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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483)   HTML10)    PDF (2609KB)(1569)    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.

近地表地震层析成像方法综述
张明辉,刘有山,侯爵,徐涛,白志明
地球物理学进展    2019, 34 (1): 48-63.   DOI: 10.6038/pg2019CC0534
摘要1311)   HTML92)    PDF (5116KB)(900)    收藏

近地表地层与人类生产生活密切相关,利用地震层析成像方法准确重建浅部地壳速度结构有助于开展高精度地震勘探、探查浅部矿产资源、规避潜在自然灾害,并利于城市地下空间建设.中国大陆地表条件复杂,尤其中西部盆岭结合带地形起伏剧烈,对浅部地壳精确速度建模构成严重挑战.本文系统论述了地震层析成像领域基于高频近似理论的走时成像方法和有限频层析成像方法,阐明两类方法的基本原理、存在问题和发展方向等.依据正演走时有无显式射线追踪,基于高频近似理论的走时成像方法分为传统走时层析成像方法和无射线路径的走时层析成像方法.基于射线追踪的传统走时层析成像方法,在浅层速度强烈变化时,因存在阴影区或多路径现象引起成像失真,严重影响成像效率;而无射线路径的层析成像方法通过程函方程走时场的正传和逆传直接计算敏感核,并利用伴随状态法获得目标函数的梯度,具有快速、稳健的优点.以上两种基于地震射线高频近似理论的走时成像方法由于未考虑地震波频率的带限性,存在波散射、波前愈合及反演约束差等问题.有限频层析成像方法克服了射线理论“无限高频”假设所带来的弊端,已成为重要的研究方向之一.该类方法主要分为射线有限频层析成像方法和基于波动方程的有限频层析成像方法.射线有限频层析成像方法能够提高成像的分辨率,但在方法本质上仍依赖于射线理论,较难处理较复杂的波现象问题;基于波动方程的有限频层析成像方法能准确处理复杂地质问题,提高成像可靠性并能以图像形式直观展示地球内部地震波的速度结构分布,但是该方法在实际应用中强烈依赖于数据中的低频信息及较精确的初始速度模型,其推广应用仍需进一步探索.

深度学习在地球物理中的应用现状与前景
王昊, 严加永, 付光明, 王栩
地球物理学进展    2020, 35 (2): 642-655.   DOI: 10.6038/pg2020CC0476
摘要951)   HTML41)    PDF (4281KB)(499)    收藏

深度学习是机器学习的一个分支,是使用低维特征组合来表示高维特征组合,包含多重复杂结构或多个非线性变换的多个处理层对数据进行高维抽象的一种算法.深度学习的自我学习和适应能力使它在计算机视觉、语音识别、金融等领域得到了广泛应用.为分析深度学习在地球物理领域的应用前景,本文在介绍深度学习概况的基础上,结合实例分析了深度学习在地震探测定位、大地电磁数据处理、航空电磁数据解释等领域的应用现状.发现深度学习在处理海量数据在并行处理、进行模式识别特征提取、数据预测等方面都有巨大的优势.随着三维探测逐渐成为地球物理勘探主流趋势,必将产生海量数据,涉及大型计算和反演,深度学习在地球物理探测中应用将更加广泛.

初始模型对角度域偏移速度分析的影响
李江
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1460-1464.   DOI: 10.6038/pg2019CC0229
摘要313)   HTML7)    PDF (1708KB)(428)    收藏

波动方程叠前深度偏移输出的角度域共成像点道集不仅包含着丰富的构造和岩性信息,而且直观地反映了偏移速度误差,非常适用于偏移速度分析.本文从角度域共成像点道集的剩余深度量方程出发,分析了初始速度模型存在正、负方向误差时对剩余深度量的影响,然后通过两组模型数据对理论分析的结果进行了测试和验证.结果表明,初始速度偏大时在角度域共成像点道集上能引起更大的剩余深度量,这更有利于判断速度误差并加快速度向正确的方向收敛,进而提高速度分析的精度和效率.因此,在角度域偏移速度分析中宜选择偏大的速度作为初始模型速度;在偏移结果受速度误差方向差异性影响的指导下,最终进行速度建模时,可以选择相对较小的速度值,因为偏小的速度对偏移结果影响相对较小.

储层裂缝综合表征与预测研究进展
刘敬寿, 丁文龙, 肖子亢, 戴俊生
地球物理学进展    2019, 34 (6): 2283-2300.   DOI: 10.6038/pg2019CC0290
摘要263)   HTML22)    PDF (11103KB)(398)    收藏
裂缝性油气藏在世界石油和天然气的产量、储量中均占有十分重要的地位.天然裂缝一方面可以显著改善储层的渗透性,甚至可以为油气聚集提供一定的储集空间,另一方面对储层的压裂改造和石油工程方案优化设计有重要影响.通过调研储层裂缝近年来的研究热点,总结了储层裂缝表征方法、表征参数以及预测方法的研究进展,分析了储层裂缝的主控因素,最后讨论了储层裂缝研究中面临的实际问题.目前,裂缝识别与表征方法主要包括地质与岩石学法、测井方法、钻井与录井以及生产动态资料分析法.伴随着非常规油气开发,裂缝的充填特征、连通性、有效性、开启压力、封闭性、动态参数以及裂缝面粗糙度等参数日益得到研究人员的关注.在裂缝预测方法中地震法、应力场数值模拟法是目前主流的裂缝反演、正演预测方法.通过鄂尔多斯盆地周缘野外地质考察,将裂缝与结构面组合样式分为终止型、穿透型、变换型以及复合型四大类.提高测井与地震识别、预测裂缝的精度,建立精细的有限元地质力学模型以及准确预测油藏裂缝开度是目前储层裂缝表征、预测的瓶颈制约.
宁河凸起地热资源远景区评价分析——来自大地电磁测深法的证据
胥博文,刘志龙,叶高峰,石峰,朱怀亮,张敏,王兴元
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2278-2284.   DOI: 10.6038/pg2018BB0484
摘要226)   HTML3)    PDF (6656KB)(376)    收藏

“滨海新区深部地热资源调查评价”专项是天津市国土资源和房屋管理局2016年下发给天津地热勘查开发设计院的公益性基金项目,主要目的是查明滨海新区4000 m以浅热储层的地热资源赋存条件,提出滨海新区深部地热资源重点勘查开发前景区.宁河凸起是天津市滨海新区深部地热资源勘查薄弱区,作为此次工作重点区,布置了大量大地电磁测深点.本文对宁河凸起上132个大地电磁测深点进行了系统的分析和处理,获得了宁河凸起5 km以浅三维导电性结构模型.G-B分解结果表明宁河凸起东、西两侧主构造走向具有差异性,宁河凸起西侧主构造走向以北东向为主,受宁河凸起西边界的北东向沧东断裂影响;东侧以东西向为主,受东西向的汉沽断裂影响.一维bostick反演结果可以看出宁河凸起东西向的构造差异;二维反演结果可以显示汉沽断裂发育形态;三维反演结果获得了宁河凸起三维导电性结构模型.三维电性结构模型显示宁河凸起地质构造复杂,既有东西向的差异,又有南北向的差异.结合区域重、磁资料分析,结果表明汉沽断裂是一近东西向大断裂,在1 km深度以上反映不明显,2~3 km深度反映最清楚,向下切割深度可达4 km以深;在研究区中部汉沽断裂被北东向的F1断裂错断成东西两段,西段相对南移而东段相对北移.研究区深部高阻异常与区域地温场高值区具有很好的对应关系,宁河凸起地热资源富集最好的区域是地温场高值区,即深部高阻异常区,据此圈定了研究区3~5 km深度地热资源远景区.

