火成岩速度反演及三维速度场建立的关键技术及效果分析

以地震反演为主,结合测井、岩石物理、地震相和正演模拟等技术综合研究火成岩的速度场特征。岩石物理实验是研究火成岩物性参数有效的工具,实验数据的分析能帮助预测火成岩岩性和速度信息,为反演等工作利用地震资料描述火成岩提供依据。原始测井曲线的环境校正和标准化处理是高品质合成记录和反演效果的前提条件。稀疏脉冲反演、基于模型的反演和神经网络反演这三种方法结果的分辨率较原始地震数据有了很大提高,从中可识别出火成岩的空间展布,但基于模型的反演分辨率相对较高。伽马属性反演的分辨率在识别火成岩方面比上述三种方法要高得多,但是单一的属性又很难满足火成岩特征描述的要求,因此多参数融合是一种行之有效的方法。结合地震相的应用,最终得到符合地质特征的火成岩三维速度场,并通过误差分析和正演模拟验证了速度场精度,为变速度成图和低幅构造勘探提供了科学的依据。     

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.

     

ICESat-2水深提取方法及其反演应用

相比于传统水深测量方法, 结合主动激光卫星ICESat-2数据与被动光学遥感影像的主被动融合水深反演方法具有低成本、覆盖面积广、不受地域限制、无需地面实测数据等优点.研究选取澳大利亚大堡礁中部的John Brewer Reef和南部的Fitzroy Reef为实验区, 开展主被动融合水深反演实验.针对ICESat-2光子点群信噪比低、光子点水深信息提取和改正难的问题, 本文提出基于光子点群高斯分布特征的海面光子点群提取方法和基于深度自适应DBSCAN的海底光子点群提取方法, 并顾及海面倾斜引起的入射角偏移, 改进了Parrish水体折射改正几何模型.实验表明, 基于光子点群高斯分布特征的海面光子点群提取方法和基于深度自适应DBSCAN的海底光子点群提取方法可以高效准确地提取出有效的海面、海底光子点群; 经过地球物理改正和基于改进模型的水体折射改正后, 水深变浅, 且改正项与改正前水深呈线性关系, 线性系数约为-0.2550.实验将提取并改正后的ICESat-2光子点水深与经大气校正、耀斑校正、空间域滤波等预处理后的Sentinel-2影像进行空间匹配构建水深反演样本集, 并利用单波段模型(SB)、比值模型(BR)、Lyzenga多项式模型(LP)、二次多项式模型(QP)、三次多项式模型(CP)、支持向量回归模型(SVR)、多层感知器模型(MLP)、随机森林回归模型(RF)等水深反演模型对实验区全域水深进行反演.通过对比分析多种水深反演模型在不同地理区域和ICESat-2水深样本分布条件下的表现, 研究为不同场景下的主被动融合水深反演策略提供了一定的科学依据.

     

综合地球物理方法对黄海地区前新生代残留盆地分布的研究

残留盆地由于埋深大、构造复杂等特点,单一的地球物理方法对残留盆地的勘探与解释存在很大的局限性,因此运用综合地质地球物理方法对前新生代残留盆地进行研究,可以充分发挥各种方法的优势,有效地解决油气勘探中的有关问题.本文以黄海地区前新生代残留盆地为研究对象,以"区域控制局部,深层约束浅层"为指导思想,在前人研究的基础上,运用重、磁、地震、钻井和区域地质等资料进行了综合研究,根据研究与计算结果勾绘了黄海地区前新生代残留盆地的宏观构造格架,并分析了残留盆地分布特征.     

大别山北缘深部结构的高精度重磁电震解析

大别山北缘位于大别造山带与华北陆块会聚地带,其深部精细结构还存在一些争议问题.根据近年来在研究区域内采集的地球物理数据,通过OMEGA、OASIS和FUGRO-LCT等多个重磁电震软件处理,获得了深部信息丰富的多种地球物理属性图像.本文从中选取了2条平行的电法和地震剖面,辅以高精度重磁数据,揭示了大别山北缘深部地质结构总体呈现华北陆块南向俯冲、北淮阳构造带向北逆冲的特征,并可清楚地识别大别山北缘造山带、肥南山前坳陷带和肥北斜坡带.其特征分别如下:①大别山北缘造山带,地震反射杂乱,电性高阻大于2000Ωm,以磨子潭-晓天断裂为界分为北大别杂岩带和北淮阳构造带,主要由大别群、卢镇关杂岩和佛子岭群组成,沿舒城-信阳断裂逆冲于中、下侏罗统之上,浅部发育北倾的金寨-龙门冲滑覆断裂.②肥南山前坳陷带,上部为中、新生界,呈现中低阻特征,地震反射界面清楚,断面波明显;下部为华北型前中生界沉积岩(上部可能残存古生界),电性特征为低阻(5~50 Ωm),地震反射较连续,内部反射弱.以六安断裂为界分为舒城凹陷和肥中断裂带,其北侧边界为肥中断裂.③肥北斜坡带,上部主要为侏罗系,呈现中低阻、水平层状地震反射特征;下部主要为霍邱群,电性为高阻,地震反射杂乱;中间为华北型前中生界沉积岩,向北逐渐减薄、直至缺失.上述认识将为华北陆块南向俯冲、南北板块碰撞缝合线和油气资源勘查等研究提供深部地质约束.     

位场小波变换研究进展

小波变换的具有多尺度分析的特点,在位场资料分析中得到了广泛应用.本文总结了位场小波变换的理论基础及应用现状,介绍了位场小波基函数的概念.小波分析可以应用于位场分离、去噪、反演及综合地质解释等分析.文中从小波的数学性质和物理意义等角度讨论了位场资料处理中小波基函数的选取问题.     

被动源海底地震仪数据预处理技术构建与应用

被动源海底地震仪(OBS)探测是海洋深部结构研究的重要方法之一.受投放区洋流、海底地形崎岖,以及海底温压环境等多种因素影响,OBS数据预处理面临时钟漂移,姿态及水平方位角偏差等问题.本文基于国产OBS硬件结构特点与其观测数据特性,针对仪器姿态校正、时间校正和水平方位角校正三个关键环节构建技术解决方案.通过硬件架构特征构建仪器姿态校正方案;结合仪器记录的石英晶振特点和背景噪声互相关方法提出时间校正技术;基于最小化P波切向分量能量和P波主成分分析两个技术方法进行水平方位角校正.上述预处理技术体系在苏拉威西海域被动源OBS数据预处理中取得了良好的应用效果,综合背景噪声水平与地震信号的时频分析结果,表明该预处理技术能有效提高被动源OBS观测数据质量,为进一步的科学研究奠定坚实基础.     

海区前新生代残留盆地油气研究的综合地球物理技术

我国前新生代残留盆地油气资源的巨大潜力已为近年的一些勘探实践所证实,但是仍面临许多技术难题.本文介绍了近年在863计划支持下,针对残留盆地油气勘探难题所研究的一些方法与技术.其中包括针对我国海区残留盆地勘探目标的地震采集技术、基于弯曲射线的复杂构造叠前成像技术和残留盆地残余厚度提取技术等.这些技术已在我国海域进行了试验并取得了一定的成效.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.