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基于EMD的地震数据速度谱优化方法

石油地球物理勘探 2024年第3期59卷 465-472页

作者：刘玉萍张衡张宝金顾元自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州511458 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州511458

地震波在地层中的传播速度可间接反映地下岩性及地质构造特征,速度的提取与分析影响地震数据处理和解释全过程。目前,速度谱分辨率低,导致拾取的速度不准确,构建的速度模型精度经常不能满足复杂地质构造的地震成像要求。为此,提出基于... 详细信息

地震波在地层中的传播速度可间接反映地下岩性及地质构造特征,速度的提取与分析影响地震数据处理和解释全过程。目前,速度谱分辨率低,导致拾取的速度不准确,构建的速度模型精度经常不能满足复杂地质构造的地震成像要求。为此,提出基于经验模态分解(EMD)的地震数据速度谱优化方法。该方法是一种频移处理技术,能有效提高地震数据低频端能量的信噪比。首先,基于Hilbert变换获得地震数据的瞬时振幅;其次,对瞬时振幅进行EMD;然后,筛选分解后的本征模量(IMF),选择具有有益表达速度谱信息的本征模态模量;最后,构建新的速度谱数据。经过优化后的地震数据频谱分辨率更高,有效频带向低频端移动。实验测试和实际资料处理结果表明,所提方法能有效扩大速度谱拾取的寻优区间,提高速度分析准确性,提升地震资料成像品质。该方法在成果数据处理和速度谱优化方面具有广泛的应用价值。

关键词： Hilbert变换经验模态分解(EMD) 速度谱频移地震数据

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海洋地质实验测试技术及研究进展

海洋地质与第四纪地质 2024年第3期44卷 53-70页

作者：徐磊林学辉张媛媛贺行良徐婷婷张剑王飞飞梁源任宏波辛文彩朱志刚张道来李凤宋晓云李秋馀武华杰何乐龙闫大伟姜学钧江云水宁泽路晶芳王红李嘉佩王云周一博中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 自然资源部海洋地质实验检测中心青岛266237

实验测试处在数据获取的“第一线”,承担着准确支撑科研论述的重要使命,是海洋地质工作的重要组成部分。近年来随着中国海洋地质调查事业的蓬勃发展,青岛海洋地质研究所现已建成专业学科比较齐全、海洋特色鲜明的综合性实验测试室,检测... 详细信息

实验测试处在数据获取的“第一线”,承担着准确支撑科研论述的重要使命,是海洋地质工作的重要组成部分。近年来随着中国海洋地质调查事业的蓬勃发展,青岛海洋地质研究所现已建成专业学科比较齐全、海洋特色鲜明的综合性实验测试室,检测项目涵盖无机化学分析、有机化学分析、碎屑矿物鉴定、薄岩石片鉴定、黏土矿物定量分析、粒度分析、稳定同位素分析、放射性同位素测年、释光测年、微古鉴定和岩芯管理等十多个专业类型。实验室在完成自然资源、生态、环境、农业等新领域技术与服务对接的同时,结合深海、极地、自然资源全要素调查等科研项目设置的测试任务及研究内容,开展创新机制探索改革,持续形成高水平论文和创新型专利成果,不断满足海洋基础地质调查、海洋矿产资源调查和海洋环境地质调查工作对分析测试的新要求。

关键词：实验测试技术海洋地球化学分析地质年代分析岩石矿物分析微体古生物分析

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海洋沉积物碳循环过程数值模型的研究进展

地球科学 2024年第4期49卷 1431-1447页

作者：徐思南吴自军张喜林孙伟香耿威曹红翟滨孙治雷中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 青岛市城市排水监测站山东青岛266002

