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基于Mini-Sosie震源后置编码技术的面波探测方法研究

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地球物理学进展 2023年第5期38卷 2288-2302页

作者：李宇杨智王靖岐陶雪文长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 浙江省应急管理科学研究院浙江省安全工程与技术研究重点实验室杭州310012

Mini-Sosie震源是城市环境主动源面波探测的理想震源,然而三元伪随机编码对控制系统和机械性能的高要求限制了其发展与应用.针对此问题,在野外数据采集阶段,采用Mini-Sosie震源的固定频率冲击模式,充分利用其简单、高效和强冲击力的优点... 详细信息

Mini-Sosie震源是城市环境主动源面波探测的理想震源,然而三元伪随机编码对控制系统和机械性能的高要求限制了其发展与应用.针对此问题,在野外数据采集阶段,采用Mini-Sosie震源的固定频率冲击模式,充分利用其简单、高效和强冲击力的优点;在室内数据处理阶段,对采集的长时序数据进行三元伪随机编码,提出了一种基于Mini-Sosie震源后置编码技术的面波探测方法.该方法首先从长时序地震记录中提取冲击序列,其次提出ABC三参数法将长时序地震记录分割成数以百计的脉冲式子记录,再次利用线性同余算法生成的三元伪随机序列对子记录进行编码,最后将冲击序列与编码地震记录进行互相关运算获得解码的地震记录.模拟与实测数据处理结果表明,该方法在编解码过程中产生的相干噪声较小,并能有效压制城市环境中的低频随机噪声,显著提高面波信噪比.三元伪随机冲击序列的频谱呈现白谱特征,无频率低切效应,能有效保护面波的低频信息,增大了主动源面波方法的探测深度.同时,该方法通过数学运算代替高精度的编码控制系统与机械性能需求,实现了Mini-Sosie震源的三元伪随机编码,具有先进性和推广价值.

关键词： Mini-Sosie震源面波频散谱后置编码三元伪随机序列随机噪声相干噪声

鄂尔多斯块体及周边地区岩石圈结构的接收函数与面波联合反演研究

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中国科学：地球科学 2022年第8期52卷 1532-1546页

作者：吴建平刘雅宁钟世军王未来蔡妍王薇刘靖中国地震局地球物理研究所北京100081 北京市地震局北京100080

新生代以来,鄂尔多斯块体发生了快速隆升并在周边形成了一系列拉张断陷盆地,但其形成机制仍然存在争议.高分辨率壳幔三维速度结构是研究岩石圈变形和深部动力学过程的重要依据.文章利用鄂尔多斯块体及周边地区密集宽频带地震台站的观测... 详细信息

新生代以来,鄂尔多斯块体发生了快速隆升并在周边形成了一系列拉张断陷盆地,但其形成机制仍然存在争议.高分辨率壳幔三维速度结构是研究岩石圈变形和深部动力学过程的重要依据.文章利用鄂尔多斯块体及周边地区密集宽频带地震台站的观测资料,通过接收函数与面波联合反演获得了研究区地壳和上地幔三维S波速度结构.鄂尔多斯块体岩石圈整体上表现出明显的高速异常.在块体东部、北部以及西南部的青藏高原地区,上地幔存在明显的低速异常,并延伸至块体内部.鄂尔多斯块体岩石圈呈中部厚、外围薄的特征,地壳厚度则表现为中部薄、西南部和东北部厚,且北缘张拉盆地的地壳厚度大于块体中部地区.文章认为,青藏高原东部地幔热物质向外扩张以及华北克拉通东部地区上地幔热物质上涌,导致鄂尔多斯块体岩石圈发生了非均匀减薄、升温和密度降低,其产生的附加浮力和热动力作用,促使鄂尔多斯块体新生代以来发生持续隆升,同时受青藏高原隆升扩张产生的挤压作用等影响,鄂尔多斯西南部及北部地区发生了地壳增厚和快速隆升.阿拉善块体和鄂尔多斯块体的岩石圈速度结构存在明显差异,中生代之前可能属于不同的独立块体.