信江盆地上饶段结构特征与成矿前景——来自大地电磁的证据
付光明,严加永,张昆,胡浩,罗凡,罗磊,王昊
地球物理学进展    2019, 34 (2): 537-544.   DOI: 10.6038/pg2019BB0546
摘要300)   HTML5)    PDF (6255KB)(371)    收藏

信江盆地处于赣东北武夷山脉和怀玉山脉之间近东西向狭长的谷地内,大地构造处于扬子古板块和华夏古板块接合部,中生代以来经历了由裂陷盆地到断陷盆地的演化历程,沉积了一套“下灰上红”的陆相碎屑岩系.白垩纪之后经历了喜山期构造及新构造运动的作用,随而沉积了厚达数千米的红砂岩,俗称“红层”.为了较全面、客观地认识盆地上地壳的电性结构,研究成矿规律与深部地球物理、地质结构的对应关系,依托钦杭结合带及邻区深部地质调查项目在上饶地区探测廊带部署的大地电磁(MT)和高频大地电磁(HMT)剖面,对其中33个MT和43个HMT测深点进行数据处理和反演,结合MT反映的深部信息和HMT反映的浅层信息,对信江盆地上饶段的边界、内部结构及成矿前景进行分析,得出以下几点认识:(1)MT和HMT反演剖面均能较好的反映盆地边界,红层盆地在上饶段跨度达40 km以上,且呈现浅宽深窄的形态,厚度从几百米到2 km左右不等.(2)盆地南侧发现一个产状较陡的低阻带,一直延伸到近10 km以深,推测为华夏和扬子板块边界,也即钦杭结合带的南边界—江绍断裂.(3)盆地内部多为陆相红色砂岩,除前人已发现的火山岩型热液铀矿和石膏矿以外,推断盆地内几大结构完整的凹陷为成油有利区.

山东蓬莱玄武岩覆盖区高密度电法找水效果分析
曹新文,马秀敏,彭华,纪友亮,胡道功,李振,夏蒙蒙
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2528-2534.   DOI: 10.6038/pg2018BB0489
摘要280)   HTML9)    PDF (5522KB)(363)    收藏

蓬莱市北沟镇迎口山火山及周围为一新生代玄武岩台地,近年来区域经济发展过程中,周边工业用水量急剧增加,当地居民日常饮水十分困难.高密度电法作为一种有效的地球物理勘探方法在地下水资源调查、活动断裂探测等方面应用广泛.本文依据玄武岩地下水以原生孔洞、节理缝和次生裂隙等组成的裂隙孔洞储水层地质特点,选择高密度电法温纳α装置,在北沟镇迎口火山南侧2 km玄武岩地区寻找地下潜在水资源,通过6条高密度电法测量剖面(P1-P6),发现在P1和P2剖面中存在多段连续性较好的低阻异常区.低阻异常区均分布于一厚度大于30 m玄武岩高阻异常区之下,连续低阻异常在剖面垂直地面向下延伸范围较大,作为良好的地下水资源分布区得到了现有水井的验证.研究表明高密度电法在玄武岩区调查水资源是一种行之有效的技术方法,可为未来玄武岩区找水提供技术支撑.

九寨沟MS 7.0地震震源参数及致灾特征初步分析
孟令媛,周龙泉,臧阳
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2251-2258.   DOI: 10.6038/pg2018BB0536
摘要254)   HTML10)    PDF (3945KB)(356)    收藏

2017年8月8日四川九寨沟发生MS 7.0地震,震中位置(33.20°N,103.83°E),推测发震构造为塔藏断裂南端的分支断裂,为一次走滑型的地震事件,截至目前最大余震为8月9日10时17分发生的MS 4.8地震,已造成25人死亡,约525人受伤.中国地震局8月12日公布的九寨沟地震现场实测最大烈度为9度,但强地面运动观测记录整体偏低,实测最大水平峰值加速度为九寨百河台的-185 cm/s 2,该台站距离震中28.3 km,对应的仪器计算烈度仅为6.2度,明显小于极震区的最大观测烈度.本文首先分析了九寨沟MS 7.0地震震源参数的特征,结果显示主震的地震波辐射能和视应力均偏低,震源破裂过程为应力下调模式;反演的发震断层面滑动集中区最大位移偏小,显著余震较少,且最大余震震级偏低,显示九寨沟序列主震释放了整个序列中绝大部分的地震波能量;破裂沿断层走向相对充分,与实际的余震分布相一致,而断层未出露地表则显示其在应力下调模式下破裂可能受阻;进一步基于震源参数及断层破裂过程,构建有限断层模型模拟九寨沟地震的烈度分布图,计算的最大烈度与观测相一致,但极震区面积相对偏小.综合分析九寨沟地震致灾特征,该地震致灾程度不高的原因可能与地震波辐射能偏少、余震震级偏低、极震区面积较小且人口密度偏小相关.

短周期密集台阵被动源地震探测技术研究进展
张明辉, 武振波, 马立雪, 郑凡, 解桐桐, 郑孟杰, 侯爵, 刘有山, 张永谦, 徐涛, 白志明
地球物理学进展    2020, 35 (2): 495-511.   DOI: 10.6038/pg2020EE0022
摘要518)   HTML25)    PDF (14325KB)(356)    收藏

近十年来,短周期密集台阵被动源探测技术日益成长为国内外深部结构探测领域的一项重要手段.该技术相较于传统宽频带地震探测具有高分辨、省时省钱、绿色环保等优点.尽管低频信号不足,对岩石圈地幔以深结构探测能力有限,但密集的台站间距使得地壳精细结构成像成为可能;台阵下方不同方位射线形成密集的交叉覆盖,从而可通过反演和叠加偏移等手段获取稳定的壳幔结构图像.因此,短周期密集台阵探测技术已广泛应用于深部速度和界面结构成像,以及矿产资源勘查、火山活动监测、微震精定位、发震断层的几何学和运动学特征研究等多种不同领域.本文系统的总结了短周期密集台阵在地壳结构研究和微震定位检测等方面的研究进展.展望未来,以科学问题为导向,利用天然地震及背景噪声观测、重力测量、InSAR数据、GPS测量等多种地球物理数据,开展联合反演和成像,并提取研究对象的多属性特征正日益成为减少解的非唯一性、揭示地质体真实赋存状态的有效途径;该领域方法技术的迅速提升有望大大促进地震学及地球动力学研究,在深部结构成像、矿产资源勘查等领域具有广阔应用前景.