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳... 详细信息

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳循环过程的反应速率及其通量,因此日益受到学界的重视.海洋沉积物有机质降解是驱动碳循环最为关键的生物地球化学过程,其释放进入周围孔隙水的溶解无机碳一部分可扩散至沉积物上覆水体,另一部分可与钙、镁等离子沉淀形成自生碳酸盐矿物.首先综述目前主要的3类沉积物有机质降解模型(离散性有机质降解模型、连续性有机质降解模型和Power模型)的建模过程及其在全球海洋沉积物有机质降解过程中的应用;接着从有机质降解相关的初级与次级反应出发,介绍沉积物中与有机质降解相关的地球化学过程反应速率模型的刻画方法,并从碳酸盐平衡体系和同位素质量平衡模式角度,探讨了沉积物有机质降解过程对自生碳酸盐形成及其碳同位素的影响;最后分析了当前阶段数学模型在描述有机质降解过程和自生碳酸盐形成中存在的问题和不足,并在此基础上展望未来亟需加强的研究要点,希企为深入理解海洋碳循环与全球气候变化相互反馈,建立可靠的海洋碳循环和生物地球化学预测系统提供有益的科学支撑.

关键词：海洋沉积物碳循环有机质降解自生碳酸盐形成数值模型海洋地质学

南海北部琼东南海域天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式

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地质学报 2024年

作者：张旭东曾凡祥天然气水合物勘查开发国家工程研究中心中国地质调查局广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局

琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征... 详细信息

琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征、速度特征、叠前叠后属性特征等多种信息进一步刻画和深入分析了天然气水合物分布特点及其运聚成藏特征。研究表明,研究区两个钻探站位W08、W09钻遇天然气水合物地震信息存在一定的差异,其中W08站位天然气水合物下方流体运移通道呈强振幅“串珠”反射特征,与琼东南海域松南低凸起的冷泉地震反射特征类似,W09站位天然气水合物下方运聚通道表现为反极性及强振幅特征,与琼东南海域陵南低凸起“海马冷泉”特征类似。两个站位深水海底浅表层重力活塞取样均发现了贻贝异养生物等天然气水合物渗漏之伴生产物,且最终钻探结果亦证实了两个站位第四系浅表层未成岩泥质粉砂或砂质沉积物中都富含天然气水合物,这就充分表明和揭示了冷泉渗漏系统及轨迹是天然气水合物藏存在的重要指示和标志。基于以上钻探结果及其地球物理探测信息分析,本文总结建立了研究区天然气水合物运聚成藏模式,提出了天然气气源通过气烟囱及断层裂隙等运聚系统向上运移至浅表层高压低温稳定带聚集,在形成天然气水合物藏的同时,亦存在通过运聚通道在海底浅表层发生流体渗漏的现象。总之,天然气水合物藏形成与气源供给尤其是浅表层运聚系统展布及其疏导富集作用密切相关。本研究对于加深研究区天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式认识,推动南海北部天然气水合物勘探开发具有一定的指导及参考借鉴意义。

关键词：琼东南天然气水合物地球物理特征天然气水合物成藏模式

神狐海域高饱和度天然气水合物储层特征及其分布

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地质学报 2024年

作者：梁劲沙志彬孟苗苗王笑雪徐梦婕方允鑫自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局天然气水合物勘查开发国家工程研究中心

2017年,中国地质调查局在南海北部神狐海域进行了水合物试验开采,累计产气30.9×104m3,平均日产超5000 m3,甲烷含量最高达99.5%,实现了水合物勘察领域的历史性跨越。在水合物试验开采前,精细剖析研究区的测井数据和地震资料,并通过对研... 详细信息

2017年,中国地质调查局在南海北部神狐海域进行了水合物试验开采,累计产气30.9×104m3,平均日产超5000 m3,甲烷含量最高达99.5%,实现了水合物勘察领域的历史性跨越。在水合物试验开采前,精细剖析研究区的测井数据和地震资料,并通过对研究区的区域地质背景和钻井岩芯样品的分析研究,含水合物地层的沉积、断裂、气体成分、碳同位素等特征以及水合物饱和度数据分析,总结研究区高饱和度水合物的储层特征及分布规律。结果表明:（1）研究区中—高饱和度水合物主要分布在迁移峡谷群的峡谷脊部,而低饱和度水合物站位则主要分布在峡谷群的谷底位置;（2）海底峡谷水道是陆源物质向深海运移的重要通道,研究区浊积水道和天然堤发育,与水合物富集成藏密切相关;（3）研究区高饱和度水合物层对应的电阻率和声波速度值显著升高,而中子孔隙度、密度和自然伽马值则有所降低;（4）高饱和度水合物在地震反射剖面上具有似海底反射（BSR）、穹状反射和模糊杂乱反射特征,BSR之下气烟囱和断裂通道发育,碳氢气体容易运移到温度和压力稳定区域形成高饱和度水合物储集层;（5）研究区水合物聚集和赋存的地层沉积骨架主要为细粒沉积,水合物以均匀颗粒和扩散的形式分布于沉积物中;（6）研究区水合物气源主要为混合成因气,热成因气通过断裂、裂隙、气烟囱构造向浅层运移,降解并与原位生物气混合为水合物形成共同提供气源。