关键词：鄂尔多斯华北克拉通岩石圈结构 S波速度结构接收函数面波

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地震处理领域面波压制技术现状及发展趋势

地球物理学进展 2022年第3期37卷 1178-1188页

作者：王伟奇李振春孙小东孙苗苗彭冬冬中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266500 山东省深层油气重点实验室青岛266580

随着油气勘探难度的不断增大,勘探目标变得越来越复杂,对地震数据处理的质量也有了更高的要求.一般来说,只有信噪比达到一定的水平,地震资料处理才可能实现良好的保真度.当今的地震勘探正向着深层、复杂构造和岩性勘探的方向发展迈进.... 详细信息

随着油气勘探难度的不断增大,勘探目标变得越来越复杂,对地震数据处理的质量也有了更高的要求.一般来说,只有信噪比达到一定的水平,地震资料处理才可能实现良好的保真度.当今的地震勘探正向着深层、复杂构造和岩性勘探的方向发展迈进.本文介绍了目前业界比较有特色的去面波技术,其中包括自适应相减和Curvelet变换的组合压制面波技术、基于时频域极化属性的多分量地震资料面波衰减、f-k域的交叉扩散三维倾角滤波,基于深度学习的地震散射面波技术方法加以介绍,对智能化去面波技术的前景做进一步的展望.

关键词：面波滤波器 Curvelet变换深度学习

面波频散谱多模式高分辨率成像的多道信号比较法

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地球物理学报 2021年第5期64卷 1710-1720页

作者：易佳刘伊克胡昊张郁山杨宗奇中国地震灾害防御中心北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 University of Houston Houston Texas77204-5007USA 中国石油集团东方地球物理勘探责任有限公司河北涿州072750

高分辨率的面波频散谱成像是浅层地震勘探领域基于频散性质反演横波速度结构中的一个关键步骤.在天然地震探测领域,仅利用两个台站记录的线性信号比较法(LSC),被广泛用来计算面波的频散谱,并用于大尺度的面波层析成像.然而互相关的成像... 详细信息

高分辨率的面波频散谱成像是浅层地震勘探领域基于频散性质反演横波速度结构中的一个关键步骤.在天然地震探测领域,仅利用两个台站记录的线性信号比较法(LSC),被广泛用来计算面波的频散谱,并用于大尺度的面波层析成像.然而互相关的成像方式会造成频散谱在低频端较低的分辨率.非线性信号比较法(NLSC)利用指数函数克服了这个问题,同时极大地提高了频散谱的成像分辨率.然而,在研究中我们发现,仅利用两个台站的地震记录,并不能将面波的频散特性完整地考虑在内,导致LSC和NLSC方法对高阶模式的成像存在较大的误差.由于主动源面波勘探多道采集的方式,基于信号比较理论的多道信号比较法(MSC)充分利用多道地震信号,可以获得准确的多模式成像,然而该方法需要计算任意两道的频散谱并叠加,存在冗余的计算,导致计算效率较低.因此,本研究对MSC方法进行了相应的改进,通过追踪炮集记录上的面波波组提高了原方法的计算效率,同时,利用理论频散曲线进行叠加分析,验证了改进的MSC方法的正确性和有效性.通过与相移法、LSC和NLSC方法的对比分析,展示了MSC方法是一种准确的、高分辨率的面波多模式频散谱成像方法.实际地震资料的应用,揭示了MSC方法在浅层地震勘探中用于提取面波多模式频散信息的巨大潜力.

