本文首先从震源波形中提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)图,然后采用卷积神经网络(CNN)进行地震波形信号的震源类型—天然地震和爆破事件—分类识别.事件为首都圈及其附近的72个天然地震和101个人工爆破事件,用于提取梅尔频率倒谱系数图的波形信号为各观测台站波形3分量中的垂直分量波形.在各个事件的所有观测台站的垂直分量波形中,通过滑动窗口按同一准则去除被噪声淹没的部分台站波形,只选择留下未被噪声淹没的台站波形.每一个事件有107个观测台站,故有107份垂直分量波形,而不同事件被留下未被噪声淹没的波形则有几份至几十份不等.然后提取被留下未被噪声淹没的波形的梅尔频率倒谱系数图,以梅尔频率倒谱系数图作为CNN的输入,CNN的输出则为波形的震源类型(天然地震事件或爆破事件).若以单份波形为识别单元,采用五折交叉验证法进行测试,得到的平均准确率为95.78%.使用训练集中单份波形为识别单元,提取梅尔频率倒谱系数图,采用CNN训练出了天然地震事件与爆破事件波形分类器,一个事件在测试集中的多份波形信号通常不会都被正确识别,很可能有些波形被识别为天然地震事件,另一些波形被识别为爆破事件;这时,若识别单元改为事件,一个事件各台站的有效垂直分量波形中,超过一半的波形被识别为某一事件类型,则这个事件被归类为该事件类型,得到的正确识别率为97.1%.实验结果表明:卷积神经网络在天然地震事件与爆破事件的识别方面表现出色.这说明MFCC与卷积神经网络可以用于识别天然地震和爆破事件,尤其是深度学习更值得在地震信号处理方面做进一步的研究.

研究了在中高纬度下考虑推广的β平面, 研究了基本气流具有弱切变的非线性正压Rossby 波, 得到了偶极子阻塞形成的一个理论及其影响的问题. 采用多重尺度法的方法, 获得了 Rossby 波包满足非线性Schr?dinger 方程的结果, 通过δ效应对波包的波数产生影响, 从而对 Rossby 的频率产生影响. 指出: 当Rossby波的波数满足 \frac{k^2}{3} -F<m ²<4k ²+ \frac{4}{3} F(k为纬向波数, m为经向波数)时, 大气中周期 Rossby 波可以产生调制不稳定, 形成包络 Rossby 孤立波. 由于δ效应会对波数产生影响, 推广了大气阻塞理论的结果.

根据地球分层模型CRUST1.0和USGS发布的断层模型,考虑自重的影响,本文利用PSGRN/PSCMP模型计算了黏弹性分层介质中新西兰M_W 7.8地震同震及震后位移和重力变化,结合GPS同震位移和模拟值,得到研究区域58个点位3个位移分量的均方根.结果表明:同震位移和重力变化在近场比较明显,远离断层的区域基本为零值;同震位移显示,新西兰M_W 7.8地震震源机制在南部以逆冲为主,北部以右旋走滑为主;震后50年水平位移、垂直位移和重力的变化趋势与同震变化基本一致,水平位移在断层投影区以内减小,而在远场增加,垂直位移整体上呈现抬升趋势,重力变化幅度下降,反映了震后壳幔物质黏滞性调整;模拟值和GPS观测值在运动趋势和量级上具有较好的一致性,研究区域南北向位移、东西向位移和垂直位移的均方根分别为0.21 m、0.12 m和0.11 m,整体上模拟效果较好.

垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重要基础.由于频高图中O波描迹的提取,对于研究不同电离层高度反射回波的扰动特征具有重要的意义,因此本文提出一种新方法用于从频高图中自动提取O波描迹.该方法基于滑动窗口和图像投影技术,首先确定O波和X波描迹的交叉点,然后在此基础上利用O波X波在频高图中的不同分布特征,单独提取出O波描迹,并利用局部加权回归算法对提取的描迹进行拟合.通过云南普洱站记录的频高图数据对该算法进行验证,将自动提取的描迹与人工提取的描迹进行对比,可接受的比例大约85.3%.对比结果表明本文提出的算法能够较好的提取频高图中的O波描迹.

主动源气枪信号具有绿色环保,低频信号丰富,传播距离远,高重复性的特点,广泛运用于区域尺度深部探测和介质变化监测中.如何准确和高效的识别信号是气枪信号处理的难点也是重点.检测信号的能力取决于观测记录的信噪比,通常为了提高地震记录的信噪比,常用的方法有滤波,去噪和叠加.针对具有高重复性的气枪信号,通过叠加的手段提高信号信噪比.文中基于气枪信号的特征,推导了谱白化叠加与窄带线性叠加的等价关系,从数值模拟和实际气枪记录的角度,对线性叠加、谱白化叠加和加权叠加在信号捡拾能力方面进行了分析和研究.结果表明:相比于线性叠加和加权叠加,谱白化叠加具有与模版信号相似程度高,对弱信号捡拾能力强的特点,但是对于高信噪比信号,线性叠加的效果更好.另一方面,对实际记录分析验证了数值模拟分析的正确性、合理性.因此针对气枪信号近场应采用线性叠加,远场应采用白躁化叠加.而针对地震剖面中信号连续追踪可采用加权叠加结果,这是因为加权叠加提高信噪比最为明显;震相拾取建议采用线性叠加或谱白化叠加结果,这是因为以上两种方法不会产生相位偏移和相位畸变.

地幔过渡带顶部低速层的存在、结构、成分、成因及其动力学稳定性对理解地球内部物质运动、化学分异、板块俯冲、地幔柱起源、板内火山、地幔对流模式和地球演化等深部物理化学过程具有非常重要作用.由于其厚度薄且横向变化剧烈,致使其地震学探测十分困难,再加上数据的限制,有关该低速层探测的研究不是很多,该低速层的结构、全球分布及形成原因等仍然存在很大争议.基于此,本文概述了该低速层的研究进展及存在问题,介绍了各种地震学探测方法在该低速层应用上的优缺点,总结了中国大陆及其沿海地区地幔过渡带顶部低速层研究取得的成果及不足,并探讨了未来工作方向.

为了研究鲁甸M_S 6.5地震的余震空间分布特征和探讨震区深部发震构造,本文利用四川、云南省固定地震台网观测资料和震后流动监测资料,采用双差定位方法对2014年8月3日至11日期间发生的鲁甸M_S 6.5主震及506个M_l≥1.5余震序列进行重新定位,获得了359个事件的重定位结果.研究结果显示:鲁甸主震的震源深度为13.8 km,与震源破裂过程显示的初始破裂深度较为接近,余震序列分布纵剖面还显示出余震主要分布在主震上方,且余震序列呈现出近EW向和NW向的不对称共轭状分布,优势分布方向为NW向的地震序列延展范围约20 km左右,并与昭通—鲁甸断裂相交,近EW向地震序列的延展长度约16 km左右.其中,在垂直NW向密集条带的震源深度剖面上,余震序列呈近于直立的条带状聚集,且余震序列震源深度分布的优势区间为3~15 km,较浅的震源深度说明了地震事件大多发生在脆性上地壳内部.地震重定位结果还表明了发震断层呈现高倾角分布的特征,结合震源机制解和地面地震地质调查及科考成果,综合表明和论证了此次鲁甸M_S 6.5地震的发震断层与NW向的包谷垴—小河断裂密切相关.

