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海底节点(OBN)地震勘探:进展与成果
吴志强, 张训华, 赵维娜, 祁江豪, 朱晓青, 田振兴
地球物理学进展    2021, 36 (1): 412-424.   DOI: 10.6038/pg2021EE0029
摘要1098)   HTML19)    PDF (5428KB)(314)    收藏

海底节点(OBN) 在有效弥补拖缆地震(TS)的勘探盲区、提供多波和宽方位角数据、定点和重复性等方面具有优势,成为海洋地震勘探的新技术方法.近十年来,OBN勘探技术和装备得到了快速发展,节点地震仪的性能进一步被优化,海底工作的时间和水深得到大幅度提升;智能自动化节点地震勘探系统走向实用,显著地提高了采集工作效率;针对OBN资料的特点,目前已研发了位置校正、上行/下行波场分离、镜像偏移、PS波成像与速度建模等处理方法,提高了成像品质,推动了OBN地震勘探在海洋油气田调查、地震识别和油气藏开发过程中的动态监测(4D)等方面的应用进程.本文重点介绍了OBN方法原理、工作特点、发展历程和应用实例,分析了OBN技术的发展方向.

论太阳轨道运动三定律及运动特征
刘复刚
地球物理学进展    2021, 36 (3): 894-900.   DOI: 10.6038/pg2021EE0468
摘要710)   HTML13)    PDF (2609KB)(1765)    收藏

日心说是一种思想革命,它将太阳系坐标原点从地心移到日心.但这种革命并不彻底,因为日心又在绕太阳系质心运动.其实,太阳系的其他天体都是绕太阳系质心运动.类比行星轨道运动特征,本文将太阳轨道运动概括为三个基本定律:第1定律,太阳和行星系质心相对太阳系质心同步运动,其运行轨迹近似为绕太阳系质心旋进和旋出的连续变化的叶形曲线.第2定律,太阳轨道运动具有平均准22.13年方向周期.第3定律,太阳绕太阳系质心运动,当其边缘到达太阳系质心时,太阳轨道运动角速度处于减速状态;当太阳后部边缘即将离开太阳系质心时,太阳轨道运动角速度处于加速状态.

DAS技术在油气地球物理中的应用综述
周小慧, 陈伟, 杨江峰, 李霞
地球物理学进展    2021, 36 (1): 338-350.   DOI: 10.6038/pg2021DD0472
摘要447)   HTML20)    PDF (10353KB)(287)    收藏

光纤分布式声波传感技术(DAS)基于相位敏感光时域反射,是一种利用光纤后向瑞利散射干涉效应实现声波信号连续分布式探测的新型传感技术.在油气勘探开发领域,近年来在井中VSP、地表地震采集、时延或永久油藏监测、水力压裂监测等方面开展了试验和应用,取得了初步的成功.相比常规地面检波器及井中检波器,DAS技术具有低成本、高效率、密集采样、资料品质不低于传统地震检波器等优势.但DAS技术的局限性在于数据信噪比受光纤布设方式影响、单分量采集、保真距离有限.在综合分析的基础上,展望DAS技术未来发展方向:(1)螺旋缠绕技术等多分量DAS技术的发展及实用化和工业化,以及新型光纤电缆的发展,将大幅度地提高光纤的灵敏度和动态范围,DAS将逐渐克服其局限性.(2)DAS解调技术的发展和光纤采集方式的优化,包括新型采集观测系统、光纤与地层耦合技术等,以及针对性处理、成像技术发展将进一步提高DAS数据的信噪比和成像质量.(3)由于DAS具有成本低、采样率高等优点以及未来DAS技术在提高信噪比方面的进展,DAS技术在油气地球物理技术领域的应用前景将更广阔.

基于人工智能的断层自动识别研究进展
陈桂, 刘洋
地球物理学进展    2021, 36 (1): 119-131.   DOI: 10.6038/pg2021EE0252
摘要393)   HTML17)    PDF (5156KB)(376)    收藏

随着油气勘探开发工作的进行,构造圈闭的勘探难度不断提高,断层作为油气运移、聚集的主要通道之一,断层的识别精度很大程度上影响了油气藏的勘探开发.在断层识别的发展过程中,国内外学者们提出了许多切实可行的方案.近年来,人工智能领域的兴起,使得断层自动识别方法更加多样化.本文通过调研大量的国内外相关文献,对基于人工智能的断层自动识别方法进行了归纳总结,将其划分为两个大类:智能算法、机器学习,又对每个大类进行了精细划分,并阐述了通过蚁群算法、边缘检测、BP神经网络、支持向量机、生成对抗网络、聚类及卷积神经网络来自动识别断层的基本原理、发展现状及优缺点.此外,卷积神经网络拥有卷积层、池化层等特殊结构,可以直接通过学习输入与输出之间的映射关系来实现断层自动识别,具有很好的非线性表达及泛化能力,相较于其他人工智能方法,兼具了较高的效率与精度.因此本文对基于卷积神经网络来自动识别断层的一些关键技术及优化算法进行了重点介绍,且利用大量三维合成地震记录及断层标签作为训练样本,实现了基于卷积神经网络的三维地震资料断层自动识别并对最终结果进行了深入分析.最后对断层自动识别技术的提高,给出展望与相应的结论.

地球内部结构及其密度分布特征研究综述
褚伟, 徐亚, 段杰翔, 樊驹
地球物理学进展    2021, 36 (2): 443-457.   DOI: 10.6038/pg2021EE0160
摘要367)   HTML26)    PDF (2655KB)(347)    收藏

地球内部密度结构是了解其构造特征及性质的重要参数.根据全球性模型的回顾分析可了解地球内部密度的基本特征,垂向的分层性和横向不均一是全球性的密度特征.对地球浅层地壳特别是沉积层,岩石采样的密度测试和速度-密度关系研究为揭示其密度特征提供了重要依据.在总结和分析前人速度-密度关系研究的基础上,本文进一步给出了具有更好适用性的速度-密度拟合关系,可为区域及全球性地壳密度结构研究提供参考.地幔及更深地球密度分布特征受温度、化学组成、构造等多种因素影响,通常可借助速度-密度比例因子Rρ/s,p和地球物理反演方法研究其结构及密度分布特征.随着全球尺度地球物理数据的丰富,基于多种地球物理数据反演地球内部密度分布,获得地球内部更详细结构成为可能,本文对地球内部密度分布特征的综述性分析可为全球性密度结构研究提供参考.

小行星引力场综述
郭茜, 鄢建国, 杨轩, 金炜桐, 李斐
地球物理学进展    2021, 36 (1): 1-7.   DOI: 10.6038/pg2021EE0045
摘要292)   HTML18)    PDF (951KB)(157)    收藏

近年来小行星探测已成为各航天大国的热点,小行星引力场对研究其内部结构、组成成分、早期演化和探测器轨道设计、着陆等方面有着极其重要的作用.随着小行星探测数据的不断更新、探测任务的增多和观测技术改进,针对小行星引力场的研究也在不断增多并产生新的进展.目前获取小行星引力场的方法主要为利用探测器飞掠过程中得到的轨道跟踪数据反演引力场及根据小行星形状模型正演引力场两种方法.本文对这两种方法进行介绍,通过回顾几个取得较大进展的小行星探测任务,综述截至目前小行星引力场模型的发展现状,分析各个研究模型的优缺点,并对小行星引力场的发展进行展望.