高精度可控震源在深反射地震采集中的应用
王海波,张伟,张宏,肖虎,高云路,顾剑华,唐美斌,韩峰
地球物理学进展    2019, 34 (5): 1910-1916.   DOI: 10.6038/pg2019DD0314
摘要325)   HTML10)    PDF (9795KB)(349)    收藏

深反射地震采集要获取地下深度超过30 km处的莫霍面信息,通常采用大药量炸药激发,炸药激发对生态环境影响较大,不符合绿色环保的勘探发展方向.本研究旨在探索采用可控震源实施深部探测的可行性,及与可控震源激发相匹配的最佳的接收方式.通过对辽东地区开展的可控震源和炸药激发对比试验分析表明,采用高精度可控震源EV56激发,SN5-5低频检波器2支串联的接收方式,可以获得较好的深层地壳结构图像.试验的成功,为后续采用可控震源进行深地地质探测提供了有效的科学依据,具有重要的实际参考价值.

气云区地震成像关键处理技术——以渤海湾某油田为例
周东红,夏同星,曹盛,周学锋
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2613-2618.   DOI: 10.6038/pg2018BB0508
摘要311)   HTML13)    PDF (6715KB)(348)    收藏

海上油田在世界原油产量中占有很大比重,但广泛分布的气云区成为制约海上油田勘探开发的重要难题,传统地震资料处理及偏移成像采用振幅一致性补偿对地震资料能量进行恢复,采用反射波走时层析方法进行层速度场建立,采用基于射线理论的Kirchhoff方法进行偏移成像.本文以渤海湾某大型油气田为例,通过对大范围气云区三维拖缆地震资料分析研究,结合正演模拟结果证实气云区含气非均质体散射效应造成的复杂波场畸变是地震波难以成像的主要原因,利用传统方法对气云区地震资料偏移成像误差较大.通过以上分析,本文对气云区地震资料处理及偏移成像传统流程进行了创新性改进,分别利用时频域气云衰减补偿技术、浅层潜波+深层反射波层析速度建模技术和FFD(傅里叶有限差分)叠前深度Q偏移技术对传统流程进行改进.通过实际数据应用证明,本文提出的新流程进行气云区偏移成像是有效可行的,该流程在保证计算效率的同时大幅提高了偏移成像质量,为后续的勘探开发奠定坚实的基础.

基于形态分量分析的含噪地震数据重建方法
江萍,张凯,张医奎,田鑫
地球物理学进展    2019, 34 (2): 573-580.   DOI: 10.6038/pg2018BB0478
摘要184)   HTML3)    PDF (6431KB)(346)    收藏

随着当今勘探难度的增加,地震数据处理的精度也逐步提升,因此,对数据的完整度也提出了更高的要求.本文基于形态分量分析,采用离散余弦变换(DCT)字典和Shearlet字典的组合形式用于地震数据恢复重建,相比于其他稀疏变换具有更高的稀疏性、更强的稀疏表示能力.在MCA框架下,首先通过对地震数据中的局部奇异分量与平滑状分量分别采用DCT字典和Shearlet字典进行稀疏表示;而后,在重建的算法中加入指数阈值模型和指数阈值函数的块坐标松弛(BCR)算法来得到各个分量;最后,将不同字典得到的结果合并得到最终重建结果.通过合成数据实验和实际数据实验均表明,该方法能够有效地重建缺失地震数据,并且重建精度高于Curvelet字典与DCT字典组合、单一Shearlet字典、Shearlet字典与Curvelet字典组合.同时,通过对含噪数据以及不同信噪比的数据处理结果均验证了该方法具有较强的适应性.

阿尔奇公式的理论本原
张志松
地球物理学进展    2020, 35 (4): 1514-1522.   DOI: 10.6038/pg2020DD0408
摘要206)   HTML10)    PDF (4935KB)(344)    收藏

在岩石导电机理上,纯水层阿尔奇公式有两点必须改进.第一,岩石骨架不导电,岩石孔隙中的地层水导电,当孔隙度为零时,岩石的电导率为零,电阻率为无穷大.但在现在使用的双对数坐标系下,此坐标点($\phi$=0,F=∞)无法实现.须将电阻率之比改为电导率之比,并采用普通坐标.第二,地层因素F是导体容量孔隙度$\phi$和导体几何性质——孔道迂曲度τ两个因素的函数.但是纯水层阿尔奇公式F仅为$\phi$一个因素的函数.测井无法获得τ的数值.但通过观察实验数据,τ和$\phi$存在内在关联,将τ与$\phi$融合,得到$\frac{1}{F}=\frac{\phi^{2}}{a}$的关系式.普遍消除了F~$\phi$关系曲线左、右斜率不同或低孔门限的“非阿尔奇”现象.将公式中的导电因子$\phi^{2}$扩展为($\phi S_{w}$)2,得到含油层阿尔奇公式:$\frac{R_{t}}{R_{0}}=\frac{1}{S^{2}_{w}}$.在油(气)成藏过程中湿性附着液首先被驱替,润湿性对原始油(气)藏不起作用.饱和度指数n值等于2.

瞬变电磁虚拟波场Born近似算法研究
樊亚楠,李貅,戚志鹏,孙大利
地球物理学进展    2019, 34 (2): 529-536.   DOI: 10.6038/pg2019CC0358
摘要298)   HTML11)    PDF (4989KB)(338)    收藏

根据瞬变电磁场所满足的扩散方程与波动场所满足的波动方程之间的数学关系,运用扫时波场变换技术,得到稳定的虚拟波场.在虚拟波场的基础上,借用地震勘探中的Born近似逆散射技术实现对电性界面进行成像的目的.在理论推导中,直接从时间域波动方程出发,运用格林定理、引入均匀半空间的Green函数建立散射场关于速度扰动量的表达式;在数值求解中,运用奇异值分解的方法实现对第一类Fredholm积分方程的求解.通过对理论模型的计算以及实例应用,均表明瞬变电磁虚拟波场Born近似算法对地下电性界面具有良好的分辨能力.

基于压缩感知的小波阈值和CEEMD联合去噪方法
欧阳敏,王大为,李志娜,杨文博,邓聪,李列,李林,孙苗苗,王姣
地球物理学进展    2019, 34 (2): 615-621.   DOI: 10.6038/pg2019CC0354
摘要250)   HTML4)    PDF (4349KB)(336)    收藏

中深层地质条件复杂,地震资料品质差,主要表现为:地震资料信噪比低、有效信号弱.如何在去噪的同时有效保留弱有效信号,获取高信噪比的地震数据成为地震数据处理的关键问题.传统小波阈值与互补集合经验模态分解(CEEMD)联合去噪方法相比单一方法可以获取更高品质的地震数据.基于压缩感知理论的去噪方法利用地震数据在变换域中的稀疏特性,通过设定稀疏基矩阵和测量矩阵,可以将地震数据去噪问题转化成求解最优化问题,通过最优解重构原始信号,实现对地震资料的去噪处理.该方法能够在有效衰减随机噪声的同时最大限度的保留有效信号.本文基于压缩感知理论开展小波阈值去噪方法研究,并在此基础上结合CEEMD方法对含噪较多的固有模态分量进行有针对性的随机噪声压制.通过对含噪数据开展不同方法的去噪结果对比可见,本文方法可以在保证高信噪比的基础上更为有效的保留弱有效信号,数值试算验证了该方法对弱有效信号地震数据去噪具有显著优势.