Tlatov(2007)研究表明太阳自转具有准22年振荡周期,并认为是太阳系自引力造成的.根据刘复刚和王建(2013)创建的行星会合指数K_P(令K_P=K是为了和其他指数的表现形式相统一)和获得的修正系数发现:太阳轨道运动具有平均准22.1826年运动周期,认为太阳轨道角动量和太阳自转角动量的周期性叠加致使太阳自转角速度具有准22.20年周期性变化.基于行星会合指数K_P同时标定了太阳质心S相对于一个无法观测到的太阳系质心C位置关系的变化规律,进而通过太阳轨道运动指数K_S、速率指数K_v、加速度指数K_α对太阳轨道运动特征进行了系统描述,这使得从行星系统之视角分析、揭示太阳运动和太阳活动成为可能,并对太阳自转运动的准11年和22年周期振荡受控于太阳轨道运动的调控进行了分析,这从探索途径和思想方法上是一种突破.依K_P表达式给出的太阳轨道运动轨迹与Jose(1965)、杨志根等(1988)、Scafetta(2014)、McCracken等(2014)给出的图像不但形态特征相同而且图像的相位也完全一致.行星会合指数K_P更重要的作用是标定了行星系统质心距离太阳位置关系的变化.本文从行星系统质心出发,根据行星系统质心P与太阳质心S绕太阳系质心C同步运动这一基本原理来进一步揭示太阳轨道运动规律.由于研究问题的出发点和视角不同,按这一途径可根据8大行星公开的天文数据分析太阳轨道运动规律.这种方法不但把纷繁复杂的行星系统统一起来,呈现出行星系统固有的整体运动规律,而且在整个太阳系中建立了与太阳处于相同子系统地位的行星系统质心. 在此基础上, 通过行星系统质心P与太阳S间位置关系变化,系统分析了太阳S和太阳系质心C的统一与分野规律.其重要意义是通过行星系质心运动规律发现它与太阳轨道运动特征间的本质联系,这使得从行星系统质心的运动特征对太阳运动与太阳活动关系的探寻成为可能.

岩石的地震波速度是浅部地层地下识别和区域构造研究的基础.哈密地区是我国重要的产油区域之一.本文利用Autolab2000岩石物性测试仪器,研究了0~200 MPa(约0~7000 m地下深度)下干燥、饱油与饱水三种状态时的砂岩地震波速度,得到了四组砂岩样品在三种状态下的纵横波速度与压力的拟合关系式.实验发现:在三种不同状态下,砂岩样品的纵横波速度都与压力呈对数关系;对于纵波,干燥下的波速明显小于饱油与饱水,但是饱油与饱水两种状态下岩石的纵波速度差异很小,饱水时的纵波速度略大于饱油;对于横波,低压下三种状态的地震波速度基本没有差异,在高压下,饱油与饱水样品的横波速度明显小于干燥样品.

基于无线电探空仪和掩星的对流层顶观测虽然可以揭示对流层顶高度和温度的一些特性,但是在某一个地点的时间分辨率较低,资料的时间分辨率几乎都是以天计,同时所获得的对流层顶信息也不能直接反映对流层顶的产生、发展和消亡过程.借助于MST雷达具有高时间分辨率和连续性这一显著优势,实时、连续地获得对流层顶雷达回波,通过构建普适性雷达对流层顶判读模型,可以更好地研究对流层顶高度和结构形态的时空演化过程.探空仪对比实验表明:雷达方法观测对流层顶高度与气象学方法观测对流层顶高度相差约2 km,这应该和二者的探测机制相关.统计分析2012年全年雷达对流层顶回波差异值可以发现,雷达对流层顶高度的年平均值为13.3 km,标准差为0.65 km;对流层顶回波差异平均值约为11.7 dB,标准差为4.3 dB,雷达对流层顶回波差异值直接反映了雷达对流层顶结构的稀疏状态.同时本文利用Lomb-Scargle谱分析方法检测了对流层顶结构形态的扰动周期,结果表明大气潮汐波和行星波分量会影响对流层顶的结构形态.

在重力固体潮信号中,反映地球、太阳、月亮等天体相对运动的潮汐谐波是相互独立的.所以,在重力固体潮的谐波分析中,只有提取出谐波中的独立成分,才能与相应的天体潮汐谐波对应.据此,本文提出一个重力固体潮信号的分解模型.该模型描述地球自转产生的潮汐谐波与月球、太阳相对于地球轨道变化产生的潮汐谐波的正交分解关系.为了从信号处理的角度实现这一模型描述的正交分解关系,本文提出了一种基于单纯形邻域与多角色进化策略的智能优化算法的独立成分分析方法,对重力固体潮信号进行独立成分分析,有效地从重力固体潮信号中提取出三个独立分量:一个为反映月球、太阳相对于地球轨道变化产生的长周期波系分量,一个为反映地球自转产生的日波系分量,一个为反映地球自转产生的半日波系分量.最终,从这些分解出的独立分量中进一步提取出具体谐波成分.

近几十年来,地球动力学的研究虽然提出过包括板块学说在内的各种不同的成因模式,但距揭示它的实质还相差甚远.宋贯一认为其原因主要有两个:(1)没有创新性的能源(力源)思维;(2)没有创新性的物理学理论的支撑.经过近60年的的不断探索,宋贯一在新的地球动力学能源观和创新性的物理学理论的建立两方面都取得了突破性的进展.本文详细介绍了太阳辐射才是地球动力学的能量(动量)源泉及(光压)斥力相互作用理论建立的依据和实践证据.上述两方面的进展应用于解析青藏高原成因动力学,则获得了完全意想不到的结论.加之近几十年来一系列直接冲击和动摇着传统地质科学所厘定的若干基本概念和理论的地质新发现不断涌现,引发地球科学产生一场真正的革命将不可避免,地球动力学将由运动学的描述进入成因动力学的新时代.