基于深度学习UNet++网络的初至波拾取方法
李薇薇, 龚仁彬, 周相广, 林霞, 米兰, 李宁, 王晓东, 肖高杰
地球物理学进展    2021, 36 (1): 187-194.   DOI: 10.6038/pg2021EE0152
摘要262)   HTML6)    PDF (14511KB)(194)    收藏

初至波拾取是地震资料处理中一项基础而重要的工作.为解决我国西部沙漠、黄土塬、戈壁等地区地震资料信噪比低,致使初至波拾取准确率不高的难题.本文创新提出一种基于图像分割技术——UNet++神经网络应用于初至波智能拾取.输入原始地震数据及少量初至时间的标签数据进行监督学习,并建立UNet++ 模型,应用西部某工区地震数据测试,实验证明,UNet++模型性能稳定,炸药震源初至波拾取准确率达到98%,可控震源初至波拾取准确率达到98%.此外,本方法与商业软件、U-net网络的初至拾取对比表明,UNet++优势明显,具有准确率高,抗噪能力强,性能稳定、高效等特点.

基于全卷积神经网络的磁异常及磁梯度异常反演
张志厚, 路润琪, 廖晓龙, 徐正宣, 乔中坤, 范祥泰, 姚禹, 石泽玉, 刘鹏飞, 陆三明
地球物理学进展    2021, 36 (1): 325-337.   DOI: 10.6038/pg2021EE0222
摘要242)   HTML13)    PDF (11459KB)(210)    收藏

地球物理反演问题具有病态性、不适定性,传统的线性反演方法面临着次优逼近和初始模型选择等挑战,为了提高磁场数据反演的精度,受深度学习卓越的非线性映射能力的启发,本文提出了一种基于全卷积神经网络的磁异常及磁梯度异常反演方法.文中首先提出了一种基于网格点几何格架的磁异常及磁梯度异常的空间域快速正演算法,这为本文全卷积神经网络反演算法的实现奠定了基础;随后对大量不同剩余磁化强度模型进行正演计算获得样本数据集,将正演数据作为输入层,磁化强度模型作为输出层,并基于U-net网络结构设计了一种端到端的网络结构(MagInvNet),再对该网络结构进行监督学习与参数优化;最后进行反演预测.三组模型试验表明,MagInvNet网络能够快速准确识别出磁异常体的位置与形状,并且能够准确的反演出异常体磁化强度的大小,对于含噪声数据,其反演结果的质量不会降低.本文最后利用安徽霍邱铁矿的航磁数据验证了文中方法的有效性.

海上丝绸之路大型地质灾害:特点与现状
吴时国, 马林伟, 孙金, 郭永宾, 张伟国, 赵少伟, 王宴滨
地球物理学进展    2021, 36 (1): 401-411.   DOI: 10.6038/pg2021EE0316
摘要230)   HTML2)    PDF (8469KB)(76)    收藏

海上丝绸之路深海地质灾害类型众多.主要分析了海底滑坡、三浅地质灾害和地震海啸这三种类型的地质灾害.传统多波束测深、三维地震勘探、深海钻探、声呐成像系统、海底地理信息系统是识别海底滑坡最有效手段.然而,准确解释和量化滑坡参数对于确定滑坡群的机制需要物理实验模拟和数值模拟;对于“三浅”地质灾害,地球物理技术是最有效的钻前预测方法,但在超压的定量预测方面还存在一些不足,识别准确度不高,因而,需要发展海底原位监测技术,提高“三浅”地质灾害的预测精度.南海海啸最主要的威胁来自其东部边缘的马尼拉俯冲带,而非印度洋.我国国家海洋环境预报中心已开发应对南海及其附近区域的潜在海啸威胁的定量海啸预警系统.但是,海上丝绸之路环俯冲带产生的地震海啸,影响甚广,亟待建立完善的预警系统.

人工智能技术在地震减灾应用中的研究进展
隗永刚, 蒋长胜
地球物理学进展    2021, 36 (2): 516-524.   DOI: 10.6038/pg2021EE0164
摘要228)   HTML15)    PDF (2654KB)(129)    收藏

近年来人工智能(AI)技术的迅猛发展,引领了包括地震减灾在内的众多科技领域的前沿.为反映和描述当前人工智能技术的引入和促进地震减灾科技发展的全貌,本文系统整理和回顾了近10年来已发表的相关文献,解读了其在地震监测预警、地震预测、风险防治、应急处置与风险管理四个方面取得的主要技术进展,具体包括事件检测、震源参数测定、事件类型识别、智能手机数据应用、地震事件预测、煤矿开采诱发地震预测、地震灾害风险评估、建筑结构安全状态评估、地震灾情快速获取、地震灾害风险感知、地震灾害风险管理等方向.其中机器学习技术尤其是深度学习技术在提升地震减灾科技应用服务的精度和准确性上发挥了重要作用,而自然语言和语义分析技术主要在地震应急处置和风险管理领域发挥作用、显著拓展了新的数据信息资源和服务能力.在可预见的未来,人工智能技术的引入和应用的新的拓展,还将继续引领地震减灾科技前沿.

Rayleigh波ZH幅度比(椭率)研究综述
秦彤威, 冯宣政, 王少曈, 鲁来玉
地球物理学进展    2021, 36 (1): 39-66.   DOI: 10.6038/pg2021EE0289
摘要222)   HTML12)    PDF (10723KB)(168)    收藏

Rayleigh波ZH幅度比,又称为Rayleigh波椭率(Ellipticity),是指Rayleigh波垂直分量和水平分量的比值.椭率是随频率变化的函数,最早由Boore和Toks?z(1969)提出将其用于反演地壳结构.对于3D介质结构,ZH幅度比不仅受到台站下方的结构控制,同时也受台站附近半波长范围内结构相对于其下方结构扰动的影响.对于水平层状的1D介质,Rayleigh波ZH幅度比只和台站下方的结构有关,与震源机制和方位无关.相对于Rayleigh波相速度,作为独立的量,ZH幅度比对浅层速度结构更为敏感,因此可以用来约束浅层,尤其是沉积层的速度结构.近年来,大规模地震台阵的出现为研究面波成像方法提供了高质量的三分量数据,也为Rayleigh波ZH幅度比的应用提供了基础数据,因此,Rayleigh波ZH幅度比和相(群)速度的联合反演成为研究者关注的课题,并广泛用于弥补单独相(群)速度反演对浅层结构约束不够的缺点.本文从横向均匀介质的面波理论出发,结合三维面波的散射理论及变分原理,对Rayleigh波ZH幅度比的理论基础,灵敏度核的计算,ZH幅度比的提取方法及其在地壳结构反演中的应用进行评述.