关键词：浅层地震勘探横波速度面波频散曲线信号比较法

中国西部及邻区岩石圈S波速度结构面波层析成像

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地球物理学报 2014年第12期57卷 3994-4004页

作者：黄忠贤李红谊胥颐中国地震局地壳应力研究所北京100085 中国地质大学地球物理与信息技术学院北京100083 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

本文利用瑞利波群速度频散资料和层析成像方法,研究了中国西部及邻近区域（20°N—55°N,65°E—110°E）的岩石圈S波速度结构.结果表明这一地区存在三个以低速地壳/上地幔为特征的构造活动区域：西蒙古高原—贝加尔地区,青藏高原,印支... 详细信息

本文利用瑞利波群速度频散资料和层析成像方法,研究了中国西部及邻近区域（20°N—55°N,65°E—110°E）的岩石圈S波速度结构.结果表明这一地区存在三个以低速地壳/上地幔为特征的构造活动区域：西蒙古高原—贝加尔地区,青藏高原,印支地区.西蒙古高原岩石圈厚度约为80km,上地幔低速层向下延伸至300km深度,说明存在源自地幔深部的热流活动.缅甸弧后的上地幔低速层下至200km深度,显然与印度板块向东俯冲引起俯冲板片上方的热/化学活动有关.青藏高原地壳厚达70km,边缘地区厚度也在50km以上并且具有很大的水平变化梯度,与高原平顶陡边的地形特征一致.中下地壳的平均S波速度明显低于正常大陆地壳,在中地壳20-40km深度范围广泛存在速度逆转的低速层,这一低速层的展布范围与高原的范围相符.这些特征说明青藏高原中下地壳的变形是在印度板块的北向挤压下发生塑性增厚和侧向流动.地幔的速度结构呈现与地壳显著不同的特点.在高原主体和川滇西部地区上地幔顶部存在较大范围的低速,低速区范围随深度迅速减小;100km以下滇西低速消失,150km以下基本完全消失.青藏高原上地幔速度结构沿东西方向表现出显著的分段变化.在大约84°E以西的喀喇昆仑—帕米尔—兴都库什地区,印度板块的北向和亚洲板块的南向俯冲造成上地幔显著高速;84°E—94°E之间上地幔顶部速度较低,在大约150-220km深度范围存在高速板片,有可能是俯冲的印度岩石圈,其前缘到达昆仑—巴颜喀拉之下;在喜马拉雅东构造结以北区域,存在显著的上地幔高速区,可能阻碍上地幔物质的东向运动.川滇西部岩石圈底界深度与扬子克拉通相似,约为180km,但上地幔顶部速度较低.这些现象表明青藏高原岩石圈地幔的变形/运动方式可能与地壳有本质的区别.

关键词：中国西部岩石圈速度结构面波层析成像

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含流体孔隙介质中面波的传播特性及应用

地球物理学报 2015年第8期58卷 2759-2778页

作者：张煜徐义贤夏江海张双喜平萍武汉大学测绘学院武汉430079 武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室武汉430079 武汉大学地球空间信息科学协同创新中心武汉430079 中国地质大学(武汉)多尺度地球成像湖北省重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430074

基于单相介质中地震波理论的高频面波法已广泛应用于求取浅地表S波的速度.然而水文地质条件表明,普遍的浅地表地球介质富含孔隙.孔隙中充填的流体会显著地影响面波在浅地表的传播,进而造成频散和衰减的变化.本文研究了地震勘探频段内针... 详细信息

基于单相介质中地震波理论的高频面波法已广泛应用于求取浅地表S波的速度.然而水文地质条件表明,普遍的浅地表地球介质富含孔隙.孔隙中充填的流体会显著地影响面波在浅地表的传播,进而造成频散和衰减的变化.本文研究了地震勘探频段内针对含流体孔隙介质边界条件的面波的传播特性.孔隙流体在自由表面存在完全疏通、完全闭合以及部分疏通的情况.孔隙单一流体饱和时,任何流体边界条件下存在R1模式波,与弹性介质中的Rayleigh波类似,相速度稍小于S波并在地震记录中显示强振幅.由于介质的内在衰减,R1在均匀半空间中也存在频散,相速度和衰减在不同流体边界下存在差异.Biot固流耦合系数(孔隙流体黏滞度与骨架渗透率之比)控制频散的特征频率,高耦合系数会在地震勘探频带内明显消除这种差异.介质的迂曲度等其他物性参数对不同流体边界下的R1波的影响也有不同的敏感度.完全闭合和部分疏通流体边界下存在R2模式波,相速度略低于慢P波.在多数条件下,如慢P波在时频响应中难以观察到.但是在耦合系数较低时会显现,一定条件下甚至会以非物理波形式接收R1波的辐射,显示强振幅.浅表风化层低速带存在,震源激发时的运动会显著影响面波的传播.对于接收点径向运动会造成面波的Doppler频移,横向运动会造成面波的时频畸变.孔隙存在多相流体时,中观尺度下不均匀斑块饱和能很好地解释体波在地震频带内的衰减.快P波受到斑块饱和显著影响,R1波与快P波有更明显关联,与完全饱和模型中不同,也更易于等效模型建立.频散特征频率受孔隙空间不同流体成分比例变化的控制,为面波方法探测浅地表流体分布与迁移提供可能性.通常情况孔隙介质频散特征频率较高,标准线性黏弹性固体可以在相对低频的地震勘探频带内等效表征孔隙介质中R1波的传播特征,特别在时域,可在面波成像反演建模中应用.