呼伦湖表层沉积物的磁性矿物组成特征
章敏, 潘永信
地球物理学进展    2019, 34 (1): 42-47.   DOI: 10.6038/pg2019CC0030
摘要677)   HTML46)    PDF (4322KB)(334)    收藏

本文选择内蒙古呼伦湖表层沉积物为研究对象,通过测量沉积物样品的室温下χ-T曲线、等温剩磁获得曲线和反向场退磁曲线、一阶反转曲线(FORC图)以及低温(20~300 K)下剩磁随温度变化曲线、Verwey转变温度,结合电子显微镜分析,获得了样品中磁性矿物组成信息.揭示出呼伦湖表层沉积物中磁性矿物含量较低,以假畴磁铁矿为主,含有部分单畴和多畴颗粒.这些结果对于理解呼伦湖沉积物的磁性信号、古环境和古气候重建等具有研究价值.

低温SQUID瞬变电磁法中去除地磁场影响的方法研究
裴易峰,荣亮亮,张懿,殷长春,伍俊,王远,谢晓明
地球物理学进展    2019, 34 (2): 622-627.   DOI: 10.6038/pg2019CC0067
摘要386)   HTML8)    PDF (1537KB)(332)    收藏

采用低温SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)进行瞬变电磁测量,具有高灵敏度的优势,但易受到地磁场的影响.由于地磁场变化为nT量级,而低温SQUID灵敏度可达10 fT/ Hz .使用传统的双极性脉冲激励叠加对地磁场的抑制作用有限.当晚期道二次场信号叠加了地磁场信号后,导致晚期道信号发生整体抬升或降低,甚至出现负值,使得晚期道信号无法直接利用,从而直接影响勘探深度.本文研究不同噪声环境下信号叠加对噪声压制的机理,并结合地磁场的特点,对off-time晚期道噪声段进行一次线性拟合,获得近似地磁场变化规律,并通过外推得到整个off-time地磁场干扰,最终去除off-time信号中的地磁场.去除地磁场后晚期道瞬变电磁信号信噪比明显改善,勘探深度得到较大提高.

综合物探方法在淮河滨河浅滩岩溶塌陷调查中的应用研究
张伟,甘伏平,魏巍,管振德,刘伟,邬健强
地球物理学进展    2019, 34 (2): 832-839.   DOI: 10.6038/pg2019CC0051
摘要207)   HTML2)    PDF (5045KB)(331)    收藏

淮南市八公山区原肥皂厂近些年出现大规模的岩溶塌陷地质灾害,为了查明该调查区地下溶洞、裂隙管道等不良地质体的发育位置,笔者采用高密度电测深法、音频大地电磁法和地震折射法对塌陷区进行野外实验研究,研究结果显示:受滨河浅滩第四系淤泥低阻覆盖层的影响,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,普遍小于200 Ω·m,对低阻异常体识别度很低,很难通过视电阻值大小来准确判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置,相比之下,地震折射法受低阻覆盖层的影响较小,覆盖层与基岩之间纵波速度相差很大,实验得出,河床淤泥层纵波速度小于1000 m/s,第四系含砂黏土层纵波速度在10002200 m/s之间,基岩纵波速度大于3000 m/s,基岩与覆盖层之间的溶蚀层位纵波速度介于22003000 m/s之间.研究结果表明,在滨河浅滩第四系淤泥层等低阻覆盖层的影响下,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,仅仅依靠视电阻率值来判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置不够严谨,在此基础上采用地震折射法,利用基岩、低阻覆盖层与溶蚀层之间的纵波速度差异,能够更加准确的划分并圈定覆盖层、溶蚀层和基岩面的空间位置.

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280)   HTML25)    PDF (2655KB)(328)    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.

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
摘要111)   HTML3)    PDF (5291KB)(325)    收藏

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.

中浅层构造裂隙型地热资源勘查中的综合地球物理方法——以苏南地区为例
杨林, 姜国庆
地球物理学进展    2020, 35 (6): 2265-2275.   DOI: 10.6038/pg2020EE0211
摘要112)   HTML7)    PDF (10480KB)(325)    收藏

苏南地区中浅层构造裂隙型地热资源丰富,是一种潜力巨大的清洁能源.本文从区域地质及物性资料入手,综合运用重力、磁法、电法、测温、测氡多种地球物理方法,通过多元物探信息融合,从热源、通道、储层、盖层四个方面开展地热地质条件研究.区域重力与面积性电测深资料揭示研究区属于隆、凹相间构造,表明中生代以来上地幔热动力作用强烈,具备寻找地热资源的有利构造条件.区内磁法异常平静、单调,不存在隐伏岩体等附加热源,地热主要来自地球内部自然增温.可控源音频大地电磁法资料揭示区内北东向与北西向断裂发育,其中北西向断裂具有张扭性质,规模及切割深度大,伴生浅表地温及放射性氡异常,是导水、导热的重要通道和控热构造.面积性电测深资料显示区内三叠系青龙组灰岩广泛分布,成为良好的裂隙-岩溶含水热储层,第四系松散层及白垩系浦口组厚度大,导热率低,有利于热储层蓄热增温,为理想的地热盖层.在对研究区源、通、储、盖四个要素进行综合研究的基础上确定了地热井位置RSQ1.经钻探验证,RSQ1井钻遇地层及构造情况与物探推断结果基本吻合,水量及水温参数均满足设计要求,充分说明综合地球物理方法在苏南地区中浅层构造裂隙型地热资源勘查中的有效性.

基于纵横波模量两项反射系数近似方程的叠前地震反演
李雷豪,文晓涛,刘松鸣,冉喜阳,黄伟,李波
地球物理学进展    2019, 34 (2): 581-587.   DOI: 10.6038/pg2019CC0035
摘要139)   HTML5)    PDF (4121KB)(324)    收藏

与叠后波阻抗反演相比,叠前AVO反演能获得较为丰富的信息,因此利用叠前反演提取地层弹性参数并进行流体识别是目前的研究热点.考虑到基于Aki-Richard近似式的三参数反演不稳定性较突出,文章拟从减少参数维数入手,提高反演结果的稳健性.本文首先从宗兆云等人推导的基于纵横波模量的Zeoppritz近似公式出发,合理地对公式中的纵波模量与密度进行幂指数拟合,推导出直接反演纵波模量(M)、横波模量(U)的两项式反射系数近似方程并进行反演.其次,建立纵横波模量与高灵敏度流体识别因子的联系,并求取高灵敏度流体识别因子.模型试算和实例应用均表明,新方法能较好地识别储层内的流体性质.

