4月20日芦山M_S7.0地震前,四川省姑咱台四分量YRY-4型钻孔应变仪记录到显著的高频应变畸变信号。为了避免该畸变信号的高频部分在时频演化过程中发生频率混叠现象,同时便于讨论同一研究频段内震前更早记录到的弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关性,本文对2012年1月1日至2013年4月20日期间姑咱台的钻孔应变数据进行了时频分析,并使用时域分段的小波变换方法,在局部时频谱中提取了应变异常,分析了各应变异常的频率相关性。结果表明,研究频段内存在两个峰值频率,峰值频率附近频段内弱应变异常时段与显著应变异常时段的相关系数为0.85,统计出的无震时段与其显著应变异常时段之间的相关系数只有?0.007,且已排除远震以及外界环境带来的干扰,因此该峰值频率作为异常频率的可信度较高,由此推测四分量钻孔应变仪所记录到的两种不同程度的应变畸变信号的演化过程可能与芦山M_S7.0地震相关。      

基于电阻率敏感性函数的随钻电磁波测井探测特性研究

为研究地层电性变化时不同区域对电磁波测井响应的贡献分布,从响应信号对地层参数求偏导的角度,给出一种新的电阻率敏感性函数定义,引入模式匹配法对纵向成层、径向非均匀介质敏感性分布进行快速模拟;通过对敏感性函数纵、横向积分给出了单发双收线圈系纵、横向探测范围,研究了井眼、频率、背景地层电阻率等对探测特性的影响.结果表明:敏感性函数能够定量表征响应对地层纵向与径向微观与宏观敏感性,幅度比与相位差敏感性分布形态类似,幅度比较广较深,而相位差分辨率高,敏感范围小;敏感性函数进行径向积分后可表征仪器的探测深度,与伪几何因子对比达到了同样的效果;背景地层电阻率在1~100Ωm变化时,工作频率2 MHz下幅度比探测深度约为0.6~2.3m,相位差为0.3~0.8m,幅度比50%纵向积分敏感性层厚约为0.3~1.6m,相位差约为0.2~0.6m;异常体与背景地层电阻率对比度在1~50变化时,引起的探测深度与敏感性层厚差异约为0.1~0.2m,远小于地层电阻率的影响.     

瞬变电磁波测井边界远探测方法研究

随钻地质导向钻井的关键在于对边界的探测,为提高仪器探测深度,时谐源激励的电磁波测井方法通常采用降低频率、增大源距的方式.瞬变电磁波测井信号源的突然关断产生会产生感应涡流,涡流随时间向地层深部扩散,与时谐源激励方式相比,其探测深度更大且测量过程不受信号源的干扰.因此,本文提出一种时间域瞬变电磁波测井边界远探测方法,采用余弦变换的数值滤波算法,模拟层状地层同轴发射接收线圈的瞬变电磁波测井响应,结果显示,地层电导率越大,电磁波传播速度越慢,测量晚期感应电动势与地层电导率线性相关;通过定义层状介质总场与线圈系所在当前层背景场的差值可方便提取界面信息,对界面的探测距离可达数十米;瞬变电磁波测井响应受源距的影响很小,为利用短源距实现远探测提供了可能.瞬变电磁波测井与时谐源电磁波测井相比优势明显,在电磁波测井领域中应用前景广阔.     

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震（主震M_W7.8及最大余震M_W7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^-1,子断层上升时间在10 s内.M_W7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.     

联合高频GNSS和强震仪观测获取同震位移

采用动态精密单点定位技术处理高频GNSS数据获取GNSS位移,利用空间叠加滤波法消除其共模误差的影响,基于Kalman滤波将高频GNSS位移和强震观测加速度融合,利用GNSS位移校正强震仪加速度的基线漂移,得到融合同震位移和速度,建立顾及基线偏差改正的高频GNSS和强震仪组合模型。以2016年意大利北部6.0级地震为例,探讨本文模型的有效性。实验结果表明,本文模型具有高精度、宽频带特点,能准确描述地震引起的永久阶跃和震时地表位移变化。     

顾及交叉路口和车辆模态的轨迹重构与分析

由于数据传输和存储成本的限制,大多数轨迹数据采样率低且不确定,而城市精细模型往往需要高频轨迹数据,例如,微观交通碳排模型需要时间间隔为1 s的轨迹数据。因此,对低频轨迹数据进行高频重构有非常重要的意义。提出了一种顾及交叉路口和车辆模态的轨迹重构方法,采用高频轨迹数据训练车辆运动模态的理论概率模型,结合交叉路口来确定低频轨迹点之间的模态序列,并通过遗传算法求解理论概率模型来完成各模态时间和距离的分配,进而完成轨迹点的高频重构。结果表明,所提方法重构轨迹的均方根误差（root mean square error,RMSE）值相较于传统的数学插值方法降低了62.9%,相较于未考虑交叉路口的模态方法,降低了12.2%。因此,该方法在低频轨迹数据重构中具有很好的应用价值。     

准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系高频层序地层与油气成藏模式

基于Vail经典层序地层学理论,运用岩芯、测井及地震资料,采用井震对比综合分析方法,建立了准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系层序地层格架,针对主要含油气体系域展开了高频层序划分,综合研究了含油气准层序的构造特征和成藏模式,并总结成藏特点,为白垩系隐蔽油气藏的勘探指明方向。结果表明:北三台凸起西斜坡白垩系可以划分为4个三级层序和6个体系域,油气显示主要分布在SQ2的低位体系域和水进体系域中,可将其划分为4个准层序组和14个准层序,并通过油气显示归位确定其中3个准层序为白垩系的含油气高频层序地层单元;白垩系底部3个含油气地层单元均为超覆尖灭,其构造形态可划分为沙南鼻突、西泉鼻突和北38鼻突;典型出油点主要形成了西泉鼻突成藏模式和北38鼻突成藏模式,前者为斜坡背景下岩性尖灭控藏,后者为构造与地层沉积尖灭复合控藏;白垩系成藏具有受鼻突构造、局部断裂、地层超覆尖灭线以及岩性突变带控制的特点。总之,准噶尔盆地北三台凸起西斜坡白垩系下一步勘探应以西泉鼻突与北38鼻突的地层超覆尖灭线附近发育的地层圈闭为主。