便携式节点地震仪数据采集和处理技术进展
任彦宗, 卢占武, 张新彦, 薛帅, 刘子龙, 程永志, 蔡玉国
地球物理学进展    2021, 36 (2): 779-791.   DOI: 10.6038/pg2021EE0097
摘要219)   HTML9)    PDF (11651KB)(140)    收藏

地震学方法在地球物理的研究中占有重要的地位,便携式节点地震仪凭借着其灵活性、低价格、高效率等特点越来越多地出现在地球物理探测领域.本文基于已有的便携式节点地震仪应用实例,对数据采集流程和数据处理技术进行了简要介绍,还阐述了其在主动源与被动源数据采集中相比于传统采集的差异和优点.相比较宽频带流动台阵,便携式节点地震仪观测形式的主要特点是短周期密集台阵方式.近年来,便携式节点地震仪的短周期密集台阵观测在利用被动源地震开展深部结构探测的应用越来越广泛.本文就SPAC、HVSR、背景噪声成像及接收函数四种方法在节点地震仪的应用中进行了评述,分析了几种处理技术的原理和特点,最后探讨便携式节点仪器相比宽频带仪器的优缺点,为未来发展灵活地震采集技术提供一点参考.

六种不同变质程度煤的电阻率研究
柴斌, 许小凯, 张川, 于光明
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1046-1051.   DOI: 10.6038/pg2021EE0298
摘要194)   HTML3)    PDF (2619KB)(59)    收藏

煤岩电阻率是衡量煤岩电性特征最重要的参数之一,是进行煤田电法勘探的物性前提.研究煤岩电阻率,尤其是其各向异性特征具有重要的理论和实践意义.本文通过对8块6种不同变质程度的煤岩电阻率及其各向异性测量发现:煤岩三方向的电阻率均随频率增加下降,且两者呈极好的负指数关系,平均相关系数达0.95以上;煤岩电阻率呈现明显的各向异性,走向与垂向、倾向与垂向之间的电阻率差异显著大于走向与倾向之间的电阻率差异;从褐煤到瘦煤,随着变质程度加深,煤岩电阻率呈上升趋势,但到无烟煤阶段,电阻率急剧下降;煤岩电阻率受湿度影响强烈,饱和水与非饱和水情况下电阻率存在较大差异.

2020年1月19日新疆伽师县MS 6.4级地震InSAR同震形变场与断层滑动分布反演
李成龙, 张国宏, 单新建, 屈春燕, 龚文瑜, 贾蕊, 赵德政
地球物理学进展    2021, 36 (2): 481-488.   DOI: 10.6038/pg2021EE0176
摘要191)   HTML6)    PDF (6301KB)(123)    收藏

利用欧空局Sentinel-1A SAR数据,重建了2020年1月19日新疆伽师县MS 6.4地震InSAR同震形变场.以升降轨InSAR形变场联合约束,反演了发震断层参数与同震滑动分布.结果表明,地震同震形变场(长轴走向近EW向)发生在柯坪塔格褶皱带与奥兹格尔它乌褶皱带之间的区域内,升降轨观测的视线向(LOS)形变量相同,反映出发震断层运动性质是以逆冲为主,最大LOS向形变量约7 cm,干涉形变场呈现非对称性分布.断层模型反演结果显示,破裂区域长度为24 km,宽 8 km,集中于地下深度4~6 km范围内,同震最大滑动量约0.34 m,平均滑动角85°,矩震级为MW 6.0,北倾(倾角15°)逆冲推覆运动主导着断层破裂,兼具少量走滑运动分量.从发震断层模型、同震滑动深度分布及破裂运动学特征推测,这次伽师地震的发震构造是柯坪塔格褶皱带山前出露的柯坪塔格逆断裂,且支持柯坪塔格地区的薄皮构造模型.

储层物性的地震预测技术综述
韩宏伟, 程远锋, 张云银, 王兴谋, 曲志鹏, 隋志强, 冯德永, 梁鸿贤, 王玉梅, 慎国强
地球物理学进展    2021, 36 (2): 595-610.   DOI: 10.6038/pg2021DD0382
摘要188)   HTML13)    PDF (7978KB)(158)    收藏

想要掌握储层物性的空间分布情况,地震预测是不可或缺的手段.近半个世纪期间,主要出现了7种有关储层物性地震预测的方法技术,包括阻抗反演技术、储层物性间接反演技术、储层物性波动方程反演技术、地质统计方法和人工智能预测方法,以及以上方法技术所依赖的机理性岩石物理分析技术和统计岩石物理分析技术,本文论述了这些方法技术的原理及现状.从反射地震数据出发反演得到地层的声阻抗和弹性阻抗,这已经是石油工业界常规的技术流程.借助理论和实验手段进行机理性岩石物理分析,进而经由储层物性和阻抗间的媒介关系进行储层物性的间接反演或是基于波动方程进行直接反演,这是进行储层表征的有效途径.另外,地质统计方法和人工智能方法在储层物性的空间展布预测方面正发挥着独特的作用.很多情况下,简化物理模型难以描述复杂的动力学机制,而综合了岩石物理理论、随机模拟和Bayes估计的统计岩石物理分析技术是另外一种可供选择的储层物性预测方法.同时,本文也客观地指出了每种预测技术的优点、适用性和局限性,以便读者可以迅速掌握各种技术手段的精髓,并在工作中能够选用适合自己任务特点的储层物性地震预测技术.

AMT和高密度电法结合探测稻城LHAASO项目区隐伏断层和基岩埋深
尚彦军, 金维浚, 肖刚, 何万通, 杨朋
地球物理学进展    2021, 36 (1): 250-257.   DOI: 10.6038/pg2021EE0079
摘要187)   HTML5)    PDF (7237KB)(112)    收藏

高海拔花岗岩区裸露基岩丘与多成因沉积物盆垄显示地质条件变化较大,给高海拔宇宙射线观测站(LHAASO)工程建设带来挑战.地质调查和物探相结合,对场区大范围勘察以求规划避让断层,中心区WCDA小范围精细探测以刻画基岩顶面起伏变化,便于地基设计.采用音频大地电磁法(AMT)和高密度电法相结合,在场区和中心区布网探测.结果发现,在避开区域断层后,不同规模断层在场区依然存在,与区域断裂构造NNE走向和节理走向不完全一致,影响到局部坳陷盆地规模走向和沉积物分布.场区基岩埋深20~60 m,变化较大.受第四纪冰川和现代河流作用,堆积了厚达30 m冰碛物和60 m冲洪积物,分布在场区约4 km2范围内,而靠近较大规模断层破碎带的堆积物厚达100多米.分析结果被后期钻探验证,为工程规划设计提供了科技支撑.