收集了郯庐断裂带江苏段及周边地区较大比例尺的航磁异常数据,通过水平及垂向求导、欧拉反褶积处理、居里面反演及剖面建模,系统分析了区域地壳磁性结构、断层空间展布及深部构造特征,并揭示了其与地热、地震以及岩浆活动的相互关系.研究表明:(1)区域航磁异常场具有明显的分区性,线性特征明显的航磁异常高值区基本由断裂主控,为岩浆沿断层侵入、灌入导致,而线性特征不明显的航磁异常高值或者低值区主要与磁性基底的埋深有关,其中郯庐断裂带形成NNE向的串珠状高磁性异常条带.(2)航磁场及其方向导数图显示区域发育17条主要断裂,其中郯庐断裂带与周边的10条断裂处岩浆活动剧烈;欧拉反褶积结果显示研究区磁性基底埋深在郯庐断裂带处及其两侧不同构造单元处存在差异;居里面反演结果表明郯庐断裂带为居里面坳陷区,该处为热流值及地温梯度低值区.剖面建模结果揭示郯庐断裂带底部可能存在大范围的基性及超基性岩浆岩,且推测断层剖面延伸形态为张扭性的“负花状构造”.(3)以无锡—宿迁断裂为界,郯庐断裂带南北两侧在原始航磁场、航磁梯度场以及欧拉反褶积结果中均体现出了明显的分段性,表现为北侧航磁异常值更高、航磁梯度场波动更加剧烈且磁性基底埋深更浅.

地学研究在掌握地表运动规律,寻求与突发或长期影响事件之间相关性,进而预防地质灾害工作中具有重要的作用.相对于GPS和水准等传统的大地测量技术,InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术可大范围高精度获取地表形变信息,具有较大优势;同时,地表形变时间序列的获取提供了更全面地表运动信息,进一步拓宽了地学的探究范围.然而,InSAR技术以微波信号传播记录卫星至地面之间距离变化,其会受传播路径、传感器位置等信息不精确的影响.因此,在多种误差干扰情况下,如何由InSAR观测量较为精确获取形变的时间序列也成为关注的问题.国内外学者已有多种研究成果,适当的分类汇总可以全面掌握时序求解方法发展过程、适用范围等,但是,目前缺少对其系统的总结.基于此,本文从观测对象、函数模型、随机模型、解算准则、质量评估五个方面,总结了利用InSAR技术获取地表形变时间序列的方法,为不同研究区域获取时间序列提供参考.

孔中测温作为一种原位测试方法,是地热资源勘察、开发中重要的研究内容.分布式光纤传感测温技术,能够弥补传统点式测温耗时与漏测的不足,同时传感光纤具有耐高温、高压和抗(钻井液)腐蚀性等特点,可实现钻孔恶劣环境下的分布式温度测量.本文利用拉曼散射和光时域反射技术,设计了深井分布式光纤温度测试系统.该系统采用波分复用技术,将后向拉曼散射光中的斯托克斯光与反斯托克斯光分离,利用反斯托克斯光的温度敏感特性感知环境温度,结合同源斯托克斯光,解调温度信息;根据光纤中光的传输速率和背向拉曼散射光的回波时间,可以对温度点进行定位,实现对光纤温度场的分布式测量.通过多点数字累加平均技术的微弱信号处理方法,并引入光纤突变损耗修正系数、光电采集影响系数等,借助光纤环基准参考,实现测温数据的解算.同时本文设计的深孔耐高温铠装测试光缆,可实现-65~350 ℃范围内的温度测试;结合GH_DR2号地热孔野外测试实验,完成测深800m,孔内最高温度54.8 ℃,证明此种测温方法的有效性和潜在的推广价值.

研究全球板块的运动对于地球动力学、地幔流动等具有非常重要的意义.目前常用来推断板块绝对运动模型的方法主要分为基于地质和地球物理的地学方法和空间大地测量方法.地学方法主要包括热点参考系框架,岩石圈无整体旋转、剪切波分裂法、古地磁及古气候资料推断古纬度变化法、海岭海沟法等;空间大地测量方法主要是包括采用VLBI、SLR、GPS以及DORIS等技术手段得到的观测数据进行计算推到全球板块的运动.随着观测技术的不断提高,数据的来源、数量、精度的到了不断的改善和优化,板块的划分也更加精细,不论是反应时间尺度在百万年量级的板块运动地学方法,还是能够反应现今板块运动的空间大地测量方法,给出的模型都随着数据的改善进行了不断的更新,本文综述了迄今为止这些板块绝对运动研究方法的发展历史以及最新进展,分析不同参考基准的特点,认为结合地学方法和空间测量两种方法对全球岩石圈板块的绝对运动研究具有重要意义.

油页岩属于非常规能源,储量非常丰富,是重要的替代能源.含油率是油页岩储层评价中最重要的一个参数.油页岩储层在测井曲线上具有典型“三高一低”特征,即高电阻率、高声波时差、高自然伽马、低密度.综合利用油页岩典型测井响应特征预测油页岩含油率,成为快速准确评价油页岩资源的有效途径.由于油页岩储层具有较强的非均质性,储层含油率受多种地质因素的影响,且储层含油率与常规测井响应存在着复杂关系,传统方法难以表征它们之间的内在关系.本次研究对鄂尔多斯盆地铜川地区三叠系长7段265块油页岩含油率及常规测井响应进行分析,建立支持向量机神经网络预测模型,对实际资料进行处理,并进行误差分析对比.结果表明:支持向量机神经网络预测含油率可有效的弥补实验室测定含油率的不足,且能够成为快速准确评价鄂尔多斯盆地东南部三叠系油页岩资源的有效方法.

以TM模式为例,基于MATLAB语言对二维大地电磁快速正反演算法进行了研究.针对有限元正演计算中多次矩阵赋值和多频率计算的特点,引入了矢量化编程和并行计算两种策略,编制了实现快速正演的MATLAB程序.以此为基础,开展了基于OCCAM理论的反演算法研究.首先,使用拟正演手段对偏导数矩阵进行快速求取.其次,为平衡模型参数与拟合误差的关系,采用了固定步长减小的拉格朗日乘子,简化了拉格朗日乘子的求解过程,提高了反演计算的效率.最后,对模型数据进行反演,结果显示反演算法收敛快速、稳定性好.

研究区目的层埋深差异大,受差异压实影响,同一时期沉积的地层,深层砂岩波阻抗大于浅层波阻抗,导致反演结果难以识别砂泥岩,储层预测结果不可靠.针对这一问题,统计分析原始测井波阻抗数据,对波阻抗进行去压实校正,去除数据中代表地层压实趋势的低频能量,然后将去压实校正后的波阻抗数据应用于稀疏脉冲约束反演.通过处理前后波阻抗数据对比分析,去压实校正方法不仅去除了地层压实趋势,而且保留了波阻抗数据相对变化幅度的真实性.处理后波阻抗数据得到的反演结果更易于区分砂泥岩,与实钻井结果吻合度高,预测储层展布特征与研究区地质沉积认识相一致.实际数据处理结果表明:这种去压实校正方法简捷有效,提高了反演预测储层的精度,在埋深差异大地区具有很好的实用价值.