关键词：神狐海域高饱和度天然气水合物浊积水道天然堤细粒沉积

基于地震属性和深度前馈神经网络的天然气水合物饱和度预测

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地质学报 2024年

作者：孟大江陈玺路允乾顾元文鹏飞天然气水合物勘查开发国家工程研究中心自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局

天然气水合物饱和度是评价资源量的重要参数,常规的地震反演储层预测方法存在精度低、效率不高的问题,且无法解决地震数据与储层参数之间的非线性问题。随着人工智能技术的迅速发展,许多相关技术已经应用于地震勘探领域,其中人工神经网... 详细信息

天然气水合物饱和度是评价资源量的重要参数,常规的地震反演储层预测方法存在精度低、效率不高的问题,且无法解决地震数据与储层参数之间的非线性问题。随着人工智能技术的迅速发展,许多相关技术已经应用于地震勘探领域,其中人工神经网络是人工智能的一个重要分支,其可以通过从大量的样本数据中不断学习,进而拟合复杂非线性函数来实现地下储层特征反演,有着很强的非线性映射和泛化能力。因此,本文在分析了常规线性公式以及岩石物理建模法优缺点的基础上,提出了基于地震属性和深度前馈神经网络预测水合物饱和度的方法。首先,基于测井和地震数据,通过筛选出不同类型与水合物饱和度相关性高的地震属性体,多维度构建样本标签数据;然后采用地震反演与端到端(地震数据-储层物性数据)反演相结合的策略,对全连接神经网络的隐藏层数、神经元数量、迭代次数等参数进行测试训练,最后将训练结果应用于地震数据体获得水合物饱和度预测结果。实际数据应用结果表明:基于地震属性和深度前馈神经网络预测的饱和度结果精度高、多解性低,与测井数据吻合好,证明该方法具有较好的应用价值;同时,预测的水合物空间分布特征表明研究区水合物成藏为平面游离气-水合物过渡成藏模式。

关键词：天然气水合物深度学习饱和度地震属性深度前馈神经网络

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南海及邻域砂矿资源分布特征及成矿模式

地质学报 2024年第4期98卷 1183-1197页

作者：周娇杨楚鹏李学杰蔡鹏捷聂鑫田成静钟和贤自然资源部海底矿产资源重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局广东广州511458 天然气水合物勘查开发国家工程研究中心广东广州511458 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

南海及邻域具有多样的地形地貌和丰富的物源,为海洋固体矿产资源的形成和分布提供了物质来源和堆积环境。为系统查明南海及邻域砂矿资源分布情况,本文通过对南海及邻域2606个站位表层沉积物样品进行粒度测试、碎屑矿物鉴定,以及重矿物... 详细信息

