地面地震初至波层析反演复杂表层速度结构方法

针对复杂表层结构的反演问题，作者研究了一套利用地面地震初至波层析反演表层速度结构的理论、方法和软件系统。该方法利用了地面地震直达波、迥折波、折射波以及三者组合的初至波，并采用具有空间变速优势的层析反演，可获得任意介质类型的表层速度结构。该方法的优点是野外施工简单（不需要在井中激发、接收），反演精度高，适应性强，反演所得到的表层速度结构可直接用于环境与工程项目的表层地质结构调查和评价。     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明：银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

基准网平差初至波定位方法及应用

在滩浅海地震勘探中,由于海水深度和潮流的变化,在水面上按照预定位置沉放的检波器,在海底不可能放置在预定的位置。为此,利用基准网平差初至波定位方法对海底检波器位置进行了准确的二次定位,并对初至波二次定位和声波二次定位进行了比较分析。基准网平差初至波定位方法在KD-1滩浅海地区高精度地震勘探应用中取得了良好的效果。     

大地电磁测深与地震初至波走时交叉梯度反演

在地球物理勘探过程中,观测数据有限且存在误差,导致反演结果存在非唯一解。为了解决非唯一性问题,笔者研究了交叉梯度数学理论,实现了用交叉梯度约束2D 大地电磁和地震初至波走时的联合反演,并建立了2个模型。通过各自模型实验和不同模型间的对比,证明了交叉梯度联合反演比单独反演修复几何形态和物性参数的效果好,且交叉梯度与岩石物性无关;利用得到的交叉梯度图进一步证明了联合反演模型相似度高,也从交叉绘图中得到联合反演的物性关系更好的结论,反向证明了联合反演的正确性。     

复杂构造区域的初至波走时计算

有限差分法初至波走时计算是一种十分快速、有效及实用的方法，而且不会碰到传统射线法的阴影区、焦散面等问题．文中指出了ＶａｎＴｒｉｅｒ方法存在的问题，并提出了解决的办法．计算结果表明，方法是有效可行的．对速度变化很大的介质模型，仍能得到较精确的解．     

5°—30°间的P,S波及地幔构造的研究（一）

本文根据三十七个不同深度地震P,S波特性的研究,发現我国东部地区的P,S波存在着明显的地区差异,这些差异可能与地幔构造的差异直接有关;并发現地幔低速层存庄的多种証据及低速层特性的地区差异。此外,对地幔中二个間断面存在的可能性亦进行了討論。     

复杂山区初至波层析反演静校正

提高静校正精度是取得复杂山区良好地震成像的一个重要条件.而建立在水平折射面假设基础之上折射波静校正方法,无论是假设前提还是实际应用效果,都不适应于地表剧烈起伏,速度纵、横向变化大的复杂区.为此本文提出使用初至波层析反演静校正方法,即利用地震记录中初至旅行时反演出表层速度模型,计算出炮点和检波点的静校正量.通过正演模拟数据和实际资料的验证,很好的解决了复杂地表引起的静校正问题.     

近地表隐伏断层地震波场响应特征与初至波成像应用研究

近地表隐伏断层直接影响工程安全施工。通过构建浅覆盖层下方陡立界面断层数值模型,分析近地表隐伏断层地震波场的传播与转换规律。通过工程实测数据验证了数值模拟波场响应特征的可靠性,并利用初至波走时层析成像技术对地下介质波速进行成像。研究结果表明：(1)初至波转换形成的断点绕射波具有1频率升高、速度突变的特点,可清晰指示测区内断裂带的存在,可作为现场数据采集时断层的直观反映;(2)工程实测中通过原始波形到时、频率信息可初步判断断层的存在,基于射线追踪的初至波层析成像结果与后期钻孔揭露情况基本吻合,说明初至波层析成像在浅层地震勘探中的实用性;(3)接收测线排列内布设震源的方式,两侧震源延拓距离短,无需额外为震源激发提供场地,在工程施工中具有经济、快速、高效的特点,可作为野外复杂地表条件地下浅层结构探测的有效观测系统使用。     

交互的初至波反演及静校正

一种人机交互式的初至波反演方法是在反演过程中加入人为的干预,并利用人的经验控制反演的方向,使结果更加符合实际的地质情况。再将反演的结果与其它的短波长静校正方法相结合,就能够有效地提高静校正的精度。实例证明,这种方法是有效且可行的。     

基于改进的双线性旅行时插值的三维射线追踪

旅行时射线追踪的精度和效率一直是影响地震层析成像质量和效果的关键因素。这里在三维近地表速度结构层析成像应用中,结合旅行时插值算法与最短路径算法,提出了一种三维初至波射线追踪算法。通过对双线性旅行时插值算法进行改进,并运用判定条件与简化插值计算公式进行快速计算,减少了插值次数,降低了运算量,同时也保证了较高的射线精度,有效地解决了三维射线追踪算法的计算低效率,射线精度不高的问题。