多源混合采集技术可以在不同炮点同时激发产生地震波场,极大的提高了生产效率,但是不同震源之间产生的混叠干扰严重降低了地震数据的信噪比,应在处理中予以压制.针对此问题,本文采用一种自适应中值滤波方法实现混叠噪声的分离.首先通过计算初始中值滤波后的数据和原始数据之间的相似度,根据数据的相似度选取不同的滤波窗口实现对混叠噪声的压制.与常规中值滤波方法相比,本文方法可以更好地压制掉混叠噪声,同时保持有效信号.通过模拟和实际数据试算,验证本文方法的有效性.

为查明井中瞬变电磁旁测能力,从室内数值模拟和野外勘查实例两个角度开展了井中瞬变电磁旁测范围研究.在室内,以单边长度100 m、厚度10 m、电导率为100 S/m的水平板体为研究对象,通过建立相同工作参数、不同空间位置的地电模型,分析其理论响应认为:当目标体埋深小于1500 m时,其与钻孔距离在200 m以内时能够被井中瞬变电磁所识别;且随着深度变浅,井中瞬变电磁旁测范围扩大.在野外,利用大官厂地区的井中瞬变电磁实测,准确识别钻孔南西方位约71 m、埋深约652 m的隐伏火山口一处.室内数值模拟及野外现场实测表明,井中瞬变电磁具备在深部发现井旁低阻地质异常体的能力,其旁测范围甚至可达井旁200 m,可推广应用于我国的深部找矿工程.

广域电磁法在南方山地有着探测深度大、效率高等优势,在油气资源勘探中有着重要的作用.广域电磁法可以在过渡带进行测量,以较小的收发距探测较大的深度,提高了精度和野外效率.湘西北海相页岩气探测揭示了该区碳质页岩的含碳量较高,相对上、下地层显示为低阻的特征.对测区六条测线进行了数据处理,形成的视电阻率断面图与地震剖面对比显示广域电磁法的探测效果明显.

鄂尔多斯盆地西缘沙井子段为了优选天然气勘探目标,进行了构造特征研究.针对沙井子段,应用断层相关褶皱理论进行构造分析,划分了西部隆起带、中部双层构造带和东部基底卷入逆冲带,其中:西部隆起带地层向西逐渐抬升,地层分布稳定;中部崾崄壕双层构造带,以石炭系煤层滑脱层为界,上部发育构造楔,下部为原地构造;东部四合掌地区即西缘冲断带与天环凹陷接触带发育高角度的大型基底卷入型构造,多个构造楔处在逆冲断裂的下盘,故此中部与东部的构造楔形成“双楔构造”.中部构造楔定型期是晚侏罗纪,这也是主要的生排烃阶段.因此,构造楔的形成期与主生排烃期具有一定的匹配性,而且构造楔处在二叠系地层中,埋藏较深,受后期改造较弱,天然气保存条件好,勘探潜力大.

逆时偏移是目前应用非常广泛的成像方法,通常利用互相关成像条件进行成像,然而低频噪声的存在降低了成像的精度.为了改善逆时偏移的成像效果,可以通过对波场进行分离,再选择合适的波场成分进行互相关成像.由于Poynting矢量可以指示地下介质中地震波的传播方向,利用Poynting矢量对波场进行了上、下、左、右行波分离.然后,本文将基于Poynting矢量的全波场分离成像条件应用于VTI介质叠前逆时偏移,该成像条件在保证构造准确成像的前提下有效地压制了低频噪声.在进行正演模拟的过程中,本文通过最小二乘差分系数优化提高了模拟的精度.通过模型试算,验证了最小二乘差分系数优化对提高数值模拟精度的效果,并证明了基于Poynting矢量的全波场分离成像条件的有效性.

构造煤预测对于煤矿生产安全具有重要意义.本文根据实测煤样弹性参数建立AVO正演模型,通过研究构造煤P、G属性交会图分布规律发现,沿背景趋势线方向指示了煤层破坏程度,据此提出煤层破坏程度指示因子预测构造煤分布.通过与常规伪泊松比识别构造煤方法进行对比,发现基于交会图分析计算得到的煤层破坏程度指示因子与构造煤发育具有更好的一致性,区分不同结构煤体的能力也有所提高.

断层解释是地震资料解释的基础与关键,准确合理的断层识别关系到构造图的精度,同时控制着油田的注采关系,对油气开采起着至关重要的作用.随着油田对断层解释精度需求的日益提高,单纯通过人工解释难以达到较高的精度,因此多种断层识别和解释方法应运而生.本文调研国内外大量相关文献,对多种断层识别方法进行分类和总结,并将常用的断层识别技术划分为四类,即:常规识别方法、地震属性识别方法、自动追踪解释方法和图像处理识别方法.重点介绍了目前应用较为广泛的断层识别方法,如相干体技术、曲率属性识别技术、方差体技术、蚂蚁追踪技术以及边缘检测技术.对每种方法的基础原理、发展历程、适用性、优缺点及实际应用效果进行了归纳总结,为其他学者进行断层识别方法研究提供参考.最后对断层识别技术未来的发展趋势做了几点展望:寻找新的对断层具有明显响应的地震属性;针对不同岩性,不同沉积环境下断层识别技术的应用;基于叠前地震数据的断层识别方法.

本文发展了一种适应于任意形状水平接地导线源瞬变电磁法的一维正反演方法, 可用于长偏移距、短偏移距、多通道测量接地导线源瞬变电磁数据.正演误差通常在1%以内.弧形导线源与直导线源的正演对比表明:导线源赤道方向电磁场容易受到导线源形态的影响,而轴向方向电场所受影响较小.采用修改的矩阵传播法求取水平电场和垂直磁感应场的敏感度.结果表明:相比扰动法,在层数越多时,矩阵传播法优势越明显,当层数达到64层时,效率提高近30倍.反演方法采用正则化Gauss-Newton迭代法实现.反演结果表明:单纯使用磁感应场时间导数进行反演对高导异常层恢复良好,而对低导异常层重构并不理想,且用反演模型生成的电场预测数据与原始电场数据差距较大.使用单一接收点电场进行反演结果也并不理想,而当使用多个接收点处电场值进行共同反演时,高导异常层与低导异常层均能得到较好的体现,相应电场及磁感应场的预测数据与原始数据均吻合的比较好.对有磁导率异常的模型进行反演表明,电场与磁感应场共同反演能够较好地体现地层电导率与磁导率的变化规律.

Z轴倾子电磁法(ZTEM)是一种极具前景的新型天然源频率域航空电磁法,具有勘探深度较大,工作效率高的特点.本文基于大地电磁法(MT)三维数据空间OCCAM反演算法,实现了三维ZTEM倾子资料的数据空间反演算法.将该算法应用到理论合成算例中进行反演,反映出ZTEM倾子反演对模型横向边界的约束优于垂向的特性,并且与MT阻抗反演结果进行对比,验证了所实现的倾子资料三维数据空间反演算法的有效性,表明ZTEM倾子反演在约束电阻率模型横向位置能力上更具优越性.该反演算法可用于ZTEM所整理得到的倾子数据进行三维定量反演,实现大区域的地质构造三维成像,获得地下地质模型的电阻率结构信息.