2017年9月强磁暴及引发的电离层扰动
尹汇民, 孔建, 安家春, 王泽民
地球物理学进展    2021, 36 (1): 96-104.   DOI: 10.6038/pg2021DD0484
摘要185)   HTML5)    PDF (5008KB)(66)    收藏

本文研究内容基于2017年9月7日20UT开始的一次强烈的地磁暴事件.这是一次“特殊”的磁暴,在持续两天的磁暴期间,出现了两次强度较大的主相,相隔约14 h.本文通过多项磁暴指数进行研究,发现各项指数均出现两个峰值,两次主相对应的磁暴环电流指数(Dst)最小值都低于100 nT.强磁暴引发了剧烈的电离层扰动,本文中采用南北极区的4个全球导航卫星系统(GNSS)跟踪站的数据展开研究,并将垂直路径总电子含量(VTEC)作为指标进行分析,发现电离层扰动幅度在南北极区存在较大差异.南极地区的站点的电离层扰动幅度要远高于北极地区,其中MCM4站VTEC水平甚至超出平时300%.此外,极区的VTEC变化趋势与地磁指数的变化呈现出基本一致的状态,表现为在磁暴的两次主相时均可以观测到强烈的电离层正暴.本文还选取位于中国东半部的3个电离层测高仪站数据,以电离层层临界频率(f0F2)为依据,采用相似衰落法对中低纬度大尺度电离层行扰(LSTID)进行了研究,发现其传播速度衰减明显且不同高度层面水平传播速度有差异,在300 km高度,LSTID从漠河站传播至武汉站的平均水平传播视速度为340 m/s,从武汉站传播至三亚站,这一速度为200 m/s;在400 km高度,这两个速度分别为375 m/s、215 m/s;LSTID传播的方向为南偏西约20°.

兰州市西部地热资源大地电磁探测
金维浚, 杨磊, 张丽莉, 孙海川, 尚彦军
地球物理学进展    2021, 36 (1): 161-169.   DOI: 10.6038/pg2021EE0225
摘要183)   HTML4)    PDF (8295KB)(132)    收藏

甘肃与青海边界的民和盆地为中新生代盆地,其中含有油气和煤炭资源,随着开采资源枯竭,适合就近利用的地热资源的勘探评价具有重要的实际价值.通过4条大地电磁剖面(D5,D9,D13,D17)对民和盆地局部地壳电性结构、区域构造进行了探测,对本区地热资源进行初步评价.采用德国Geometrix公司GMS07e电磁系统,按64 Hz和4096 Hz采样率分别进行了2~3 h和5 min的采集,由仪器系统软件Procmt进行时频转换,得到各测点频率-电阻率和相位曲线,通过数值圆滑处理对曲线进行拟合,采用相似原理对曲线进行静校正,最后采用非线性共轭梯度法进行二维TM+TE联合反演得到电阻率剖面.结果显示在不同剖面隐伏的F18断层表现特征有所差别,在D5和D13表现为背斜相关断层,而在D9线表现为低角度断层,产状不稳定,说明F18断层属于压扭性.在D13和D17线探测到F19断层,从地层电阻率对比推测其性质为由西向东的逆冲断层.盆地基底埋藏深度从西南向东北逐渐变浅.在D5、D13线南部和D9线北部热储层深度分别在1000 m左右;而在D9线南部和D13北部热储层深度在1500~2000 m左右.

基于神经网络法预测伦坡拉盆地有机碳含量
卢鹏羽, 毛小平, 张飞, 宿宇驰, 毛珂
地球物理学进展    2021, 36 (1): 230-236.   DOI: 10.6038/pg2021DD0521
摘要180)   HTML2)    PDF (4283KB)(74)    收藏

总有机碳含量(TOC)作为评价烃源岩的重要参数.对于一些勘探开发难度较大的区块,合理预测TOC含量对区块勘探开发具有重要意义.目前预测TOC含量的方法以ΔlogR法为主,但是ΔlogR法对于异常点处理并没有系统的标准,人为主观性较强,同时在伦坡拉地区ΔlogR法预测效果一般.因此本文采取BP神经网络法进行TOC含量的预测.为了确定敏感性测井曲线的选择,将标准归一化后的测井参数与TOC含量进行相关系数分析,选取自然电位(SP)、自然伽马(GR)、声波时差(AC)、体积密度(DEN)及深度作为输入层,以TOC含量为输出层建立一个5×2×1的BP神经网络模型.研究结果表明,训练样本与测试样本的预测值与实测值相关性均超过0.8,模型拟合效果良好.TOC含量预测结果表明在纵向上伦坡拉盆地中牛三段下亚段、牛二段上亚段及牛二段中亚段均发育有较好烃源岩,应为下一步勘探开发的重点;在平面分布上,蒋日阿错凹陷的中部和东部发育最有潜力的烃源岩.

微动探测方法研究进展与展望
田宝卿, 丁志峰
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1306-1316.   DOI: 10.6038/pg2021FF0145
摘要176)   HTML20)    PDF (5474KB)(214)    收藏

微动探测方法是在背景噪声成像理论的基础上发展起来的一种新型地球物理探测手段,其根据获取野外数据的观测台站方式分为微动阵列方法和微动单台方法.本文综述了前人对微动探测方法的研究进展,并对目前该方法存在的问题及研究的发展趋势进行了展望.微动阵列方法采用频率波数法或空间自相关法从微动信号中提取频散曲线,进而反演获得地下横波速度结构.微动单台方法即H/V谱比法以三分量台站为观测基础,对水平分量信号与垂直分量信号进行傅里叶谱比,以此估算沉积层厚度、获得共振频率以及场地放大因子等.目前微动探测发展还有诸多问题需要进行深入研究,例如瑞雷波与勒夫波浅层探测理论方法、同时考虑基阶和高阶面波的影响进行多阶面波反演方法研究以及H/V谱比曲线与频散曲线联合反演方法研究等,从而提高微动探测方法浅层探测精度以满足城市地下空间精细探测的需求,加深探测深度为透明地壳、地下第三空间的精细探测提供一种新型地球物理手段.

基于波场重构的早至波波形反演
王延光, 蔺玉曌, 李振春, 张凯
地球物理学进展    2021, 36 (1): 290-293.   DOI: 10.6038/pg2021DD0443
摘要172)   HTML2)    PDF (1876KB)(78)    收藏

初至波走时反演难以得到复杂的地下构造,而早至波波形反演在处理远偏移距地震记录时易产生周期跳跃现象,只能利用近偏移距数据进行反演.但近偏移距的早至波所携带的信息较少,难以实现对地下介质的高精度速度建模.为解决上述问题,并充分利用远偏移距的早至波信息,本文提出基于初至波波场重构的早至波反演方法.该方法将早至波波动方程作为惩罚项,加入到传统的全波形反演的目标函数中.新的反演问题转化为一个选择优化问题,可以用变量映射法对该问题进行求解:首先给定初始速度,在早至波波形空间寻找合适的早至波解;在准确重构早至波场之后,利用早至波场与近地表速度的近线性关系,实现对近地表速度场的高精度建模.该方法不包含观测数据的匹配过程,可以更好的处理远偏移距信息并避免周期跳跃.模型测试验证了本文方法的准确性和有效性.

