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海底地震仪与拖揽观测系统的联合走时层析海水速度建模

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2378-2387页

作者：刘雯刘玉柱王建花张建明伍正杨涛同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中海油研究总院北京100028

在海洋地震勘探过程中,如果不考虑海水的非均匀性将会在后续层析成像过程中引入伪影,因此准确的海水速度建模是非常有必要的.海底地震仪(OBS)记录数据中的透射波具有较大的射线角度,能够为海水建模提供垂向分辨率;而拖缆观测可以补充OB... 详细信息

在海洋地震勘探过程中,如果不考虑海水的非均匀性将会在后续层析成像过程中引入伪影,因此准确的海水速度建模是非常有必要的.海底地震仪(OBS)记录数据中的透射波具有较大的射线角度,能够为海水建模提供垂向分辨率;而拖缆观测可以补充OBS分布稀疏造成的横向欠采样,同时可以定位海底深度并更新OBS位置信息.综合利用OBS和拖缆观测系统可以克服各自的局限性,提高海水速度建模的精度.为此,本文提出了一种基于OBS与拖缆观测系统的海水透射波、海底反射波联合走时层析方法,同时反演海水声速分布和海底深度.二维理论模型实验和实际资料处理结果表明,该方法能够准确反演海水声速分布和海底深度,提高震相走时的匹配程度,为后续成像提供准确的非均匀海水模型.

关键词：海底地震仪海水速度建模走时层析海水透射波海底反射波

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超深水区基准面延拓驱动的反射波形反演成像

石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 790-799页

作者：王璇王腾飞程玖兵武泗海朱峰刘玉柱同济大学海洋与地球科学学院上海200092 海洋地质国家重点实验室上海200092

远离大陆架的海洋油气勘探与开发具有高风险、高投入的特征,对构造成像和储层预测精度要求很高,传统的基于射线理论的速度建模方法难以满足精细成像的需求。超深水探区地震观测受巨厚水层的影响,导致记录时间较长、数据规模和模型空间巨... 详细信息

远离大陆架的海洋油气勘探与开发具有高风险、高投入的特征,对构造成像和储层预测精度要求很高,传统的基于射线理论的速度建模方法难以满足精细成像的需求。超深水探区地震观测受巨厚水层的影响,导致记录时间较长、数据规模和模型空间巨大,因此难以大规模应用基于波动理论的速度建模方法。为此,提出基准面延拓驱动的反射波形反演成像技术。该技术利用基准面延拓剥离水层影响,消除地震波在水中的传播效应,降低数据规模、压缩模型空间、缓解速度—深度多解性,使全波形反演在深海区的实际应用成为可能。考虑到超深水探区有限炮检距难以记录到穿透较深的初至波,无法利用初至波进行波形反演更新速度,因此选用反射波形反演对延拓后数据进行速度建模,以便得到高精度速度模型和成像结果。理论模型合成数据和南海A区块实际数据处理结果表明,该技术能够大规模缩减数据量,并提高高精度速度建模的效率,可在超深水油气勘探中发挥积极作用。

关键词：超深水拖缆基准面延拓反射波形反演逆时偏移速度建模

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逐步加热κ-T实验的磁性矿物学应用

中国矿业 2024年第8期33卷 238-246页

作者：谌微微张灵敏刘沛瑜邬睿童同济大学海洋与地球科学学院上海200092

磁性矿物鉴定在矿产预普查及研究成矿模式中发挥了重要作用。常规磁性矿物鉴定实验(磁化率随温度变化磁学实验,简称κ-T实验)通常采用室温至700℃的单循环加热-降温模式,对于中间温度循环磁化率的变化特征缺乏捕捉点。针对该缺陷,本文... 详细信息