在全波形反演过程中,采集系统的有限孔径和波场对地层介质信息的非均匀覆盖会影响全波形反演的效果.本文引入一种层析滤波器来减小这种影响.该滤波器被作用于反传之前的波场残差之上,对模型梯度进行预处理,可以对有限的采集孔径和非均匀信息覆盖进行校正,从而改善全波形反演的效果.该滤波器的实现简便高效,几乎不引入额外的计算量.本文主要针对地面反射记录进行研究,数值实验验证了该滤波算子的有效性.

常规叠前反演大都是利用P-P纵波单分量资料基于各向同性理论的近似公式来反演,仅利用P-P纵波资料反演地层岩性等弹性参数,无论在理论基础还是反演精度上都存在不足,且反演结果具有多解性.而同时用P-P纵波和P-SV转换波资料联合反演,可以增加约束条件,提高反演结果的稳定性、可靠性.本文以各向异性理论为基础,利用实际3D3C资料,进行了P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演计算,P-P纵波、P-SV转换波叠前联合反演利用了纵波和转换波的叠前资料,尽可能保留了地层的AVO信息,输入数据增加了转换横波数据,同时利用了纵波和转换波两个独立变量信息,采用完全Knott-Zoeppritz方程求解,反演结果比P-P纵波单分量资料叠前反演更稳定、可靠、反演精度明显提高.研究区实际资料计算结果表明,反演结果可以更真实的反映储层段的物性和含气性,P-P纵波、P-SV转换波联合叠前反演比P-P纵波单分量资料叠前反演预测储层符合率提高了十个百分点,该反演方法是一种有效的反演方法.

胜利油田三维地震技术走过了40多年的历程,从常规三维地震、二次采集三维地震发展到了高精度地震,目前正处于高精度向高密度地震过渡阶段.如何实现陆上高密度地震,国际上目前存在着两条技术路线,其一是以美国斯伦贝谢公司UniQ为代表的单点高密度地震技术,其二是以PGS公司HD3D技术与CGG公司的Eye-D技术为代表的模拟检波器组合高密度地震技术.从2005年开始,胜利油田先后在垦71、罗家、义东、东风港等区块开展了高密度地震技术攻关,分别采用DSU3单点数字检波器、动圈检波器小组合、自主研发的陆用压电单点检波器接收,井炮震源激发,采用小面元网格、高覆盖、高密度观测,三维炮道密度均在100万道/km ²以上,罗家高密度三维最高达到了358.4万道/km ².对比分析不同技术方案与效果发现,地震剖面横向分辨率均有大幅度提高,数字单点与陆用压电单点接收地震资料垂向分辨率提升明显,动圈检波器组合接收地震资料垂向分辨率提升有限.综合考虑东部近地表条件、激发接收条件、施工效率、施工成本等因素,现阶段在胜利东部探区使用陆用压电单点检波器开展高密度地震是可行的.

信阳地区位于秦岭造山带东段,横跨华北板块与扬子板块.通过在该地区开展地面高精度磁法测量工作,以高精度磁测ΔT等值线平面图为基础,运用化极、向上延拓等技术手段提取与地质相关的磁场信息,缩小重点调查范围,提高了在该地区进行地质调查工作效率.本文详细介绍了在该地区进行地面高精度磁测的工作方法.对区内磁异常进行了分类和评价,本次工作以正磁异常为主圈定了28个磁异常,按其分布范围与地质单元的关系分为5类.研究区内磁场特征和磁异常的分布特征与地层、岩体及构造带的分布特征相吻合,区内磁场按磁场强度分为4个类型:平稳磁场区、弱磁场区、带状强磁场和零乱磁场区.根据磁场特征,结合野外地质调查,在研究区推测隐伏岩体3处;从灵山岩体中解体出李家寨岩体,并根据磁场形态完整性特征确定了两者侵入早晚关系.

柴达木盆地低孔低渗储层、复杂岩性储层、高泥质含气疏松砂岩等复杂储层并存,常规及一维核磁共振测井方法难以进行储层流体的有效识别,二维核磁共振能够提供T₁、T₂、D等多种测量信息.本文在阐述二维核磁共振测井基本理论、仪器参数、处理软件和解释评价方法基础上,分析了其T₁谱、T₂-T₁、T₂-D二维交会技术在台南和扎哈泉地区复杂储层流体识别中的应用,结果表明:二维核磁共振测井具有较好的实际效果,但对孔隙结构十分复杂的储层仍有局限性,存在一些问题与难点有待解决.

逆时偏移是识别地下高陡构造的有效方法,通常需利用高精度双程波动方程进行波场模拟是该算法的核心,有限差分是求解波动方程常用方式,但会受到模型速度参数、空间网格间距和时间采样间隔的限制,若采用互相关作为逆时偏移的成像条件,虽能够对复杂构造精确成像,可传统的互相关成像条件会引入低频噪声,影响成像结果信噪比.为提升逆时偏移的成像精度,压制低频噪声干扰,打破稳定性条件对地震波场求解的制约,提出了一种解析波场分离方法,基于一步法进行解析波场模拟,利用Hilbert变换实现解析波场的波场分离,进而形成了基于波场分离的逆时偏移成像方法.结合理论模型和VSP实际地震数据,给出了不同波场成分的逆时偏移成像结果.测试结果表明:提出的方法波场模拟稳定性强,且能够高效的进行上下行波波场分离,所得逆时偏移结果不含低频噪声和虚假反射,具有较高的信噪比.

逆时偏移成像是基于双程波波动方程,通过对波场正向和反向延拓来实现偏移的高精度成像方法.逆时偏移能有效利用全波场信息,且相对于单程波偏移方法而言,无传播方向限制,不需要对波场进行上、下行波的分离;将波场看作矢量波的叠加,避免了倾角限制,并能较好地实现回转波、多次波成像.在给定速度场足够准确的情况下,逆时偏移理论上能对任意复杂介质精准成像,是现在最为精确的偏移方法之一.但是,低频噪声是制约其发展的因素之一.本文在分析各种成像条件优缺点的基础上,选用归一化互相关成像条件,对多个典型模型进行逆时偏移成像测试,以验证程序的正确性;选取波场分离、Poynting矢量、拉普拉斯算子滤波等三种去噪方法,分别对组合模型和Marmousi2模型进行测试,对比三种去噪方法在叠前逆时偏移成像中的去噪效果,为实际地震资料处理提供方法借鉴.