基于气枪信号偏振特征的震相自动判别研究
金星, 林彬华, 蔡辉腾, 韦永祥, 李军, 郭阳, 于伟恒
地球物理学进展    2021, 36 (1): 8-18.   DOI: 10.6038/pg2021EE0092
摘要171)   HTML11)    PDF (6557KB)(103)    收藏

气枪震相拾取是地下结构探测的一项基础性工作,震相拾取的精度和波组类型的可靠度是速度结构反演的关键.本文提出了基于偏振特征的气枪震相自动识别方法,通过将水平分量旋转为径向和切向分量,由垂向分量和径向分量构成的偏振特征量初步判别P波组和S波组,根据质点运动轨迹确定出偏振角和偏振线性度参数,针对偏振角大小判别出具体波组类型Pg、Pn、PmP、Sg、Sn、SmS,结合STA/LTA-AIC、理论走时与振幅等特征形成一套气枪震相自动识别技术.采用龙门滩水库气枪信号叠加500次的波形对自动识别算法进行测试,结果表明,本研究的偏振识别方法正确识别率为91%,漏识别率为9%,误识别率为13%,识别效果优于一般识别方法,特别是震中距130~180 km波组交汇处的判别更能发挥其作用.通过对气枪偏振特征的研究既提高了气枪震相拾取的精度和效率,也为不同类型波组的正确识别提供潜在的技术手段.

南海北部壳幔结构特征及其地球动力学过程指示
李文兰, 周元泽, 崔清辉
地球物理学进展    2021, 36 (1): 19-29.   DOI: 10.6038/pg2021EE0073
摘要168)   HTML21)    PDF (3850KB)(123)    收藏

地壳和上地幔结构及其性质对于理解地球浅部构造演化过程具有非常重要的指示作用. 南海地区位于亚洲东南部,其构造演化长期以来受到了特提斯和太平洋构造域的控制. 晚中生代以来, 南海北部经历了主动大陆边缘向被动大陆边缘的演化, 并且发生了多期次拉张构造运动, 形成了一系列裂陷和盆地. 近几年来, 地震学探测方面的丰硕成果为理解此过程提供了有效的约束. (1)地壳结构方面而言: 海底地震探测结果表明, 南海北部陆缘地壳厚度范围为7~32 km, 最厚和最薄处分别对应着东沙隆起和白云凹陷. 深地震反射/折射剖面结果显示南海东北部大陆架和洋陆过渡带的下地壳底部发育有明显的高速层, 厚度为0~10 km, 且向洋盆减薄并尖灭, 此特征与张裂运动后岩浆底侵过程一致. 东沙隆起的上地壳岩性为长英质,表明该区12 km厚的下地壳高速层可能与中生代太平洋板块俯冲产生的火山弧有关. (2)在岩石圈尺度上: 面波成像结果显示,南海北部的岩石圈比周边陆块的要薄一些, 大致在60~75 km之间, 为中生代俯冲形成的软弱带. (3)上地幔结构方面: 体波层析成像结果表明在南海北部地区地幔转换带内存在高速异常, 三重震相波形拟合则进一步约束了该高速异常体, 即厚度为209~225 km, P波高速异常为1.5%~3.5%, 其可能为中生代太平洋俯冲板片或伴随有大陆岩石圈拆沉体, 也可能是古南海北部板片的俯冲残留体. 滞留板片带来的低温异常导致410 km间断面抬升了5 km, 660 km间断面下沉了5~15 km. 与此同时, 在地幔转换带之上存在厚度为60~75 km,P波低速异常为2.0%~2.5%的低速层, 其可能与地幔转换带内俯冲板片脱水有关.

致密砂岩储层抗拉强度评价方法研究
张矿生, 唐梅荣, 王成旺, 王广涛, 窦亮彬, 孙恒滨
地球物理学进展    2021, 36 (1): 318-324.   DOI: 10.6038/pg2021EE0076
摘要167)   HTML1)    PDF (2614KB)(60)    收藏

致密砂岩储层抗拉强度直接影响压裂过程中裂缝起裂、水力裂缝扩展以及水力裂缝与天然裂缝的沟通能力.基于巴西劈裂实验圆盘测定了14组致密砂岩抗拉强度,同时在围压条件下测定了相同取心位置的14块岩心的纵横波波速和密度.基于上述实验结果,并与岩心所处井深测井数据对比分析,建立了基于地球物理测井数据(声波时差测井和密度测井)的致密砂岩抗拉强度的预测模型,模型相关系数大于0.93.由预测模型可知,抗拉强度与岩样密度和纵波波速呈正比(与声波时差呈反比).利用所建立的抗拉强度评价方法在鄂尔多斯盆地M16井致密砂岩储层进行了应用分析.得到了全井段抗拉强度,并基于抗拉强度预测了储层断裂韧性,其评价结果与压裂后产能监测数据相一致.本研究可为压裂设计、可压裂性评价及工程“甜点”选择提供支撑.

b值的时空分布特征与地震危险性的关联分析
孟昭彤, 刘静伟, 谢卓娟, 吕悦军
地球物理学进展    2021, 36 (1): 30-38.   DOI: 10.6038/pg2021EE0025
摘要165)   HTML9)    PDF (2474KB)(74)    收藏

震级-频度关系lgN=a-bM是统计地震学研究中最基础的规律之一.b值是地震活动水平的重要参数,也是判定地震危险性区的重要指标,它可以为地震危险性方面的研究提供依据,目前被广泛应用于地震预测和地震危险性研究中.本文总结了b值研究中的关键问题,通过全面的分析和研究将b值随时间变化的特征归纳为以下4类:(1)在大震发生前几年,b值升高,主震后,b值下降;(2)在大震发生前几年,b值降低,主震后,b值升高;(3)大震前b值会明显下降,并在回升过程中发生大震;(4)在大震前,b值升高,但在主震前短时间内有前兆下降.本文认为地震前b值的时间变化是地震预测的重要前兆,进一步探讨了b值随时间变化应用于地震预测中的可能性,但是b值异常作为地震前兆的多样性说明根据b值异常进行地震预测仍然需要深入研究.另外,本文总结归纳了b值的空间分布特征:(1)正断层的b值最高,走滑断层次之,逆断层的b值最低;(2)沿着不同断层段b值的变化:在断层的蠕滑段b值较高,在凹凸体段b值较低;(3)b值随着深度变化:在浅深度处b值较高,在较深的地壳深度处b值较低.并进一步指出异常低b值区指示高应力积累,能够判识强震危险性区.最后基于上述内容,讨论了在b值研究中存在的问题以及未来研究中应努力的方向.