关键词：流体孔隙介质面波频散衰减

基于能量比的Curvelet阈值迭代面波压制

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石油地球物理勘探 2019年第5期54卷 997-1004,I0008页

作者：李继伟刘晓兵周俊骅简世凯曾珍东方地球物理公司西南物探研究院四川成都610000 中国石油西南油气田勘探开发研究院四川成都610000 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

利用Curvelet变换压制面波的效果受面波与有效波在Curvelet域重叠程度影响。实际应用中,Curvelet变换并不能完全分离面波与有效波。鉴于此,提出一种基于能量比的Curvelet阈值迭代面波压制方法,利用面波与有效波在频率、速度、方向上的... 详细信息

利用Curvelet变换压制面波的效果受面波与有效波在Curvelet域重叠程度影响。实际应用中,Curvelet变换并不能完全分离面波与有效波。鉴于此,提出一种基于能量比的Curvelet阈值迭代面波压制方法,利用面波与有效波在频率、速度、方向上的特征差异,将有效波与面波在Curvelet域进行不同频带的多次分解;在不同尺度和方向上,根据面波与有效波的分布特征,采用不同的阈值进行多次迭代。实际应用效果表明,相对于传统面波压制方法,本文方法可更彻底地分离面波与有效波,获得高品质去噪资料。

关键词： Curvelet变换面波去噪多尺度多方向

联合应用τ-p变换法和相移法提取面波频散曲线

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石油地球物理勘探 2010年第6期45卷 836-840页

作者：邵广周李庆春长安大学西部地质资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学应用地球物理研究所陕西西安710054

在常见的多阶模式频散曲线提取方法中,f-k法要求空间域和时间域的采样都是等间隔的,如果记录中含有坏道,就会对f-k谱产生很大影响,从而影响频散曲线的提取精度。τ-p变换法对基阶模式低频段的提取效果较差,而对高阶模式的分辨能力较高... 详细信息

在常见的多阶模式频散曲线提取方法中,f-k法要求空间域和时间域的采样都是等间隔的,如果记录中含有坏道,就会对f-k谱产生很大影响,从而影响频散曲线的提取精度。τ-p变换法对基阶模式低频段的提取效果较差,而对高阶模式的分辨能力较高。相移法对基阶模式提取效果好,但对高阶模式的分辨率不高。本文提出了一种改进的频散曲线提取方法,即联合应用τ-p变换法和相移法提取频散曲线,该法的基本思想是先对地震记录分别用τ-p变换法和相移法得到两种f-VR剖面,将两种f-VR剖面用各自的最大值归一化后再相加,将叠加结果作为最终的f-VR剖面。理论模型合成记录与实际资料处理结果均表明,本文提出的频散曲线提取方法兼顾了τ-p变换法和相移法的优点,既补充了基阶模式低频段的信息,又保证了高阶模式得到有效分辨,取得了理想的提取效果。

关键词：面波多阶模式频散曲线 f-k法 τ-p变换法相移法提取

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南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

地球物理学报 2013年第4期56卷 1121-1131页

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发... 详细信息

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.

关键词：南北地震带岩石圈速度结构面波层析成像