中国东部LH油田具有典型的“双复杂”特征:地表复杂体现在地表障碍物密集繁多,设计激发点位实施率低,影响采集资料品质;构造复杂导致利用三维地震资料精确识别小断层,落实微幅构造,预测含油砂体分布范围难度较大.3D-VSP资料具有更高的分辨率、信噪比、保真度,更利于精细地质研究和井位评价.为满足老油田二次开发的需要,在LH油田N18北块开展大阵列3D-VSP攻关,通过观测系统优化设计和针对性采集技术应用,获得了高品质采集资料.根据3D-VSP的技术特点,通过保幅波场处理、数据规则化和各向异性逆时偏移成像等技术的应用得到高分辨率、高精度、全方位的3D-VSP成像数据体.应用高分辨率VSP资料进行精细构造解释识别出大量小断层,查明了N76井未出油原因.结合3D-VSP地震属性分析、测井约束反演的岩性分析和储层横向预测研究,提出N76井侧钻和N29-305东部构造高点部署井位建议,实钻N18-1井效果理想.3D-VSP资料相比于地面地震资料对解决复杂构造成像及储层预测具有明显优势,展现了3D-VSP技术在中国东部“双复杂”地区具有良好的应用前景.

库车坳陷属于高陡构造地区,油气资源丰富,勘探潜力巨大.但是该地区地下构造复杂,断裂发育,地层倾角陡,地震波场复杂,地震成像品质较差是制约库车复杂构造研究的主要因素.零井源距VSP资料波场上转换横波很发育,波场记录上转换横波和纵波同时存在造成该地区地面地震波场相当复杂,影响地面地震资料的成像品质.因此为了避免地面地震资料处理过程中各种波场的相互影响,利用VSP波场信息能防止地面地震资料处理过程中可能出现的“陷阱”.本文充分发挥VSP波场信息丰富的特点,通过库车坳陷高陡构造地区零井源距VSP波场正演模拟和实际资料波场分析,准确识别纵波和转换横波波场,并利用有效的波场分离手段分离出VSP纵波波场和VSP转换横波波场.通过VSP纵横波波场与实际地面地震资料对比,能很好地识别出了地面地震资料上的纵波和转换横波波场,为库车坳陷高陡构造地区地面地震资料处理提供参考依据.研究表明:库车坳陷高陡构造地区转换横波在地震纵波成像中影响较大,建议库车坳陷高陡构造地区地面地震处理要加强转换横波的识别与应用,进一步加强井地联合处理攻关研究,获得更可靠、更高品质的纵波资料,同时也能得到更为丰富的转换横波资料.

针对煤矿井下开采中严重影响巷道布设和掘进效率的分叉煤层问题,本文借助于楔形模型和90°相位Ricker子波开展分叉煤层时间域分辨率的探讨.在上下煤层厚度小于地震子波λ/4的情况下,将Rayleigh准则和Ricker准则扩展应用到这种特殊的薄互层中,扩展后的Rayleigh准则和Ricker准则分别对应于调谐曲线中的调谐厚度点和视厚度零点,即分别指示泥岩夹层的定量和定性识别情况.利用AVF技术对泥岩夹层分辨率的影响因素进行分析,结果表明:在两种分辨率准则条件下,上下煤层厚度、泥岩夹层厚度与子波峰值频率具有反比例函数关系;定量识别泥岩夹层所基于的子波峰值频率要高于定性识别的情况;泥岩夹层分辨率极限的精准读取与识别受到地震记录信噪比的影响.综上所述,该讨论可为地震方法分辨和识别分叉煤层提供理论依据.

在地震储层预测过程中,需要借助岩石物理实验建立储层岩性、物性与地震弹性参数之间的关系,明确反演方法,从而提高储层预测精度.本研究针对高尚堡北区沙三5个亚段、10口井、四种岩性的27块岩心实施了宽频段地震岩石物理特征的实验研究.首先借助铸体薄片和X射线衍射分析得到所研究岩心的孔隙结构和矿物组分;接着对干燥和饱和流体状态下岩心进行高频岩石物理测试得到弹性参数;在此基础上,将测试结果经过计算得到15种地震属性,并基于敏感性分析获得对储层预测有指导意义的较为敏感的岩性、流体敏感因子.同时对孔渗性较好的储层岩石进行了低频岩石物理测量,不同饱和流体储层岩石展示了不同的地震波频散规律.砂岩宽频带的岩石物理实验结果对于研究储层与非储层具有指导和参考意义.

为了克服常规的子波分解与重构方法采用固定的雷克子波时所造成的缺陷,本文引入地震相分析和三参数小波,提出了一种改进的适用于存在地震相带变化区域的子波分解与重构方法.该方法首先采用基于波形分类的地震相分析方法进行研究区的地震相分析及主要相带划分,然后根据各个主要相带的子波特征匹配与之对应的三参数小波来建立过完备原子库,再分相带利用基于匹配追踪算法的三参数小波进行子波分解,最后优选对储层敏感的频带范围进行重构,并采用重构的地震道来进行储层预测.四川某海相碳酸盐岩储层预测的实例应用结果表明,该研究区的储层预测结果与钻井符合率高,研究区中高产气井与低产气井在本文新方法获得的重构剖面上具有较大的差异,能进行有效地区分与预测,具有重要的实际应用价值.

完备总体经验模态分解 (CEEMD)克服了经验模态分解(EMD)的模态混叠问题,依据信号自身的特点,将待分析的复杂信号分解为一系列不同尺度的固有模态函数(IMF)的子信号,且各IMF分量的频率由高到低依次排列,是一种适用于分析处理非线性非平稳信号的强大的信号分析技术.地震资料中的随机噪声一般属于高频率的信号,在CEEMD中往往分布在前几个高频IMF分量,本文针对基于CEEMD的分频去噪和基于CEEMD的小波阈值去噪等方法的不足,在前人基于EMD阈值去噪的基础上设计了自相关函数统计特性与CEEMD全局阈值联合去噪方法.该方法先对CEEMD分解的若干个模态分量进行自相关,寻找到噪声主导模态和信号主导模态,然后利用设计的全局阈值对噪声主导模态进行去噪,最后将处理后和未处理的固有模态函数进行重构,得到最终的去噪结果.模型试算和实际地震资料处理都验证了此方法在提高信噪比,保留原信号高频有效成分和弱信号信息上的有效性.

“两宽一高”地震是宽方位、宽频带、高密度三维地震勘探,能够记录更完整的波场信息,假频少、低频信息丰富,有利于薄互层油气藏的宽频带处理和地层各向异性研究.本文以实际的“两宽一高”资料为基础,分析了低频可控震源“两宽一高”资料的波场特征、信噪比及频率等特征,在此基础上确定了针对“两宽一高”资料的处理流程,此流程中的关键技术重点体现了针对低频可控震源的“两宽一高”资料的宽方位、宽频带的高分辨率保幅特色处理技术.利用最终成像结果对断层和砂体进行了刻画和描述,体现了“两宽一高”的宽方位和宽频带地震勘探的优势.

