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一种黏声波方程逆时偏移成像中的衰减补偿方法

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地球物理学报 2018年第6期61卷 2433-2445页

作者：周彤胡文毅宁杰远北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所北京100871 美国地球物理先进技术公司休斯顿77478

在存在强衰减介质的区域进行逆时偏移成像,需要既能补偿地震波传播过程中的振幅衰减,又能保持其相位不变的高效算法.为此,本文提出了一种利用有限差分模拟进行声波衰减补偿的方法来实现考虑衰减的逆时偏移.这种方法以线性黏弹性体模型... 详细信息

在存在强衰减介质的区域进行逆时偏移成像,需要既能补偿地震波传播过程中的振幅衰减,又能保持其相位不变的高效算法.为此,本文提出了一种利用有限差分模拟进行声波衰减补偿的方法来实现考虑衰减的逆时偏移.这种方法以线性黏弹性体模型为基础,保持其复模量的实部不变,并采用多项式多级优化方法修正复模量的虚部,从而实现在保持相位不变的同时补偿振幅,进而有效提高偏移成像的清晰程度,尤其是对于介质对地震波衰减极为强烈的情形.这一方法在声波方程中只增加了整数阶微分算子进行修正,能够保证利用有限差分法进行数值求解,有利于进行高效的大规模细粒度并行计算和GPU加速计算.数值实验结果验证了这一方法的可行性和有效性,能够很好地提高强衰减介质区域的偏移成像质量.

关键词：有限差分衰减补偿逆时偏移

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华北地区岩石圈热结构的研究

地球物理学报 2002年第1期45卷 56-66页

作者：臧绍先刘永刚宁杰远北京大学地球物理系北京100871

利用两种 1°× 1°平均大地热流资料 ,由观测资料和居里面反演得到的 4种地壳岩石生热率模型 ,计算了华北地区 (1 0 5°E— 1 2 4°E ,3 0°N— 41°N)岩石圈的热结构 .定量的比较了各种模型的计算结果 ,选定了最佳模型 .莫霍面的温度... 详细信息

利用两种 1°× 1°平均大地热流资料 ,由观测资料和居里面反演得到的 4种地壳岩石生热率模型 ,计算了华北地区 (1 0 5°E— 1 2 4°E ,3 0°N— 41°N)岩石圈的热结构 .定量的比较了各种模型的计算结果 ,选定了最佳模型 .莫霍面的温度大约在 45 0— 75 0℃之间变化 ,岩石圈底部深度在 6 0— 1 80km变化 ,并发现大的构造断裂与热岩石圈底部的隆起相对应 ,MS>6 .5的地震大都发生在热岩石圈底部隆起区附近和莫霍面温度的高值区 .

关键词：华北岩石圈热结构大地热流密度生热率居里面构造断裂

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山西断陷带的地震分布及地壳地震波速度结构

北京大学学报（自然科学版） 2020年第2期56卷 283-290页

作者：王雨李自红宁杰远北京大学地球与空间科学学院北京100871 山西省地震局太原030002

为了研究山西断陷带的地震活动性及其物理背景,利用国家地震科学数据共享中心以及山西省地震局提供的地震震相数据,通过tomoDD方法对1990-2008年和2012-2016年期间的地震进行重定位,并反演山西断陷带附近的地震波速度结构。地震集中于... 详细信息

为了研究山西断陷带的地震活动性及其物理背景,利用国家地震科学数据共享中心以及山西省地震局提供的地震震相数据,通过tomoDD方法对1990-2008年和2012-2016年期间的地震进行重定位,并反演山西断陷带附近的地震波速度结构。地震集中于山西断陷带内,基本上位于已知断层附近,主要分布在太原盆地的东北-西南两侧。震源深度范围为0~30 km,北部区域震源深度小,震源深度超过20 km的地震主要分布在忻定盆地以南地区,太原盆地两侧的地震集中区形成两个延伸深度最大的南北走向的垂直地震密集条带,推测受太原盆地两侧两个近南北走向的活动的深大断裂控制。太原盆地两侧近南北走向的两个活动深大断裂如果贯通,有可能发生7级以上强震。同时,研究结果显示山西断陷带地壳的地震波速结构变化剧烈,该断陷带下方的地壳普遍表现为低速,但其中太原盆地下方地壳的波速略高,其东北侧和西南侧断陷盆地下方的地壳则表现为更低的波速;与此相反,其西北侧和东南侧紧邻太原盆地的两个小区域下方的地壳则表现为明显的高速,大同西部区域下方的地壳也表现为明显的高速。这些波速特征都与地表构造以及地表热流值有很好的对应关系,太原盆地东北侧和西南侧都可能有热物质上涌,并且可能侵入西部的鄂尔多斯地块内部;相反地,热物质可能没有侵入太原盆地西北侧、太原盆地以及太原盆地东南侧下方的地壳中,说明太原盆地的拉张裂开可能并不是受热物质上涌控制,而是受青藏高原的推挤力控制。