基于标签传播的岩性预测半监督学习算法研究
毕丽飞, 李泽瑞, 刘海宁, 李婧, 昌吉, 许婷, 吕文君
地球物理学进展    2021, 36 (2): 540-548.   DOI: 10.6038/pg2021EE0181
摘要164)   HTML7)    PDF (6096KB)(84)    收藏

低渗透油气藏、致密油气藏、页岩油气藏等非常规油气藏的开发已成为全球油气开发的热点,也为测井解释带来新的挑战.为了提高测井解释精度,本文研究了岩性预测的半监督学习问题,提出了“聚类—人工标注—伪标注—分类”的岩性预测框架.首先,利用聚类算法选取待标注样本;然后,基于数据在特征空间和地理空间的相似性,利用图半监督学习方法实现人工标注样本到无标注样本的标注传播;最后,基于伪标注的置信度,采用加权支持向量机算法实现分类模型的设计与训练.本文在真实的测井数据上进行了大量的实验,发现半监督学习算法通过挖掘有标注数据和无标注数据中蕴含的分布特性,可获得更精确的岩性预测效果,即使对于不均衡的数据集,也能大幅提高分类模型在各类别上的准确率.进一步引入地理空间相似性,半监督的岩性预测模型在样本数量少的类别上的准确率得到了较大提高,从而验证了本文所提出方法的有效性.

地震全波形反演及其探测壳-幔结构的研究进展
蒋梦凡, 孙伟家, 塔力哈尔·哈帕尔, 魏伟, 李卿卿, 符力耘
地球物理学进展    2021, 36 (2): 464-480.   DOI: 10.6038/pg2021EE0024
摘要162)   HTML20)    PDF (8054KB)(129)    收藏

地球介质的物理属性 (如速度) 隐含了地球内部结构和演化信息,因而获取高精度的地下介质模型是探测内部结构的重要目标之一.全波形反演方法利用地震观测记录的振幅、相位等全波信息来重建速度和密度等介质参数模型,被认为是建立高精度地下介质模型的最有潜力的研究方法之一,其不但是石油勘探地震成像的主要研究方向,而且在结构地震学获得了较高关注和初步应用.随着该理论的完善以及计算机技术的发展,全波形反演方法已被应用于大陆尺度以及全球尺度的壳-幔结构探测,并成为探测地球深部结构的研究方向之一.本文首先简述了全波形反演理论研究及应用进展,包括地震波场正演模拟方法、目标函数构建、迭代优化方法、初始模型建立等;然后介绍了全波形反演方法在澳大利亚、东亚、欧亚大陆以及全球尺度的上地幔结构研究,并分析其探测壳-幔结构的效果;最后给出算法的优化策略(例如地震波场正演模拟、目标函数、寻优算法等),时间域或频率域的多尺度反演策略,结合其他反演方法(如走时反演)的多手段联合反演策略以及高性能计算技术将是全波形反演方法突破计算瓶颈并在内部结构成像广泛应用的可能途径.

基于遥感和POI数据的重庆市主城区城市生态环境格局研究
任彦霓, 周廷刚, 李洪忠, 谢舒蕾, 尹振南
地球物理学进展    2021, 36 (2): 766-778.   DOI: 10.6038/pg2021EE0499
摘要162)   HTML5)    PDF (10087KB)(74)    收藏

城市的急剧扩张加速了人类活动对生态环境的影响,引发地表植被破坏、水土流失、热岛效应等各种生态问题.摸清城市建设对生态环境的影响方式,是维护城市生态安全,保证其可持续发展的重要条件.本文以重庆市主城区为研究区,将Landsat遥感影像、土地利用数据、城市功能设施POI等多源数据融合,首先基于RSEI模型实现重庆市主城区2000—2017年生态环境质量、土地利用变化的监测评价,并分析二者间联系;其次基于核密度估计法探索研究区功能设施分布现状,并在地理探测器支持下,精细化探索城市功能设施聚集情况对生态环境评价指标的影响.结果表明:①20年来,重庆市主城区生态环境质量处于优良等级面积占比分别减少6.05%、3.20%,而中、较差、差等级占比分别增加6.08%、2.99%、0.17%,变差区域与城市扩张区域相符,城市建设对生态环境破坏效应明显.②城市功能分布现状呈“多中心、多组团”模式:渝中、观音桥等中心组团为商务、行政、居住区;北碚、沙坪坝组团为科教文化区;观音桥—人和、两路、西永、界石等组团为交通、仓储物流区;大渡口、唐家沱、西彭、茶园、鱼嘴组团为主要工业区;自然、人文景点及城市公园为主要绿地区.③生态环境质量评价指标对各类功能设施聚集情况响应不一,NDVI和LST较敏感,NDBSI和Wet不敏感;工企、交通设施聚集区NDVI低,LST高,不利影响显著;绿地设施聚集区NDVI高、LST低,有利影响明显;商务、行政、居住设施聚集区NDVI、LST处于中间,影响相对小.

川滇地区三维P波速度结构研究
邓山泉, 章文波, 于湘伟, 宋倩
地球物理学进展    2021, 36 (3): 863-876.   DOI: 10.6038/pg2021EE0254
摘要161)   HTML22)    PDF (20141KB)(285)    收藏

根据本文提出的更为严格的地震数据筛选方法——横向分区地震均值筛选法,选取了四川、云南、重庆和贵州地震台网的224个固定台站和49个流动台站在2008年1月1日—2017年12月31日期间记录的48,177个地震、372,483条初至P波绝对到时数据以及2,413,407条精度较高的相对到时数据,利用区域双差地震层析成像方法联合反演了青藏高原东南缘川滇地区三维P波速度结构和地震震源参数.研究结果表明:(1)川滇地区上地壳结构横向不均匀性明显,四川盆地上地壳10 km深度范围内表现为低速异常,而松潘—甘孜地块、滇中地块则表现为明显的高速异常;(2)川滇地区地震主要沿着边界断裂分布,大多数地震为浅源地震,震源深度主要集中在 5~15 km深度范围内,震源主要位于高速异常与低速异常交界区域,且偏向高速异常体一侧;(3)震源分布研究推测龙门山断裂带前山断裂东南侧可能存在一条倾向北西、倾角约为40°的北东向走向的隐伏断裂,且为芦山地震的主要发震断裂;(4)川滇地区中下地壳低速异常体可能反映了中下地壳弱物质流的存在,中下地壳物质流不是广泛分布在川滇地区,而是沿着川滇块体东部有限的通道向南流动.中下地壳流可能是沿着鲜水河断裂带向东南方向流出,在雅安一带遇到坚硬稳定的四川盆地的阻挡,一部分物质向北东方向流动,而另一部分物质转向南沿着安宁河断裂带和则木河断裂带分布,并继续向南沿着小江断裂带流动.