珠三坳陷文昌9、10区处于区域应力转换带,主要发育珠三南断裂及六号断裂,断裂系统复杂;本区近物源区,沉积体系复杂;复杂的构造运动及沉积作用导致本区地层速度纵横向变化大,速度规律复杂;目前常用速度研究方法在本区时深转换和深度预测误差均较大.本文以导致速度规律复杂的地质条件为切入点,分析速度研究面临的困难,以及常用速度研究方法的局限性,提出在地质模式约束下建立全地质构造格架模型,并以该模型作为速度建模的约束,得到与地下真实地层速度展布规律相符的速度模型.将该方法应用到文昌10-X区、阳江S区复杂断裂带的实际勘探中,与实钻井对比,该方法深度预测误差小,变速成图精度高.该方法的成功应用为断裂系统和沉积体系复杂地区的速度研究找到了一种行之有效的研究方法.

大地电磁资料反演方法较多,但构建二维反演初始模型常规方法主要有两种:以均匀半空间为初始模型、直接以一维反演结果为初始模型.本文利用典型实测剖面资料对这两种方法进行反复试验对比,结果表明:在地形及构造复杂地区,由于实测资料存在严重的静态效应,利用常规方法构建反演初始模型进行二维反演,难以达到理想的反演效果.基于此,本文提出了一种构建二维反演初始模型与反演新的思路方法,其核心为用于反演与构建初始模型数据为同一基础数据,但对基础数据分别进行处理,得到两个处理及校正程度不同的数据,分别用于初始模型构建与二维反演输入数据,这样得到的反演结果既能较好地保留浅部至深部有用异常信息,又能够最大程度上消除实测资料中的静态效应.本文进一步对实测剖面反演结果与已知地质信息进行对比,验证了本方法的有效性和可靠性,认为此方法为地形及地质条件复杂地区大地电磁资料处理反演提供了新的思路,具有一定的参考意义和借鉴作用.

本文在简述复兴矿田水系沉积物异常和相关分析及数量化理论Ⅳ原理基础上.根据该区水系沉积物异常特点,以水系沉积物综合异常图为基础,按元素异常在105个预测单元所占面积比对12种元素实行半定量赋值.采用相关分析,结合数量化理论Ⅳ研究,详细地分析了复兴矿田整个矿区和各个分矿区各元素间组合特征.并指出了研究区元素组合特征与燕山期岩体相关,也与围岩有一定关系,区内成矿物质既来源岩浆活动,也来自地层.最后采用K-LL变换来提取该区地球化学场的组合因子变量为该区的矿产预测提供预测标志空间

岩性识别是储层预测中的一个重要环节.一方面,传统的机器学习算法缺少特征自动提取的过程,且不能有效利用地震数据局部特征预测储层;另一方面,采用单一采样点作为输入,缺失相邻数据关联关系反映层位信息.针对此不足,本文以多个相邻采样点的地震数据作为输入和测井岩性数据作为输出,利用受限玻尔兹曼机(RBM)对多采样点地震数据进行特征提取,逐层堆叠受限玻尔兹曼机(RBM)构建深度信念网络(DBN),并采用随机梯度下降算法对误差进行反向传递学习,最终构建岩性识别模型.以多点地震数据为输入,利用该模型实现地层岩性识别.通过多种智能建模方法实验对比,证实了多个采样点作为输入,隐含利用了部分地层信息,有效地提高了岩性识别的精度.

为获得直流电阻率法下矿井顶、底板异常体的响应特征,基于有限单元理论,文章采用ANSYS通用有限元软件给出了三极装置AMN或MNB的APDL,并建立了5个相关地电模型进行正演计算,分析得到:底板异常体始终显现为开口向下且未封闭的低阻体,顶板异常体响应则由未封闭形态逐渐过渡到含一个封闭异常中心的低阻体;顶板异常体的纵向深度不能从视电阻率断面图中直接估算;顶、底板异常体关于巷道呈镜像对称时,不能将顶、底板异常体区分开来.这些异常特征,有利于实测资料的精确解释.

井间地震可以获得极高分辨率的地震信号,得到井间构造与储层等小尺度地质目标的精细成像,在解决油藏开发问题方面具有明显的精度优势.目前,直井井间地震技术相对成熟,但是海上油田的井多为大斜度井,大斜度井井组之间存在共面性差、井间距远的难题.本文针对大斜度井井间采集条件差的问题,以具有复杂井组条件的渤海海域K油田为靶区开展研究,提出了针对斜井井间地震的采集分析和数据处理方法,通过选取具有不同采集条件的井组开展井间地震试验,总结了获得高品质井间地震资料的条件.本文方法在渤海K油田获得了高品质的井间地震资料,开展的低序级断层解释和薄砂体精细刻画研究较好解决了油田开发中遇到的难题.本文研究成果可为后续大斜度井井间地震工作的开展提供借鉴.

瑞雷波频散曲线反演的本质是对目标函数求极值的过程.传统的线性局部反演算法容易陷入局部极小值,增加了反演结果的不确定性.粒子群算法作为一种全局非线性优化手段,能够保证各搜索空间内局部寻优的同时,逼近全局最优,保证迭代反演的收敛性.建立含软夹层型地层模型,正演计算得到理论频散曲线,采用粒子群算法反演得到的横波速度与模型高度吻合.同时,在理论频散曲线中加入10%的高斯白噪声,粒子群算法的反演结果仍然具有很好的可靠程度.通过对实测频散曲线的反演表明:粒子群算法在含软夹层型地层的横波速度探测中相对于最小二乘法优势明显,具有很高的应用价值.

对不同埋深花岗岩采用重力法、电法和电磁法、地震法等地球物理勘探方法的结果差异性如何?本文以广东大亚湾花岗岩为例,先后开展了重力法、高密度电法、地震折射法、可控源音频大地电磁法(CSAMT)等4种不同方法,探测中微子场地断层破碎带、花岗岩与沉积岩接触带、风化壳厚度、地下水埋深等与隧道工程设计方案和围岩稳定性密切相关的地质条件.地球物理勘探以岩层物性(电阻率、波速和密度等)为基础,这些特征与岩性及地下水状态相关.同时相同物性特征对应不同岩层和含水状态,因而物探结果具有多解性.在工作中采用多种物探方法进行了相互补充验证.勘探结果比较后发现,对浅表50m以内风化壳厚度,以人工重锤为激发震源的地震折射法效果较好,对风化壳分带和厚度达100多米的风化囊,高密度电法探测效果较好,而对于深大断裂或密闭断裂,重力法和电磁法效果较好.这四种不同物探方法结果的综合分析,对全面深入认识花岗岩地质条件提供了依据,其结果得到了钻探和隧道工程施工开挖揭露的验证.

为揭示CO₂驱过程中沥青质沉积对低渗储层基质孔喉的伤害机理,利用核磁共振技术对岩心样品进行了CO₂驱替前后的T₂谱测试.结果表明:沥青质沉积量与驱替压力呈正相关,在CO₂-原油体系达到混相前后,沉积速率最大;渗透率伤害程度则随沥青质沉积量的增加而增大.在驱替初始,较小孔喉(0.1~10 ms)几乎无堵塞,较大孔喉(10~200 ms)出现少量堵塞;注入压力达到最小混相压力,CO₂与原油混相产生大量沥青质沉积,较小孔喉出现45.61%堵塞,较大孔喉堵塞21.31%;在驱替压力继续增大时,较小孔喉堵塞程度严重,最高可达55.22%.对于低渗砂岩储层,基质孔喉尺度越小,沥青质对其的伤害程度就越高.