关键词：山西断陷带地震分布地震波速度结构双差层析法

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高铁波场等效震源时间函数反演方法研究

北京大学学报（自然科学版） 2019年第5期55卷 823-828页

作者：温景充宁杰远北京大学地球与空间科学学院北京100871 高铁地震学联合研究组北京100029

基于桥墩均匀分布且高铁列车匀速行驶情况下,每个桥墩源的震源时间函数仅存在时间延迟差异的假设,分别通过构建均匀空间声波模型以及半无限空间弹性波模型,计算格林函数,给出反演所用的线性方程组。利用最小二乘法对高铁波场的等效震源... 详细信息

基于桥墩均匀分布且高铁列车匀速行驶情况下,每个桥墩源的震源时间函数仅存在时间延迟差异的假设,分别通过构建均匀空间声波模型以及半无限空间弹性波模型,计算格林函数,给出反演所用的线性方程组。利用最小二乘法对高铁波场的等效震源时间函数进行反演,测试在一定噪声水平下的反演效果,探讨各种因素对反演结果的影响。

关键词：高铁震源时间函数反演格林函数

加载、加热路径上橄榄石的相变及其对相变动力学参数计算的影响

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地球物理学报 2010年第1期53卷 111-118页

作者：王曙光宁杰远中国地震局地震预测研究所北京100036 北京大学地球与空间科学学院地球物理学系北京100871

本文研究了橄榄石原位相变实验中加载、加热路径上的相变及其对确定相变动力学参数的影响.利用文献[1]所给出的退火后先加温后加压,且相对低温条件下实验结果确定出的Ni_2SiO_4橄榄石相变动力学参数,计算了加载、加热路径上所发生的相... 详细信息

本文研究了橄榄石原位相变实验中加载、加热路径上的相变及其对确定相变动力学参数的影响.利用文献[1]所给出的退火后先加温后加压,且相对低温条件下实验结果确定出的Ni_2SiO_4橄榄石相变动力学参数,计算了加载、加热路径上所发生的相变对确定成核率、长大率及相变体积分数的影响.结果表明,退火后先加压后加温,且相对高温条件下的实验数据受到加热路径上成核的影响.根据这样的实验数据得到的成核率会明显高于实际温压条件下的成核率.尤其是当多数实验都是高温实验时,根据这些成核率数据所确定的成核率参数会严重偏离其真值,从而严重影响对俯冲带颗粒粒度及俯冲带流变结构的计算.尽管目前有很多关于Mg_2SiO_4橄榄石长大率的实验数据,也有通过对挤碰物理图像的分析对(M g_(0.89)Fe_(0.11))_2SiO_4橄榄石成核率的估算,但只有文献[2]通过退火后先加压后加温的原位实验得到了Mg_2SiO_4橄榄石的相变成核率,且属于高温实验.根据本文的研究结果,我们认为亟需补充退火后先加温后加压或相对低温的实验数据以得到正确的地幔橄榄石成核率参数.

关键词：橄榄石相变成核率参数深源地震俯冲带

橄榄石成核动力学方程的修正及其对动力学数据的约束

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地球物理学报 2011年第9期54卷 2225-2232页

作者：王曙光宁杰远中国地震局地震预测研究所北京100036 北京大学地球与空间科学学院地球物理学系北京100871

本文从成核动力学理论出发,考虑新相晶核的表面能对其形状的影响,修正了晶面成核情形的成核动力学方程.新的成核率方程还原了传统成核率方程中通常简化为常数的指前系数.结合修正的相变体积分数计算公式,新的成核率方程可以确定出成核... 详细信息