测井预测TOC方法在页岩储层评价中的运用
谭佳静, 吴康军, 李昱翰, 赵小瑜, 闫春明, 黄智涵, 杜泽坤, 李爽
地球物理学进展    2021, 36 (1): 258-266.   DOI: 10.6038/pg2021EE0093
摘要161)   HTML5)    PDF (5726KB)(93)    收藏

总有机碳含量(TOC)是页岩储层评价中的一个重要参数,同时也是烃源岩评价的重要指标.本论文在测井原理的指导下,基于不同岩石类型对测井参数的响应特征,运用自然伽马能谱测井法、多元回归法和ΔLogR法对四川盆地南部龙马溪组页岩的TOC含量进行预测,通过数理统计和误差分析,选出最佳预测方法.研究结果表明:四川盆地南部页岩储层中应用多元回归法和自然伽马能谱测井法预测有机碳含量的效果最好.自然伽马能谱测井法中运用钍/铀比与TOC含量拟合出来的模型比只运用单个放射性元素U与TOC含量拟合出来的模型吻合度高,拟合相关系数高达0.9011,平均绝对误差为29.27%,平均相对误差为19.55%.运用多元回归法的预测结果相关性较高,R2=0.8934,平均绝对误差为34.59%,平均相对误差为16.81%.两种方法精度都相对较高,满足精度要求.

城市地下管线探测研究进展与发展趋势
陈思静, 胡祥云, 彭荣华
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1236-1247.   DOI: 10.6038/pg2021EE0257
摘要158)   HTML9)    PDF (1988KB)(144)    收藏

地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是保障城市运行和发展的“生命线”.但由于建设规模不够、资料保存缺失、日常管理不足等原因,对于地下管线的精准探测变得愈加困难.为此,本文对国内外关于地下管线探测的文献进行了系统调研,详细梳理了常见地下管线的分类、材质、规格以及敷设方式,分析了不同管线的地球物理特征,并重点介绍了当前应用于管线探测的主流地球物理方法(如电磁感应法、探地雷达法等)和非地球物理方法(如惯性陀螺仪定位法、声学探测法等)的应用原理、发展概况、探测优势与应用局限.总结得知,无论是单一探测法,还是综合探测法,都取得了不错的应用效果.其中,利用电磁感应法探测金属管线优势明显、效果显著,包括追踪小口径电力、通讯电缆都能保证较高的精度.而探地雷达则是当前探测非金属管线的首选工具.两种方法互为补充,是地下管线探测应用最普遍的技术,但其抗干扰能力和仪器的探测精度仍有待进一步提高.同时惯性陀螺仪定位法、声学探测法等非地球物理方法也在近些年逐渐得到应用和推广,对主流的地球物理方法做了很好的补充.随着科技不断发展,地下管线探测技术与3S、信息网络、数字测绘等技术联合应用,建立健全集成统一的地下管线信息系统将是未来发展的必然趋势.

机器学习在地震事件自动检测中的应用综述
罗仁昱, 陈继锋, 尹欣欣
地球物理学进展    2021, 36 (3): 923-932.   DOI: 10.6038/pg2021EE0221
摘要157)   HTML19)    PDF (5088KB)(120)    收藏

很多地震学问题的解决都依赖于地震事件的准确检测,随着计算机软硬件的快速发展,机器学习学科发展迅速,其在地震事件自动检测中的应用在过去几十年被广泛研究,不同的机器学习算法被应用于火山喷发、天然地震等事件的自动检测中.本文介绍了自动检测的经典算法和基于相关性的算法,系统概述了机器学习领域内各种算法在地震事件检测中的应用现状,对目前的算法做简要对比分析,最后针对地震事件自动检测领域内存在的问题进行了讨论,探讨了未来的发展方向.

合成理论地震图方法综述
陈俊磊, 黄跃鹏, 侯爵
地球物理学进展    2021, 36 (5): 1797-1809.   DOI: 10.6038/pg2021EE0584
摘要149)   HTML28)    PDF (9313KB)(151)    收藏

合成理论地震图对震源和地下结构的研究而言是一项重要的基础工作.一直以来,诸多地震学领域的先驱们都致力于合成理论地震图的方法发展与改进,是一个愈久弥新的研究课题.同时,经过很多非常有影响力的地震学家的发展,合成理论地震图的方法种类变得多种多样.本文全面而深入地总结合成理论地震图的不同理论、不同方法所具有的优势与不足,并讨论各种理论地震图计算方法的研究进展.以期为理论地震图计算方法的发展以及在实际应用中选择合适的方法提供有价值的参考.经过对比研究,我们得到以下三点认识:(1)在解析类方法中,波数积分法在使用上不区分局部或全球尺度、计算精确且为全波形模拟,因此适用性更为广泛;(2)在数值类方法中,谱元法在适用性和计算效率上是一种最受欢迎且最精确的计算方法;(3)根据不同的需求采用不同方法相结合的混合计算方法是较好的选择.

地震勘探中加速度信号转化为速度信号的分析及应用
任立刚, 张剑
地球物理学进展    2021, 36 (1): 380-385.   DOI: 10.6038/pg2021DD0171
摘要147)   HTML4)    PDF (6048KB)(96)    收藏

陆上地震勘探中多采用速度型检波器接收,随着单点高密度地震勘探的开展,加速度型检波器也被日趋广泛的应用.这两种检波器接收的地震信号具有不同的响应特征,在地震勘探中经常会遇到这样的情况:两个相邻区块分别应用速度型检波器和加速度型检波器接收,需要将这两个区块的地震资料进行连片处理,两类检波器接收资料如何处理拼接?本文在理论上分析了加速度检波器测量的加速度信号和速度检波器测量的速度信号之间的数学关系;并通过数值数据模拟分析、实际的地震数据资料分析证明了加速度信号通过积分计算以及去除积分误差后转化为速度信号的可行性和正确性,并进行了相应的对比和验证.在不同类型检波器接收地震资料的拼接处理过程中应用这种转换方法进行资料处理,得到一致性很好的地震剖面.

层状全空间瞬变电磁响应理论研究
刘建鹏, 杨海燕, 焦俊俊, 陈静, 黄刚, 彭峰
地球物理学进展    2021, 36 (1): 202-210.   DOI: 10.6038/pg2021EE0112
摘要145)   HTML3)    PDF (5688KB)(72)    收藏

研究全空间效应的影响因素及变化规律,可以有效地丰富地下瞬变电磁法的正、反演理论体系.为此,首先建立层状全空间模型,推导了全空间的瞬变电磁响应公式,采用快速汉克尔变换和余弦变换求出了回线中心处的感应电动势,对比分析了叠加方法得到的全空间响应,并引入全区视电阻率来分析瞬变电磁场扩散规律和全空间效应影响因素,最后通过实测模型来验证模型的计算效果.结果表明,层状全空间模型计算出的响应值相对误差低于3%,精度较高;叠加方法计算的瞬变电磁响应不是真正的全空间,且全空间响应均大于半空间响应的值;在低阻层存在时,全空间响应早期受电阻率和厚度的影响较强烈,由此发现在全空间条件下减少巷道内低电阻率干扰体是减小盲区的重要手段;在超高阻层存在时,半空间响应仅仅是全空间条件下观测点以上的地层电阻率为无穷大的特殊情况;低阻目标层的视电阻率受目标层埋深与层厚差异的影响,若埋深与厚度相差小则分层效果越好;实测数据的建模结果显示计算方法有一定的正确性.本研究填补了矿井瞬变电磁一维全空间响应研究内容,为实际应用提供了验算基础.