深度视电阻率成像是航空瞬变电磁法中数据处理及分析的重要过程,能够提供具有参考价值的导体深度、垂向延伸等信息,并能准确提供每条航空瞬变电磁测量系统测线上的一维层状介质视导电率结构断面.而航空瞬变电磁法作为一种先进的地球物理勘探技术,近年来在国外多金属矿产勘查中应用效果显著.本文简要介绍了视电阻率的分析处理方法,以几组不同导体的MAXWELL板状模型为例,计算一维视电阻率深度,得到直观的视电阻率深度成像图.此项技术首次在黄土坡矿床开展测量试验的处理中,获得良好的效果,加快了航空瞬变电磁法的处理工作进程.

开展了相同加载速度条件下单轴压缩煤样最大剪切应变、最小主应变和最大主应变的变异系数随纵向应变和纵向应力的演变规律.利用基于粒子群优化算法及牛顿-拉菲逊迭代方法获得煤样表面测点的位移,利用中心差分方法获得应变.研究发现,在煤样应变局部化启动(单轴抗压强度的56%)瞬时,最大剪切应变和最大主应变的变异系数发生了突增(分别为0.16~0.32和0.12~0.53);在煤样应变局部化启动至应力峰之间,两种变异系数总体上先不断提升,当应力峰被达到之时,其已从高值回落.与应力的演变规律和最大剪切应变以及最大主应变的时空分布规律相比,在识别煤样应变局部化启动和破坏前兆方面,最大剪切应变和最大主应变的变异系数有明显的优势,最大剪切应变的变异系数更具优势,最小主应变的变异系数不具优势.

本文对共反射面元(CRS)叠加方法做改进,利用得到的波场参数来提高叠前地震资料的质量.利用CRS波场参数做部分CRS叠加,对菲涅尔带内的多个相邻CMP道集做倾角、曲率等校正后合并为一个道集即CRS超道集,可以补齐缺失地震道,实现叠前数据规则化,并提高信噪比.从而使得叠前道集中的同相轴尤其是来自深层的反射有更好的连续性,有利于识别和追踪.提高质量后的叠前道集可用于后续的速度分析、叠加、偏移等常规处理中,效果好于原始CMP道集.模型和实际数据的计算结果验证了该方法的正确性和有效性.该方法在低信噪比资料的处理中将会有广阔的应用前景.

动圈式模拟检波器与MEMS数字检波器是当前地震勘探野外采集中非常具有代表性的两种检波器,前者的典型代表是20DX,是无源检波器;后者的典型代表是法国Sercel公司生产的DSU系列,是有源检波器.在经由地震仪采集地震信号的时候,20DX产生的模拟电信号由A/D转换器完成模数转换,由地震仪记录到磁带上;DSU系列则借助检波器自身的ASIC芯片完成模数转换.由于以上转换过程以及其他参与信号采集的元器件不同,二者的动态范围是有差异的.同时,因为20DX检波器是速度检波器,DSU系列是加速度检波器,所以容易使得人们在判定其由A/D转换器记录位数以及本底噪声定义的瞬时动态范围对数据信噪比的影响时产生混淆.基于模拟数据以及实际试验资料,验证了DSU系列加速度检波器在记录地震数据时,并没有信噪比方面的优势.

多道面波分析勘探法在工程场地安全评价中应用广泛,主要有人工源和天然源两种方法,但人工源法具有勘探深度相对较小的缺陷;天然源法其数据采集周期长现场操作便捷性差.文章通过引入伪随机震源作为面波勘探震源,希望能够在较短的采样周期内获取质量较高的频散能量谱.对获得的面波数据记录分别使用适合主动源法的F-K法以及适用于被动源法的SPAC法获取相应频散谱,并将伪随机震源的频散谱与同场地、同排列条件下人工源和天然源面波数据结果对比,认为:(1)运用SPAC法进行伪随机震源面波法频散分析所得到的频散谱收敛性较高;(2)伪随机震源面波法能够弥补人工源面波法勘探深度较小的缺点,相对于天然源面波法能够兼顾浅层高频区域,且现场操作简单、工作效率更高,适宜于不同地质条件的场地应用评价.

随着城市化建设步伐加快,如何快速准确地确定地下管线的埋设情况及管道材质种类成为工程地质勘探重要的研究课题.本文通过时域有限差分法(FDTD),对地质雷达探测地下管线的成像进行正演模拟,分析了介电常数影响下金属管线与非金属管线的成像特征.在此基础上,进一步分析了地层与不同介电常数管线分界处的波幅特征,研究了不同介电常数情况下管-土分界面的波幅规律.在相同埋藏条件下,把不同目标体(管道)分界点的波幅与特定材质管道(介电常数为1)分界点的波幅A1的比值定义为相对波幅.根据相对波幅大小,可以分类判别地下管线材质,对于金属管线而言,相对波幅大于1.5,而对于非金属管线,相对波幅小于1.据此,提出了地质雷达探测地下管线时对金属材料与非金属材料地下管线进行分类判别的一种方法,并通过现场试验验证了该方法的有效性.

探地雷达广泛应用于铁路路基结构质量检测,道床介电常数是重要的物性关联参数.细颗粒脏污介质在级配道床中向下沉积使其介电常数存在垂向差异,可选用平均速度测量法来标定脏污道床平均介电常数,不同的垂向过渡模型,平均介电常数估算存在系统误差;以现场取回的粉煤灰作为脏污介质,按重量百分比进行道床脏污级配,对比速度测量法与反射系数法介电常数实测结果,速度测量法具有更高的精度及稳定性,反映过渡型介质的平均介电常数有明显优势;脏污道床足尺物理模拟结果表明:平均介电常数与道床脏污水平呈线性正相关,相关关系可应用于脏污道床介电常数的预测和评估.

电磁法勘探在城市地下空间探测、老矿山深部找矿等领域具有强烈的应用需求,但这些区域往往面临着较强的人文电磁干扰,传统的抗干扰措施已无法满足实际需求.近年来,基于伪随机码的相关辨识技术在工业系统、现代通讯等领域已经得到了广泛应用,在抗干扰方面表现出了明显优势.本文将相关辨识技术应用到电磁法观测之中,重点研究了利用相关辨识技术进行电磁法观测的抗干扰机理和数据提取方法,通过数值模拟分析了相关辨识技术的抗干扰能力及其在电磁法上的应用效果.模型试验结果表明:相关辨识技术可以准确地恢复大地电磁响应,且相比于传统的抗干扰技术,相关辨识技术有效地提高了强干扰条件下电磁数据的信噪比.