地震子波分解与重构技术在查干泡地区扶余油层储层预测中的应用研究
蔡文杰,张宏,汪勇,徐天鑫,桂志先,丛丽芳
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1381-1390.   DOI: 10.6038/pg2019CC0152
摘要181)   HTML5)    PDF (15822KB)(320)    收藏

位于松辽盆地南部查干泡地区的泉四段砂体与构造、断层有机结合,存在有利储层,其上部的青山口组下部为大套泥岩,与泉四段形成较强的波阻抗差异,从而出现地震响应特征为低频、连续的T2强反射.由于T2强反射对下伏砂组反射特征的屏蔽作用,常规砂岩储层预测效果差.结合该地区的地震响应与地质特征,本文应用地震波场数值模拟验证了地震子波分解与重构技术对地震强反射的削弱作用;然后对研究区常规地震资料应用地震子波分解与重构技术,按照不同能量、频率进行分解,去除与T2强反射对应的分量后再进行地震资料重构,T2强反射得到了有效压制,削弱了其对下伏砂体反射的屏蔽作用;最后对实际工区重构前后地震数据进行地震波场特征研究、提取均方根振幅属性以及地质统计反演预测砂体发育程度,对比分析结果显示,重构后的砂体预测结果与实钻结果的吻合度更高,可见在该研究区应用子波分解与重构技术有效的提高了该地区的砂体预测精度,对储层预测工作有显著成效.

基于Python语言的ObsPy软件包从地震背景噪声中提取瑞利面波经验格林函数的实行方案
彭一波,姜明明,艾印双
地球物理学进展    2019, 34 (3): 919-927.   DOI: 10.6038/pg2019CC0119
摘要793)   HTML46)    PDF (5359KB)(318)    收藏

针对海量地震数据的高效自动处理是现代地震学重要的研究课题之一.本文基于Python语言的地震学数据处理软件平台ObsPy重构了背景噪声成像数据处理工作流程方案.以大兴安岭地区的不同来源与不同格式的地震数据为例,利用ObsPy软件包实现了背景噪声成像去除仪器响应、重采样、滤波、去均值趋势等预处理过程,以及One-Bit时间域归一化、谱白化、互相关计算等主要工作流程.对比测试表明基于ObsPy软件包的新流程与常用的噪声成像软件包的计算效率具有可比性,但代码更加简洁易用.同时,基于Python语言实现了利用Bootstrap方法对背景噪声成像提取面波频散曲线的误差分析.最后,本文利用归一化背景能量流方法分析了大兴安岭地区相关噪声源的时空分布.分析结果显示,研究区接收的短周期噪声可能与太平洋浪高的季节变化相关,接收的长周期噪声可能与全球海洋浪高的季节变化相关.

多尺度地球物理与成矿系统探测:现状与进展
周文月, 严加永, 陈昌昕
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1208-1225.   DOI: 10.6038/pg2021EE0192
摘要86)   HTML7)    PDF (10949KB)(316)    收藏

不同的构造环境,物源基础和保存环境形成矿床在观测结果上表现为不同的地球物理属性,地球物理探测方法利用密度、磁化率、极化率、电阻(导)率、波阻抗等物性差异进行地下地质体探测.利用地球物理方法进行成矿系统探测需要剖析从局部到区域矿物矿床形成的物源、通道和富集以及保存的完整过程,以便在不同的尺度范围内完成地球物理多属性结构成像,指导下一步具体找矿任务.区域地球动力演化、物质和能量源区控制着成矿始端,成矿流体富集成矿以及保存条件控制着成矿末端,流体迁移的通道将成矿始端和成矿末端连接,形成一个完整的成矿系统.本文从成矿系统始端和末端两方面分别阐述各个地球物理探测方法的发展历程和适用范围,最后通过长江中下游成矿带庐枞矿集区泥河铁矿找矿实例论述多尺度地球物理探测方法在成矿系统始端和末端应用效果.

定源TEM数据随偏移距变化特征模拟研究
侯彦威,姚伟华,王鹏
地球物理学进展    2019, 34 (2): 724-730.   DOI: 10.6038/pg2019CC0042
摘要207)   HTML4)    PDF (4473KB)(313)    收藏

利用在频率域中表达式只有一重贝塞尔函数的偶极子及其剖分模式,将回线源剖分成多个偶极子的矢量叠加,通过数字滤波法实现对其求解,求得频率域电磁场,再由余弦变换将频率域电磁场转化到时间域,实现定源瞬变电磁法大偏移距一维正演计算.对测点在回线源内部所采集二次场随不同偏移距的变化特征,以及在不同地电模型条件下的变化特征进行了模拟研究,发现与中心点相比二次场的变化主要集中在早期,即随着介质电阻率的降低、回线源的增大和偏移距的增大,变化就越大.采用带约束的正则化反演方法,同时对反演电阻率值采用可行的上下限约束方法,可以消除此变化特征,还原地层电性变化规律,提高处理精度.

数据驱动的三维磁流体力学背景太阳风模拟研究进展
李会超,张莹
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1303-1313.   DOI: 10.6038/pg2019CC0201
摘要278)   HTML6)    PDF (3051KB)(306)    收藏

三维磁流体力学背景太阳风模型是日地耦合过程研究和空间天气数值预报的重要工具.该类模型的当前发展趋势是数据驱动的太阳风三维磁流体力学模拟,其输入参数为随时间变化的太阳连续观测,其模型输出为更接近真实的背景太阳风的三维空间分布及其随时间的演化.本文总结了背景太阳风的空间天气效应及其三维磁流体力学模型的作用和构成,综述了数据驱动的背景太阳风三维磁流体力学模拟的近年研究进展,展望了数据驱动模拟的未来发展方向.

基于自适应Morlet小波的低信噪比微震信号初至拾取方法研究
胡瑞卿,王彦春
地球物理学进展    2019, 34 (2): 561-567.   DOI: 10.6038/pg2019CC0031
摘要231)   HTML2)    PDF (6142KB)(296)    收藏

针对影响微震初至拾取的资料信噪比过低的问题,传统方法的拾取精度与稳定性大多不太理想.为了克服低信噪比条件下初至无法有效拾取的缺点,本文设计了一种对目标成分具有高敏感性的自适应Morlet小波基,通过利用该小波基对微震记录进行小波分解,利用三分量数据的有效成分在小波域内具有特征相关性,对三分量小波系数进行主成分分析,提取主成分特征,最终对各级主成分进行加权重构,实现对低信噪比微震信号的初至拾取.在设计有不同信噪比的模型实验与实际资料应用中,该算法均表现出优异的抗噪性能.在极低信噪比条件下,仍能精确指示有效成分的初至.模型实验与实际资料处理结果均验证了本方法对极低信噪比微震资料的初至拾取处理上的有效性与实用性.本方法在微震监测等相关领域中具有较高的理论与应用价值.

地热地球物理勘探现状与展望
陈昌昕, 严加永, 周文月, 王志辉, 张代磊
地球物理学进展    2020, 35 (4): 1223-1231.   DOI: 10.6038/pg2020DD0229
摘要289)   HTML17)    PDF (2910KB)(296)    收藏

地热能作为一种绿色、可持续再生的可替代清洁能源,因其分布范围广,资源储量巨大的特点受到全世界的广泛关注.开发地热能在调整能源结构、缓解能源资源压力、促进消费转型升级和推进生态文明建设方面具有重大现实及战略意义.经过几十年勘探与开发,浅层高温地热能几乎已经勘查完毕.目前,地热能勘探受储层埋深大、温度较低和手段单一等的影响勘查难度较大.为了解决这些难题,提高地热能勘查效率,需要引入勘探深度大、方法手段多等特点的地球物理勘探方法.为指导地热勘探,本文按照物性测量差异分为直接测量和间接测量阐述国内外地热能勘探实例,并对主流地球物理地热能勘探特点进行了对比.认为在实际地热勘探工作中某一种物性参数并不能很好的反映地质背景及地质体的空间状态,需要将多种地球物理勘探手段融合,相互补充及验证,提高地热地球物理勘探效率.