地震面波与重力联合反演方法研究回顾与展望
杜南樵, 郝天珧, 徐亚, 李志伟
地球物理学进展    2021, 36 (4): 1368-1378.   DOI: 10.6038/pg2021FF0189
摘要143)   HTML16)    PDF (4608KB)(118)    收藏

面波和重力都是研究地下介质的重要手段.面波数据对于地下介质的剪切波速度敏感,但是面波单独反演的非唯一性对反演结果的解释造成了困难.重力数据是地下密度体的综合反映,总体而言受浅部的密度变化影响较大.利用包括岩石物理中的经验关系在内的约束关系作为桥梁,可以通过联合反演充分发挥两种数据的优势,从而获得更合理的反演结果.本文回顾了面波与重力联合反演主要环节的基本方法和研究进展,并指出了两种数据的分辨率不同可能导致的问题,最后对该领域未来的发展方向进行了展望.

HTI煤层方位AVO响应与裂隙识别
李勤, 王玮, 马随波, 赵斌
地球物理学进展    2021, 36 (1): 178-186.   DOI: 10.6038/pg2021DD0358
摘要142)   HTML5)    PDF (2719KB)(78)    收藏

煤层在顶板压实作用下水平裂隙近乎闭合,多垂向裂隙发育,因此将该类煤层等效为HTI介质,研究裂隙密度和填充物类型对方位AVO的影响,可以为预测裂隙提供理论依据,对煤田勘探有重要意义.本文基于Thomsen各向异性理论和模型等效理论建立上层为各向同性介质而下层为垂向裂隙发育的HTI煤层的正演模型,推导出适用于所建模型的更高精度反射系数近似公式对不同裂隙密度、不同填充物类型的模型进行方位AVO数值模拟,并利用反射系数进行地震记录合成;从反射系数空间曲面和地震记录两方面分析不同模型随着入射角、方位角、裂隙密度、裂隙填充物的改变而产生的不同地震响应.结果表明:裂隙密度的增大导致反射系数空间曲面波幅增大,地震记录波振幅增大;裂隙密度相同时,饱和水裂隙模型和干裂隙模型的反射系数空间曲面和合成地震记录存在显著差异;方位角为0°时,饱和水裂隙模型和干裂隙模型的反射系数差值达到0.2,分辨性较强;在方位角为0°时,入射角大于45°时地震记录差异最显著.测试数据中,含饱和水裂隙煤层的反射系数绝对值低于干裂隙煤层,地震记录的振幅也低于干裂隙煤层.

瞬变电磁井间勘探方法研究
陈赟, 沈建国, 张小康
地球物理学进展    2021, 36 (1): 132-143.   DOI: 10.6038/pg2021DD0344
摘要141)   HTML8)    PDF (8766KB)(92)    收藏

依据瞬变电磁全空间响应的传播特征,本文提出了一种井间勘探方法.在井内用线圈激发,在本井和邻近井接收瞬态响应波形.基于Maxwell方程分析了位移电流和传导电流所引起的两种传播特征,明确了在邻井接收到的波形中包含界面的电导率信息.详细研究了线圈在无限大均匀介质中激发的瞬变电磁响应波形以及电场在不同时刻的空间分布.瞬变电磁近源距响应波形幅度随源距的增大衰减很快,响应持续时间短;远源距对应的响应波形上升速度快,达到峰值之后缓慢下降.随着源距的增加,响应波形上升和下降的速度均减慢,峰值向后移动,能够看到明显的传播特征(与位移电流引起的电磁波形态不变差异很大).与此对应,瞬变电场的空间分布也随着波形幅度的上升迅速扩大,随着幅度的减小快速收缩.在电磁能量向外传播的过程中,遇到界面时会发生透射和反射,使得测量得到的波形形状会在无界面条件下波形基础上发生改变.界面信息隐含在这种波形形状改变中,需要通过瞬变电磁反射和透射模型进行提取,实现井间勘探.

基于叠前弹性阻抗反演的古近系流体识别
吴奎, 谢祥, 杨海风, 张中巧
地球物理学进展    2021, 36 (1): 395-400.   DOI: 10.6038/pg2021EE0113
摘要140)   HTML4)    PDF (5310KB)(70)    收藏

对于地震-地质条件十分复杂的古近系地层,Gassmann流体因子相对常规岩石物理参数通常具有更好的油气检测能力.然而,在由叠前反演结果计算流体因子的过程中往往会引入新的中间误差.为此,首先基于饱和流体多孔弹性介质理论推导了Zoeppritz方程的Russell近似表达式,该方程将纵波反射系数表示为流体因子f、剪切模量μ以及密度ρ的函数.进而结合叠前弹性阻抗反演理论,实现了流体因子f的直接计算.该方法兼顾了弹性阻抗反演算法较强的抗噪能力和流体因子较强的油气识别能力,同时有效避免了传统叠前反演方法在间接计算流体因子过程中产生的累积误差.将该方法应用于渤海油田锦州A构造古近系油气检测,研究结果表明,流体因子f反演结果能够有效识别并清晰刻画出研究区古近系东营组强、中、弱等不同振幅对应的油气层.研究成果指导该区井位部署并得到钻探结果证实,为渤海油田古近系油气勘探开发提供了有力的技术支撑.

临震预滑在青藏活动地块区的观测证据
许健生, 吴琼
地球物理学进展    2021, 36 (1): 88-95.   DOI: 10.6038/pg2021EE0102
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实验室内大量岩石黏滑实验表明: 对存在断层的岩石加压,岩石在黏滑失稳前会有预滑,预滑会出现在断层的某个区域.由于浅源地震也是断层失稳破裂的结果,近年来临震预滑作为一种地震前兆信息日益受到地震学界关注.但目前尚缺乏广泛的野外观测证据来证实黏滑实验中的预滑现象在构造地震前也普遍存在.本文对青藏活动地块区内姑咱地震台等12个台的应变仪和水位仪的记录作对比分析后发现:在汶川MW 7.9级地震前数月,各台陆续记录到了一些“阶跃式”波形.在对观测结果可靠性讨论的基础上,用岩石黏滑实验结果和颗粒物理原理来解释这种“阶跃式”波形可能是预滑震相Xp.姑咱等12个地震台观测到预滑震相Xp表明:在青藏活动地块区临震预滑是普遍存在的.这种“准同步”的临震预滑,特别是2008年4月18日和5月6日2次幅度较大的预滑可能引发了汶川MW 7.9级地震.因此,关注预滑,特别是临震预滑对预测未来强震有一定的前兆意义.