磁性矿物鉴定在矿产预普查及研究成矿模式中发挥了重要作用。常规磁性矿物鉴定实验(磁化率随温度变化磁学实验,简称κ-T实验)通常采用室温至700℃的单循环加热-降温模式,对于中间温度循环磁化率的变化特征缺乏捕捉点。针对该缺陷,本文设计了逐步加热κ-T实验,以检测磁性矿物在不同加热阶段的转化过程,为准确鉴别磁性矿物种类提供可靠依据。本文同时结合等温剩磁获得曲线(IRM)实验、退磁强度衰减(J/J_(max))实验等岩石磁学实验和扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)实验,对逐步加热κ-T实验鉴定结果进行验证和补充。实验结果表明:逐步加热κ-T实验可提供传统κ-T实验缺失的磁性矿物转化细节,结合矫顽力特征、解阻温度和SEM与EDS结果,可明确鉴定出地质样品的磁性矿物类型。

关键词： κ-T实验磁性矿物磁学实验扫描电镜能谱分析

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海洋可控源电磁法次油气层探测模拟研究

石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 887-898页

作者：陈航宇刘颖刘梦圆中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

海洋可控源电磁(MCSEM)法在海洋油气开发中有着独特的作用,常用于油气层识别及辅助定位。海洋油气勘探中,主油气层附近往往存在次油气层,不易进行区分。在油气开采监测时,利用时移可控源电磁法检测次油气层,可以有效降低成本、提高勘探... 详细信息

海洋可控源电磁(MCSEM)法在海洋油气开发中有着独特的作用,常用于油气层识别及辅助定位。海洋油气勘探中,主油气层附近往往存在次油气层,不易进行区分。在油气开采监测时,利用时移可控源电磁法检测次油气层,可以有效降低成本、提高勘探效率。首先,开展海洋可控源电磁法的二维正演模拟,对次油气层不同厚度、相较于主油气层的不同位置及不同距离、主油气层不同埋深的多种模型进行正演模拟,正演电磁响应表现出明显差异;然后,根据归一化振幅差异分析次油气层对电磁响应的影响;最后,采用OCCAM反演,对不同开采情况下的简单油气模型和复杂地质情况下的油气模型进行反演,结果表明,随着开采过程的进行,次油气层的响应逐渐清晰,为海洋油气开采监测提供可靠的参考数据。

关键词：油气开采监测仿真模拟电磁场二维反演时移电磁

OBN地震数据成像处理基本逻辑与关键方法技术

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石油物探 2024年第1期63卷 12-29页

作者：王华忠项健石聿同济大学海洋与地球科学学院波现象与反演成像研究组(WPI)上海200092

海洋油气勘探逐渐进入深水深层勘探领域,地下地质构造复杂(横向变速剧烈)、目标油藏复杂(由以构造油气藏为主转向构造与地层岩性油气藏并重),同时还可能伴随海底地形及附近岩性的复杂变化,所有因素促使海洋油气地震勘探技术不断变革。... 详细信息

海洋油气勘探逐渐进入深水深层勘探领域,地下地质构造复杂(横向变速剧烈)、目标油藏复杂(由以构造油气藏为主转向构造与地层岩性油气藏并重),同时还可能伴随海底地形及附近岩性的复杂变化,所有因素促使海洋油气地震勘探技术不断变革。提高海洋油气勘探效益的首要问题是发展尽可能满足高精度地震波成像需求的地震数据采集技术及对应的高精度地震波成像技术。当前,无论海上和陆上油气地震勘探,“两宽一高”地震数据采集技术和全波形反演(FWI)/最小二乘逆时偏移(LS_RTM)为代表的地震波成像技术是标志性的领先技术。海上油气地震勘探中,海底节点(OBN)地震数据采集是目前业界公认的、最有可能真正实现“两宽一高”地震数据采集的技术。与拖缆数据采集相比,OBN数据采集具有宽方位照明、数据信噪比高、无检端鬼波、存在实测的(至少一阶自由表面相关)下行波场、四分量观测等优点。尤其是宽方位照明和存在至少一阶自由表面下行波场的特点,使得OBN数据具备了对中深层复杂构造和近海底介质进行高精度成像的能力。着重讨论了高精度地震波成像对地震数据采集的要求,指出OBN数据采集在海洋油气勘探中的必要性;分析了OBN数据采集的地震波场的特点,据此提出OBN数据地震波成像处理的基本逻辑及相应的关键技术;认为海洋油气勘探中地震波成像处理的特殊问题主要由特征反射层引起,海水面、海底面和地下介质中若干强反射层构成了这些特征反射层,提出了模型驱动波动理论特征反射层相关多次波预测与压制的技术路线,并对比了几种代表性的多次波预测的基础理论;指出对应当前的线性化偏移成像算子叠前数据域与叠前成像域是等价的,据此以成像道集后处理为中心,给出期望成像道集的定义,将弱旁瓣、定量的反射系数作为保真高分辨地震波成像的目标,在两个域中尽可能完美实现地下同一反(绕/散)射点、不同炮检距反(绕/散)射子波的同相位叠加,尽可能好地实现保真高分辨带限反射系数的成像;提出最好把带限反射系数成像推进到宽带波阻抗成像的技术路线;结合OBN数据的特点,给出了OBN数据地震波成像处理的基本技术流程,指出各环节的关键方法技术。最后,针对OBN数据四分量观测的特点,指出是实际观测的多波地震波场中的波现象(主要是P_SV波)与地震波传播及模拟理论不匹配导致了当前多波成像结果达不到预期,建议重点研究实际观测的多波地震波场中的波现象与地震波传播及模拟理论不匹配的物理根源,而不是发展更高端的矢量波成像算法。期望本文的思想观点对OBN地震勘探在海洋油气勘探中的进一步应用产生积极的促进作用。