吐鲁番中南部地区航磁异常特征及其地质意义
张春灌,袁炳强,李玉宏
地球物理学进展    2019, 34 (5): 1811-1817.   DOI: 10.6038/pg2019CC0329
摘要276)   HTML7)    PDF (7317KB)(295)    收藏

为了深入研究吐鲁番中南部地区航磁异常特征及其地质意义,本文基于1:50000航空磁力ΔT总场异常数据计算了航磁化极异常,并对航磁化极异常数据利用正则化滤波方法进行了异常的分解、利用罗森巴赫Ⅱ式进行了垂向二阶导数异常的换算,获取了吐鲁番中南部地区区域磁力异常、局部磁力异常及垂向二阶导数异常.结合已有的地质及地球物理研究成果,对航磁异常特征进行了深入分析,并就磁力异常与地表地质信息之间的关系进行了深入研究,探讨了本区断裂分布、岩浆岩分布及磁性特征.研究结果表明,研究区太古界总体表现为较强磁性,元古界、古生界、中生界及新生界总体表现为弱磁性.研究区构造复杂,断裂构造特征具有明显的分区性.研究区岩浆活动明显受构造控制,岩体长轴与构造走向一致.研究区中性岩表现为弱磁性,而酸性岩则大致以独峰山—梧桐沟一线为界表现为北弱南强的磁性特征.

干热岩勘探过程中地球物理方法技术应用探讨
杨冶,姜志海,岳建华,刘树才
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1556-1567.   DOI: 10.6038/pg2019CC0276
摘要378)   HTML5)    PDF (7097KB)(293)    收藏

干热岩(Hot Dry Rock,HDR)地热资源又称作增强型地热资源(Enhanced Geothermal Resources,EGS),是地热资源的重要组成部分.目前国际上非常重视干热岩地热的勘探开发,干热岩地热资源在今后清洁能源开发中潜力巨大,研究干热岩对于环境保护、能源利用、国家发展都具有重大的意义.本文回顾了国内外干热岩勘探开发现状;简要分析干热岩岩体地球物理特征;结合我国干热岩勘探实例总结了常用的干热岩勘探方法及存在的问题.在干热岩勘探开发过程中,经济有效地选择合适的干热岩靶区是关键.通过对我国干热岩靶区勘探方向及方法选择的探讨,概括了我国目前圈定干热岩靶区的探测方法,说明了地球物理勘探方法在干热岩开发环节中的重要性.希望通过本文的概述,读者能够对地球物理方法勘探干热岩有初步的认识,以期本文对干热岩地热资源开发勘探有一定指导作用.

综合物探在鄂东南地区大理岩捕虏体勘探中的应用研究
程怀蒙, 刘俊安, 张小波, 张勇, 徐玳笠, 黄威, 郭宁宁
地球物理学进展    2020, 35 (2): 548-558.   DOI: 10.6038/pg2020CC0066
摘要203)   HTML1)    PDF (10061KB)(290)    收藏

勘查区内主要研究隐伏大理岩捕虏体的分布规律和物化探异常特征,对有成矿地质背景条件的物化探异常进行验证,寻找发现赋存于石英闪长岩中的隐伏大理岩残留体,并对其含矿性进行评价.在对勘查区内重力原始数据进行处理的基础上,对重力场进行了包括区域场与剩余场的分离、小波多尺度分解、延拓等方面的处理,共圈定局部重力异常13个,重点选取两处异常布设了5条重力、磁法、激电中梯和激电测深精测剖面,以查明异常在纵向上的延展情况及性质.在ZP01、ZP02、ZP03三条剖面上均发现较好的激电异常,异常特征呈现低阻高极化和高阻高极化两种,经钻孔验证低阻高极化异常是由矿化蚀变叠加岩性破碎引起.高阻高极化异常推测为不同期次的石英闪长岩叠加矽卡岩化大理岩俘虏体所引起.

网格内不满足均匀性假设对应力场反演结果的影响——以喜马拉雅东构造结及其周边地区应力场研究为例
杨帆,盛书中,万永革,王晓山,刘兆才,李瑶
地球物理学进展    2019, 34 (2): 479-488.   DOI: 10.6038/pg2019CC0206
摘要157)   HTML4)    PDF (3713KB)(289)    收藏

本研究搜集了GCMT中自1976年1月1日至2017年4月30日喜马拉雅东构造结及其周边区域的102个震源机制解数据,应用MSATSI软件反演了该区域的构造应力场.反演结果给出了该区域应力场的总体特征:最大主压应力轴自西向东呈现NNE-NE偏转,最小主压应力轴自西向东呈现NWW-NW-NNW扇形偏转;整个研究区域σ3轴倾角较小接近水平,σ1轴倾角情况复杂,大体上自西向东由水平转向直立;R值自西北至东南出现规律性递增现象.根据反演结果,部分网格点中应力轴倾角的置信区间过大,且不同应力轴的置信区间存在重叠现象,同时该部分网格内震源机制解类型多样.针对上述现象,本文利用两种反演方法对单个网格基于不同类型震源机制解数据进行单独反演、利用人工合成震源机制数据进行验证以及各震源机制解相对于参考应力张量的残差分析等方法对其进行了深入的验证和分析,分析结果表明导致这一现象的原因可能是单个网格内应力场不均匀所致,此时应力场反演结果为多个应力场的综合.本研究结果可为后续应力场研究中网格的合理划分以及应力场结果评价提供参考.

生产矿山岩溶灾害勘查中的综合物探应用研究
杨天春, 王丹齐, 张叶鹏, 付国红, 陈波, 杨追, 程辉
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1145-1153.   DOI: 10.6038/pg2021EE0275
摘要63)   HTML4)    PDF (12591KB)(289)    收藏

地下岩溶是常见的地质灾害之一,它对矿山的生产安全、周边房屋建筑和交通设施造成极大的危害;预先确定岩溶的埋深及空间分布规律,可为岩溶灾害治理提供科学依据.本文以正在生产中的某石灰石露天开采矿山为研究对象,研究地球物理方法在强噪声环境、地形起伏及切割强烈条件下的应用效果.本文采用高密度电阻率法、瞬变电磁法和天然电场选频法等方法开展地下岩溶的探测研究,勘探深度为100 m.依据现场情况和目的要求共敷设物探剖面28条,累计总长18.875 km;结合以往钻探成果,从已知到未知,对物探资料开展综合解译,共推断岩溶发育位置167处,进一步结合现场水文地质调查情况,圈定出工作区内岩溶发育集中区;最终,利用验证钻孔的成果证明物探解译成果的可靠性.实践应用表明,高密度电阻率法受到生产矿山环境与地形切割的影响较大,瞬变电磁法在使用等值反磁通瞬变电磁法采集系统的情况下,它与天然电场选频法都受环境与地形的影响较小;高密度电阻率法和瞬变电磁法可较好地确定覆盖层厚度、划分基岩面的起伏;瞬变电磁法成果对地下岩溶的反映比较清晰,可依据其局部低电阻率异常来判定岩溶的大致埋深及相对大小;天然电场选频法剖面曲线的低电位异常可以准确指明低阻岩溶发育的水平中心位置,对钻孔平面位置的布设有很好的指导作用.