本文从成核动力学理论出发,考虑新相晶核的表面能对其形状的影响,修正了晶面成核情形的成核动力学方程.新的成核率方程还原了传统成核率方程中通常简化为常数的指前系数.结合修正的相变体积分数计算公式,新的成核率方程可以确定出成核过程中的两个物理参量:新相晶粒与反应相晶粒的接触角度及新相物质与反应相物质之间的表面能.分析结果表明,Ni_2SiO_4的接触角度和表面能分别为0.57°,32.33 J·m^(-2),而Mg_2SiO_4和(Mg,Fe)_2SiO_4的数据质量不足以确定表面能与形状因子.结合对加温加载路径在高温高压试验中影响的研究,我们认为亟需补充高质量的成核率数据来确定橄榄石的成核率参数.

关键词：俯冲带深源地震橄榄石相变成核率参数

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多矿物岩石流变性的有限元计算

岩石学报 2004年第6期20卷 1469-1476页

作者：杨振涛宁杰远赵永红北京大学地球物理学系计算地球动力学重点实验室北京100871

本文利用有限元计算方法从单矿物的流变关系式来确定其组合而成的岩石整体的流变规律。建立了三维不可压缩流体的粘弹性有限元模型,计算模型的骨架矿物橄榄石为立方体,填充矿物尖晶石分别取为立方体、单一球体和多个球体,模拟双矿物在... 详细信息

本文利用有限元计算方法从单矿物的流变关系式来确定其组合而成的岩石整体的流变规律。建立了三维不可压缩流体的粘弹性有限元模型,计算模型的骨架矿物橄榄石为立方体,填充矿物尖晶石分别取为立方体、单一球体和多个球体,模拟双矿物在三轴压缩实验条件下的蠕变变形过程。首先,本文验证了使用有限元方法数值模拟双矿物在三轴压缩实验下的蠕变变形的可行性。其次,计算研究了当填充矿物为弱矿物时几何外形对整体流变强度的影响,结果表明,填充矿物的几何外形为立方体时比球体时对整体的流变强度有更大的影响。当填充矿物体积不同时,随着填充矿物体积的增加,填充矿物对整体流变强度的影响也不断加大。最后利用三维模型得到的双矿物整体的流变强度结果,归纳出了填充矿物尖晶石占体积5％,10％,15％,20％时和骨架矿物橄榄石构成的双矿物岩石的蠕变关系式。与Tullis利用平面应变模型归纳出的双矿物经验流变关系式比较,发现Tullis的经验流变公式存在较大的误差,而本文得到的双矿物蠕变公式与理论结果更好地符合本文结果为研究地幔多矿物岩石流变规律提供了新的途径。

关键词：多矿物岩石尖晶石橄榄石有限元计算模拟

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高铁地震面波相速度频散曲线提取

地球物理学报 2021年第9期64卷 3246-3256页

作者：温景充石永祥宁杰远北京大学地球与空间科学学院北京100871 河北红山地球物理国家野外科学观测研究站河北邢台054000

为了充分利用高铁地震信号中的面波信息,本文将双台法和旋转法等面波相速度提取方法应用于高铁地震模拟记录,尝试提取基阶瑞利波与勒夫波相速度频散曲线.通过分析以高铁高架桥的桥墩为源的高铁波场干涉特征,给出了适用于高铁地震波场的... 详细信息

为了充分利用高铁地震信号中的面波信息,本文将双台法和旋转法等面波相速度提取方法应用于高铁地震模拟记录,尝试提取基阶瑞利波与勒夫波相速度频散曲线.通过分析以高铁高架桥的桥墩为源的高铁波场干涉特征,给出了适用于高铁地震波场的面波相速度校正方法;通过数值实验,证明了方法的有效性.

关键词：移动组合源高铁地震波场面波频散曲线旋转地震学

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高架桥下方高铁地震波场的特征量提取

北京大学学报（自然科学版） 2019年第5期55卷 839-849页

作者：鲍铁钊宁杰远张献兵北京大学地球与空间科学学院北京100871 高铁地震学联合研究组北京100029

通过互相关方法,提取高铁列车经过前后沿着高铁桥梁传播的地震波信号。将不同车次的互相关函数叠加,得到稳定的平均互相关函数,可以作为高铁地震波场的特征量。该特征量有监测高铁桥梁结构变化的潜力。

关键词：高铁地震波场互相关函数被动监测