关键词：海底节点(OBN)地震数据采集及成像处理特征反射层相关多次波模型驱动波动理论特征反射层相关多次波预测与压制海底节点(OBN)地震数据成像处理流程及关键技术

河口离子交换过程对流域化学风化通量估算的影响

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地球化学 2024年第2期53卷 234-245页

作者：刘楚青杨承帆杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长... 详细信息

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长江入海口悬浮物可交换态组分,探讨离子交换过程对元素循环及流域风化通量评估的影响。结果表明,悬浮物向口门外搬运过程中,可交换态Ca^(2+)含量降低了9.3×10^(-2) meq/g,约占河流端元悬浮物可交换态Ca^(2+)含量的53.8%,Na^(+)、Mg^(2+)、K^(+)含量分别增加了19.6×10^(-2) meq/g(约3266.7%),8.9×10^(-2) meq/g(约89.9%)和1.1×10^(-2)meq/g(约220.0%);离子交换量与颗粒粒径、矿物组成以及有机碳含量(TOC)等参数无明显相关性,主要受控于水体阳离子组成;根据可交换态阳离子含量变化以及长江入海泥沙通量,估算长江悬浮物入海过程中可释放Ca^(2+)通量约为7.9×10^(9)mol/a,吸附的Na^(+)、Mg^(2+)和K^(+)通量分别为26.3×10^(9)mol/a、6.0×10^(9)mol/a和1.4×10^(9) mol/a,相当于长江每年输入这些阳离子通量的2.5%、9.2%、4.4%和2.3%;大河河口离子交换过程是海陆间元素地球化学循环的重要环节,流域内海相沉积岩或沉积物吸附的Na^(+)和K^(+)再释放到河水中会导致硅酸岩风化通量的高估,初步估算现在长江流域的硅酸岩风化通量被高估15%,考虑到近几十年流域内人类活动导致入海泥沙量显著下降,地质历史时期该占比可能显著增大。因此,未来流域风化与河口元素循环研究应充分考虑水体和沉积物阳离子交换和人类活动的可能影响。

关键词：长江口悬浮物阳离子交换风化通量元素循环

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多雄藏布河水中溶解态砷的来源及其衰减机制

生态学杂志 2024年第6期43卷 1799-1806页

作者：闫雅妮张俊文张东赵志琦长安大学地球科学与资源学院西安710054 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

青藏高原地区部分河水As含量异常,对当地居民的身体健康有潜在威胁。为了进一步查明高原地区河水中As的来源及其衰减机制,本研究采集了多雄藏布流域11件河水样品,3件热泉样品,2件湖水样品和1件雨水样品,分析了样品中的As含量。结果表明... 详细信息