自然电位数据阻尼最小二乘逐步解析反演研究——以桂林市寨底地下河为例
刘永亮,甘伏平,韩凯,邬健强,梁东辉,张伟,郑智杰,刘伟,陈贻祥
地球物理学进展    2019, 34 (2): 775-780.   DOI: 10.6038/pg2019BB0606
摘要291)   HTML3)    PDF (4746KB)(288)    收藏

本文对利用自然电位法探测岩溶地下河做了探索性研究.选择桂林市寨底地下河发育良好的区域,通过阵列式连续时间观测方式获得了随时间连续变化的自然电位数据.提出自然电位数据阻尼最小二乘多参数逐步解析反演方法,并对获得的数据进行反演,以此提取数据中极化源的信息,包括极化源位置、极化角度和极化强度等.在所有时间道的数据反演结果中,将观测范围内极化源的空间位置等参数绘制成相应图件,与观测区地下河资料进行对比研究.研究结果表明:该反演方法能够有效提取自然电位数据中隐含的极化源信息;极化源位置可作为判断含水构造空间位置的依据,极化角度和极化强度可用来区别含水构造类型;多参数综合解释可有效定位地下河的平面位置.

太康隆起与周口坳陷边界位置讨论
刘志龙,石峰,朱怀亮,胥博文,任鸿飞,王兴元,王申屾,刘镇昊
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1328-1335.   DOI: 10.6038/pg2019CC0026
摘要346)   HTML4)    PDF (3267KB)(281)    收藏

太康隆起与周口坳陷位于华北板块南缘,中生代以前同属南华北盆地,中生代的燕山运动使隆起与坳陷格局初具雏形,古近纪是隆起与坳陷形成的关键时期,新生界沉积厚度是判别太康隆起与周口坳陷的关键点之一.太康隆起与周口坳陷边界位置争议较多,缺乏深部地球物理数据支撑.本文通过对许昌东部太康隆起与周口坳陷边界处一条长约55 km的南西—北东向大地电磁测深剖面数据的定性分析及反演解释,获得了太康隆起与周口坳陷两构造单元4 km以浅电性结构图.阻抗张量分解结果表明研究区主构造走向为EW向,研究区电性结构纵向上具有典型的分层特征,从上到下可分为三层:低阻层-中高阻层-高阻层.从南往北剖面经过区域发育四条断裂:商水断裂、固相断裂、张桥断裂和柏梁断裂.柏梁断裂两侧新生界沉积厚度差别大,据此判断太康隆起与周口坳陷的边界断裂为柏梁断裂,在L1-73测点位置处.太康隆起与周口坳陷边界断裂带划分对于该区地热资源勘探开发具有指导意义.

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316)   HTML14)    PDF (5156KB)(278)    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.

地震数据智能去噪与传统去噪方法的对比及展望
孙小东, 王伟奇, 任丽娟, 李振春
地球物理学进展    2020, 35 (6): 2211-2219.   DOI: 10.6038/pg2020DD0494
摘要331)   HTML16)    PDF (7909KB)(270)    收藏

在油气地震勘探中,提高地震资料的分辨率、信噪比、保真度一直以来都是地震资料处理环节的关键问题.一般来说,高信噪比是高分辨率的前提,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,人们相应的对地震资料处理也提出了更高的要求.目前,业界比较流行的去噪手段包括f-x RNA法、f-x-y NRNA法、3D t-x-y APF法和t-x SOPF法等.本文将这些传统去噪方法与压缩感知去噪、卷积神经网络法等先进的智能去噪技术做了对比,并对智能去噪技术的前景做进一步的展望.

封二
地球物理学进展    2019, 34 (4): 0-0.  
摘要51)      PDF (1163KB)(265)    收藏
滑坡位移监测方法综述
赵永红,王航,张琼,徐安东,田罡
地球物理学进展    2018, 33 (6): 2606-2612.   DOI: 10.6038/pg2018BB0464
摘要630)   HTML26)    PDF (1339KB)(259)    收藏

滑坡是一种分布广泛的常见地质灾害,经常造成人员伤亡和财产损失,因此,滑坡监测一直是防灾减灾的重要手段.常用的滑坡监测方法有宏观地质监测法、大地精密测量法、GPS法, 近年来也出现了许多新的测量方法, 如TDR 监测法和近景摄影测量法等,其中,地表位移测量是最主要的监测手段.本文总结了前人关于滑坡监测方法的理论和实践,讨论了如何建立滑坡地表监测与滑坡预兆之间的联系,分析了滑坡地表位移反映滑坡滑移过程需要满足的条件,并对与地表监测有关的滑坡预测方法提出建议.特别对近年来发展起来的的数字图像相关方法给出了详细的评述,该方法对光学图像的滑坡灰度特征进行匹配求解二维滑坡位移场,是一个可以对地表位移及其变化过程进行全场和实时监测的非常有效的新方法.

分布式光纤声波传感器及其在天然地震学研究中的应用
张丽娜, 任亚玲, 林融冰, 宋政宏, 曾祥方
地球物理学进展    2020, 35 (1): 65-71.   DOI: 10.6038/pg2020DD0384
摘要516)   HTML19)    PDF (1684KB)(258)    收藏
分布式光纤声波传感器(Distributed Acoustic Sensing, DAS)是近年来兴起的超密集地震观测系统,具有一系列观测密度高、观测成本低、耐受恶劣环境等优势,在油气行业得到了广泛应用,也引起了天然地震学界的关注.本文简要回顾了DAS系统的测量原理、发展历程、技术方案、介绍了测量原理及其响应特性,然后围绕多个观测实验,介绍浅部结构成像、深部结构探测和地震监测三个方向的典型应用实例,最后讨论了DAS系统在天然地震学研究中应用面临的挑战和发展趋势.
碳酸盐岩孔洞储层地震岩石物理建模及应用
曹晓初, 常少英, 李立胜, 邵萌珠, 王宗仁, 王启迪, 金弟
地球物理学进展    2019, 34 (6): 2239-2246.   DOI: 10.6038/pg2019CC0389
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碳酸盐岩组成复杂,储集层空间类型多,储层参数的规律性较差,AVO响应特征弱,尤其是孔隙形状对弹性参数的影响不可忽略.针对碳酸盐岩储层的特点,基于自洽模型和微分等效模型构建了多孔隙结构条件下多相介质的碳酸盐岩岩石物理模型.按照各相介质体积含量由小到大的顺序,先利用自洽模型计算孔隙度为50%时的双相等效介质,再通过微分等效模型将孔隙度调整至实际孔隙度,计算实际孔隙条件下的双相介质等效体,重复迭代该过程,最终构建出与实际岩石等效的介质体,计算获得等效岩石的弹性模量参数.通过实验对比了自洽模型、微分等效模型与自洽-微分等效模型的岩石弹性模量与孔隙度、孔隙纵横比之间的适用性规律.最后基于四川龙岗飞仙关组实际测井资料,结合自洽-微分等效模型进行了目标地层的横波预测.结果显示该模型的横波预测效果相对Xu-Payne模型预测,两者预测曲线比较接近,但在形态上更接近实际横波.SCA-DEM模型在孔隙度和孔隙纵横比上具有更好的适应性,为碳酸盐岩孔洞型储层的岩石物理建模提供了一种新参考.
地震波射线追踪方法综述——方法、分类、发展现状与趋势
邴琦, 孙章庆, 韩复兴, 王生奥
地球物理学进展    2020, 35 (2): 536-547.   DOI: 10.6038/pg2020DD0003
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地震波的走时与射线路径是地震数据处理技术中重要的参数,它们的计算精度、效率、稳定性等特性直接决定着偏移成像、层析成像、速度分析等地震数据处理技术的各种特性.为了更加清楚地认识、发展和利用这一类方法,本文首先对地震波射线追踪问题进行了简要概述;其次,阐述了主要的射线追踪方法的相关内容;然后,对射线追踪方法进行了分类;最后,详细阐述了射线追踪的发展现状与趋势,并给出相应的结论与讨论.