南海及邻域具有多样的地形地貌和丰富的物源,为海洋固体矿产资源的形成和分布提供了物质来源和堆积环境。为系统查明南海及邻域砂矿资源分布情况,本文通过对南海及邻域2606个站位表层沉积物样品进行粒度测试、碎屑矿物鉴定,以及重矿物的品位计算,分析了南海及邻域有用矿物砂矿资源以及建筑用砂资源分布特征并预测了远景区,总结了砂矿成矿模式。结果表明,南海及邻域具有远景的矿种主要有锆石、钛铁矿、金红石、锐钛矿、独居石和石榴子石等;重矿物高品位矿点主要集中在南海东北陆架、菲律宾海盆、南部陆架,重矿物异常区主要位于周缘陆架浅水区以及越东外陆架浅水海域、菲律宾海盆。锆石品位异常区的范围最大,达到工业品位的面积也最大;其次是磁铁矿、钛铁矿、独居石的异常区;锐钛矿、金红石异常区的面积相当;石榴子石品位异常范围最小。根据砂矿的分布规律、大地构造背景、成矿条件以及成矿元素特征,圈定了24个有用重矿物砂矿成矿远景区和6个成矿带。沉积物中砂(0.063~2 mm)含量大于50%的建筑用砂的远景区9个,主要分布于海南岛西南面到台湾海峡南部一线以北海域,其次为南海南部礼乐滩、万安滩、曾母暗沙附近海域,其余海域极为罕见。基于南海砂矿资源分布特征,初步建立了近岸型、潮流砂脊型、古河道埋藏型、峡口型、陆架坡折带型等五种砂矿成矿模式,为海砂资源进一步勘查提供方向和建议。

关键词：砂矿资源有用重砂建筑用砂远景区成矿模式南海及邻域

南海神狐海域天然气水合物及气源条件海洋可控源电磁成像

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地质学报 2024年

作者：景建恩赵庆献罗贤虎刘成功陈凯王猛邓明伍忠良中国地质大学(北京) 中国地质调查局广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室天然气水合物勘查开发国家工程研究中心

地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物... 详细信息

地震剖面的似海底反射(BSR)指示了天然气水合物的底边界,并已得到钻探的验证。南海神狐海域是天然气水合物(简称水合物)研究的热点区域。然而,由于地质构造的复杂性且钻井数量有限,仅仅依靠地震与钻探研究不能完全描述区内天然气水合物及气源通道的分布。含水合物地层比围岩具有更高的电阻率,海洋可控源电磁(MCSEM)数据获得的电阻率能为水合物和气源通道检测提供重要依据。本文在神狐海域开展MCSEM探测研究,沿一条测线采集了15个站位的海洋可控源电磁场数据,通过数据处理与二维反演,实现了研究区海底二维电阻率成像。然后,通过灵敏度分析,检验了MCSEM反演结果的可靠性。结合SH-W07-2016随钻测井(LWD)和地震数据,对二维电阻率剖面进行解释,推断了剖面上水合物和游离气分布,划分了两种形式的水合物储层结构,分析了其构造成因。

关键词：海洋可控源电磁天然气水合物神狐海域二维反演电阻率模型

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天然气水合物微观测试技术与应用进展

海洋地质与第四纪地质 2024年第3期44卷 136-148页

作者：刘昌岭张永超纪云开孟庆国郝锡荦孙建业胡高伟陈强李承峰刘乐乐青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室青岛266237 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237

天然气水合物作为一种重要的战略资源,其在沉积物中的动态聚散过程非常复杂,涉及的许多科学问题需要从微观层面来解答。微观测试技术可以在毫米、微米甚至纳米尺度上获取研究对象的状态、演化等特征信息,是天然气水合物基础研究的重要... 详细信息

天然气水合物作为一种重要的战略资源,其在沉积物中的动态聚散过程非常复杂,涉及的许多科学问题需要从微观层面来解答。微观测试技术可以在毫米、微米甚至纳米尺度上获取研究对象的状态、演化等特征信息,是天然气水合物基础研究的重要手段。本文系统回顾了基于X射线计算机层析扫描(X-CT)、X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(NMR)、低场核磁共振(LFNMR)、拉曼光谱(RM)、扫描电子显微镜(SEM)和高压差示扫描量热(HPDSC)等技术建立的天然气水合物微观测试技术体系;重点介绍了各项技术的特点及进展,以及相关微观测试技术在含水合物沉积物微观结构量化表征、微观渗流特征等方面的应用成果与最新进展;提出了天然气水合物微观测试技术与应用的研究方向与趋势,旨在为天然气水合物的深入研究提供更多思路。

关键词：天然气水合物微观测试晶体结构孔隙结构微观渗流

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