青藏高原地区部分河水As含量异常,对当地居民的身体健康有潜在威胁。为了进一步查明高原地区河水中As的来源及其衰减机制,本研究采集了多雄藏布流域11件河水样品,3件热泉样品,2件湖水样品和1件雨水样品,分析了样品中的As含量。结果表明:热泉样品中As的质量浓度高达9000μg·L^(-1)以上;两件湖水样品的As浓度分别为14.1和93.8μg·L^(-1);河水样品的As浓度为0.83~177μg·L^(-1)(平均值45.5μg·L^(-1)),其中64%的样品超过10μg·L^(-1);而雨水样品的As浓度低于0.1μg·L^(-1);富As热泉是研究区河水溶解态As的重要来源,其他来源贡献较小;从上游至下游,稀释作用、河流悬浮物或沉积物对As的吸附和共沉淀作用是河水溶解态As自然衰减的重要机制;这些相对富集As的悬浮物或沉积物随河流搬运至下游沉积,可能会导致下游地区沉积物及地下水中As含量异常,进而影响当地居民饮水安全。

关键词：青藏高原河水砷热泉

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海水速度结构的OBS透射走时层析反演

地球物理学报 2024年第9期67卷 3402-3411页

作者：刘玉柱刘雯王建花伍正张建明杨涛杨积忠黄超董良国同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 中海油研究总院有限责任公司北京100028 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

近年来,海洋高分辨率地震勘探领域取得了显著进展,对地震资料反演的精度要求日益严苛.为了提升后续处理的效率和准确性,获取更为精确的海水速度分布显得至关重要.然而,传统的走时层析方法在利用有限偏移距的海面拖缆数据时,往往难以达... 详细信息

近年来,海洋高分辨率地震勘探领域取得了显著进展,对地震资料反演的精度要求日益严苛.为了提升后续处理的效率和准确性,获取更为精确的海水速度分布显得至关重要.然而,传统的走时层析方法在利用有限偏移距的海面拖缆数据时,往往难以达到理想的垂向分辨率,从而限制了海水速度建模的精确性.鉴于此,本文提出了一种基于OBS(海底地震仪)观测系统的透射波走时层析方法.该方法采用伴随状态法走时层析作为反演工具,利用OBS观测系统声压分量中的海水透射波走时信息,对海水速度结构进行精确反演.理论模型和实际资料实验结果表明,该方法能够准确建立海水速度模型,提高海水以下地层的成像效果.

关键词： OBS 透射波走时层析海水速度建模

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喉区极光过程中的能量输入估算

空间科学学报 2024年第1期44卷 51-59页

作者：范天舒曹永军邱荟璇王智伟韩德胜内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010020 同济大学海洋与地球科学学院上海200129

喉区极光是一种只发生在磁正午附近的特殊分立极光,具有明显的从分立极光卵赤道侧边界向低纬延伸的特征.已有研究表明,喉区极光对应于一种由磁重联导致的磁层顶局地凹陷.磁重联是太阳风能量注入到地球磁层空间的重要方式之一,但伴随喉... 详细信息

喉区极光是一种只发生在磁正午附近的特殊分立极光,具有明显的从分立极光卵赤道侧边界向低纬延伸的特征.已有研究表明,喉区极光对应于一种由磁重联导致的磁层顶局地凹陷.磁重联是太阳风能量注入到地球磁层空间的重要方式之一,但伴随喉区极光过程有多少能量传输进入电离层尚不明确.利用2015年12月的地基全天空极光观测与经过电离层上方的卫星粒子共轭观测,建立了极光强度与沉降电子能通量之间的相关关系.在此基础上,针对发生在2015年12月8日的一个典型喉区极光事件,在综合考虑持续时间与空间尺度基础上,估算出伴随该事件由电子携带的输入到电离层的总能量约为1.07×10^(11)J,单位面积输入能量的平均功率约为1.31×10^(-4)W·m^(-2),对比以往研究中MHD模拟给出的通常情况下极隙区能量输入结果,本文给出的喉区极光过程中能量输入的效率约为MHD模拟结果的两倍,表明伴随喉区极光过程的能量输入非常可观,可能引起局地空间天气效应.

关键词：喉区极光电子能通量极光强度能量输入功率