利用重力异常计算重力梯度的等效源技术
陈涛,张贵宾
地球物理学进展    2019, 34 (4): 1398-1410.   DOI: 10.6038/pg2019CC0194
摘要238)   HTML8)    PDF (13116KB)(255)    收藏

根据等效源法基本原理,构建了由重力异常计算重力梯度张量的等效源技术.为改善传统层状等效源法计算精度低的问题提出了三维等效源法,并加入正则化提高算法对噪声数据的鲁棒性.针对三维等效源法计算速度慢的问题,通过约束重采样压缩观测数据,实现基于数据约束重采样的三维等效源法.模型试验结果表明,三维等效源法的计算精度比传统的傅里叶变换法和余弦变换法的计算精度高一倍以上.Vinton盐丘地区重力梯度张量的计算结果表明,傅里叶变换法、余弦变换法和三维等效源法的计算结果都和实测重力梯度张量较为一致,且三维等效源法的计算结果受噪声影响更小.

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135)   HTML16)    PDF (20141KB)(254)    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.

渤海西南部新近系超薄储层定量预测技术研究与应用
陈文雄
地球物理学进展    2019, 34 (2): 694-701.   DOI: 10.6038/pg2019CC0009
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渤海西南部新近系明化镇组主要为极浅水三角洲和曲流河沉积,受特定沉积环境的控制,发育大量厚度小于λ/8(λ为视波长)的超薄储层,利用常规地球物理手段难以进行定量预测.为定量预测此类超薄储层,本文通过对多项地球物理技术改造升级与优化组合,建立了一套完整的超薄储层定量预测技术,具体包括两项关键子技术.(1)基于薄储层的地震高分辨率处理技术.首先优选能较好继承地震有效信息的部分地震道进行叠加,然后开展基于ARMA的谱蓝化处理,提高地震资料分辨率.(2)基于薄储层的解释性优化处理技术.在地震资料高分辨率处理基础上进行基于匹配追踪算法的子波重构处理,将薄储层的地震反射信息进行小幅度放大,然后进行倾角中值滤波和倾角扩散滤波处理,有效压制数据中的随机噪声和突出储层边界,使得地震资料可解释性增强.技术成果应用于渤海A油田,成效显著,同时取得两点主要认识:(1)方法可识别厚度小于λ/8的超薄储层,在渤海西南部海域取得了成功应用,对陆相断陷盆地浅层超薄储层预测具有较好借鉴意义;(2)方法针对薄储层进行地震优化处理,为凸显薄储层地震响应,一定程度破坏了适中厚度和厚储层的地震响应,不能做到薄、厚储层同时预测.

基于卷积神经网络的智能化地震数据插值技术
郑浩, 张兵
地球物理学进展    2020, 35 (2): 721-727.   DOI: 10.6038/pg2020DD0013
摘要510)   HTML15)    PDF (5189KB)(252)    收藏

地震数据通常存在数据缺失问题,严重影响地震数据各个处理环节,需采用适当的手段对其重构.本文提出了一种基于深度学习卷积神经网络(CNN)的智能化地震数据插值技术.算法的关键在于构建一个适用于地震资料插值的CNN模型,该技术以缺失地震数据作为输入层,由卷积算法提取地震数据的特征信息,并通过池化层实现数据压缩降维,同时引入修正线性函数(ReLU)提高模型的非线性表达能力,再通过反卷积层恢复数据尺寸,最终搭建卷积自编码器模型(CAE),实现数据-数据的映射关系.该模型通过残差学习获得缺失数据特征并实现重构数据输出,与现有技术相比,该方法采用自监督学习方式,利用大量数据训练卷积自编码器模型,通过所得模型实现缺失地震道的数据重构.分别利用CAE模型及POCS插值技术对模型资料和实际数据进行插值,测试结果表明,CAE能有效实现地震数据插值,且与POCS方法相比具有更高的精度,验证了算法的可行性和有效性.

基于岩体水流-传热的地热井间距研究
高俊义
地球物理学进展    2020, 35 (6): 2058-2063.   DOI: 10.6038/pg2020EE0042
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水是地热能利用的载体.实际地热开采过程与地热井间距的科学布署息息相关,地热井间距对生产井温度的影响直接关系到地热的开采效率,而关于岩体水流-传热的地热井间距探究的报道较少.本文为研究地热井间距对岩体水流传热温度影响机理问题,根据地热开采的概念模型,应用3DEC程序计算不同地热井间距下岩体的温度场、地热井出口水温的变化特征.结果表明:(1)从瞬态到稳态,生产井和岩体温度逐渐升高,温度梯度逐渐减小,并且其等温线的连续性越来越差;相同时间内,生产井水流传热波及的深度范围随生产井间距的增大而减小.(2)生产井间距越小,温度叠加效应越强,使生产井和岩体的温度越高,其温度梯度越小.(3)模型达到稳态时,岩体和生产井形成从下向上为主的传热路径,并且生产井间距从 1 m 增大到4 m,模型达到稳态所需要的时间分别延长了约 4 h.实际地热开采中,在保证足够抽取平台空间的前提下,建议生产井间距保持在2~3 m之间热采效率较高.

综合地球物理方法在水源区环境地质调查中的应用研究——以丹江口水库为例
刘道涵,王磊,伏永朋,刘磊
地球物理学进展    2019, 34 (2): 757-762.   DOI: 10.6038/pg2019CC0099
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丹江口水库以上的汉江流域是南水北调中线核心水源区,地下水调查是水源区环境地质调查的重要组成部分,笔者采用综合地球物理方法对地下水调查进行研究,研究结果表明:高密度电法在圈定隐伏断裂、地层岩性、岩溶发育区效果明显,反演电阻率可以优化垂直激发场计算;地面磁共振方法能够弥补高密度电法对地下水分辨率低的缺点,精细刻画地下水文地质特征,为构建水源区地下水格架提供参考依据.同时,笔者探索了高密度电法与地面磁共振方法的地球物理方法组合在水资源调查中的优越性.