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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145)   HTML5)    PDF (2609KB)(749)    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.

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146)   HTML20)    PDF (2655KB)(296)    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.

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53)   HTML4)    PDF (20141KB)(169)    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.

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54)   HTML3)    PDF (1988KB)(52)    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.

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51)   HTML6)    PDF (5474KB)(51)    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.

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47)   HTML3)    PDF (5088KB)(41)    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.

基于综合地球物理资料研究余下—铁炉子断裂带及邻区深部构造特征及其地质意义
许文强, 袁炳强, 姚长利
地球物理学进展    2021, 36 (3): 977-992.   DOI: 10.6038/pg2021EE0032
摘要30)   HTML2)    PDF (15251KB)(41)    收藏

通过整理、收集研究区近年来新测地球物理数据,结合钻井和地质等资料以及前人研究成果,利用新方法处理了研究区重磁数据,讨论了余下—铁炉子断裂带及邻区重磁异常特征及地质意义,推断了研究区断裂构造,结合地震和电法对研究区构造特征进行了定性和定量分析,并探讨了该断裂带对研究区的地质意义.结果表明,余下—铁炉子断裂带为近EW向复合型岩石圈断裂带,受多期构造演化和构造应力影响,其埋深较大、切割深度较大,断裂性质呈多期次性、复杂性、多样性和活动性,在渭河盆地和秦岭地块的断裂性质不一.该断裂带在渭河盆地内呈隐伏深大断裂带,断裂带及邻区深部构造稳定性较差,更新世以来深部构造仍在活动,同时结合该断裂带周围深、浅部地质构造的分异性和不稳定性说明了该区有孕育发生中小、中强地震的构造条件,推测存在中小地震发生的可能性.余下—铁炉子活动断裂带具区域性控(导)岩(矿)作用,控制了盆地南缘的形成和发展,断裂带周围及与其他断裂的交汇处附近是该区“一热两气”和矿藏等资源主要分布区.

高分辨深反射地震探测采集处理关键技术综述
李胜强, 刘振东, 严加永, 赵金花
地球物理学进展    2020, 35 (4): 1400-1409.   DOI: 10.6038/pg2020DD0098
摘要148)   HTML4)    PDF (19755KB)(201)    收藏

深反射地震勘探以其可靠性强和精度高的特点,一直作为深地探测的主要技术之一.其中分辨率又作为评价深反射地震勘探质量的关键指标之一,在理论研究及实际生产中都有着重要的意义.文章将深反射地震勘探中影响分辨率的主要因素划分为采集、地质、处理三方面,采集因素主要包括子波激发、空间采样率、接收及观测系统设计;地质因素则主要包括深部波阻抗变化、深部地质体尺度、浅部构造、吸收衰减等,针对以上因素人们提出了静校正、振幅恢复、反褶积、偏移等处理方法来提高深反射地震勘探的分辨率.本文阐述了影响深反射地震勘探分辨率的主要因素,并对提高深反射地震勘探分辨率的主要方法进行了总结与展望.

综合物探方法在土石坝渗漏联合诊断中的试验研究
赵汉金, 江晓益, 韩君良, 谭磊
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1341-1348.   DOI: 10.6038/pg2021EE0210
摘要44)   HTML3)    PDF (6195KB)(38)    收藏

土石坝渗漏问题是制约水库大坝安全运行的重要隐患,准确查明大坝渗漏的病因以及靶区的空间展布是有的放矢实施加固的关键.针对土石坝隐患的空间位置信息多变、周围介质复杂等难点,单一探测手段在识别病灶方面存在误判、漏判等问题,考虑到电阻率对水敏感的特点,提出联合并行电法和瞬变电磁法优化诊断土石坝渗漏隐患的思路.为查明戴家坞水库渗漏的病灶,利用并行电法快速获得大坝坝体段不同高程下的二维视电阻率图像,分析比较了AMN、MNB以及AMN&MNB装置的反演结果,还采用瞬变电磁法对大坝两坝肩并行电法盲区部位进行补充探测,并依据成果进行防渗处理.试验结果表明,并行电法有效指示出大坝坝体段的渗流异常,综合多剖面异常信息能追踪到渗漏路径;AMN&MNB装置的反演结果有效吸收了AMN、MNB的局部高分辨的优势,对大坝边界以及隐患规模的细节刻画更清晰;结合二次场响应曲线和视电阻率图像,瞬变电磁法很好揭示出大坝坝肩K0-005~0+002 m段的渗漏通道,同时有效规避了硬化路面电极接触不良的难题.经对综合推断隐患区进行灌浆处理,大坝渗漏量明显降低,从而佐证了两种方法优化联合的可行性.研究成果可为水库大坝隐患的全面、精细探查提供技术支撑.

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242)   HTML9)    PDF (5156KB)(259)    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.

GPR探测中管线异常自动提取与识别
杨军, 张华, 冯德山, 罗相涛, 袁忠明, 柳杰, 王珣
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1333-1340.   DOI: 10.6038/pg2021EE0259
摘要42)   HTML4)    PDF (4241KB)(34)    收藏

在目前的探地雷达管线探测中,埋藏管线产生的双曲线特征是专业人员用来推断和解释目标的主要依据,但双曲线特征尚不能精准界定管线目标的属性材料.为了进一步对管线反射双曲线区域特征的解释分析,本文首先对经过预处理的GPR数据,运用图像处理手段对感兴趣的管线回波双曲线异常区域进行自动圈定,定位管线位置.然后综合分析管线信号时频谱特征和瞬时相位特征这些具有区分力的多参数特征,判定管线属性材料,完成对管线的提取与识别.最后,将该方法运用于模拟数据与实测数据之中,实现了管线的自动提取与参数特征分类识别,为GPR数据解释提供了指导意义.

海洋水体指数模型及其稳定性研究
邓开元, 任超, 于志文, 李现广
地球物理学进展    2021, 36 (3): 855-862.   DOI: 10.6038/pg2021EE0096
摘要36)   HTML5)    PDF (11731KB)(32)    收藏

基于遥感光学影像数据,针对海洋水体的特性,本文提出一种指数模型:在海洋水体平均反射率基础上,构建新的水体指数模型Ocean Water Index(OWI).主要以华南沿海地区、英国泽西岛为实验区,以Landsat 8 Surface Reflectance Tier 1影像、高分四号影像作为主要的数据源,与常用的8种水体指数相比,OWI的错漏率较低.实验发现,本文的亮点在于:(1)仅使用三个可见光波段、一个近红外波段,充分地利用海洋水体的光谱信息,构建了一个新的、可以抑制非水体噪声的水体指数模型;(2)因为新的水体指数模型选择的波段与国产光学卫星的波段吻合,并且使用了一景高分四号数据进行验证新指数的稳定性.实验结果证明了本文方法能够稳定地提取海洋水体,可应用于沿海地区的海岸线变化研究、沿海城市的围填海监测.

南华北块体及邻区地质结构构造研究进展
宋佳佳, 田晓峰, 王帅军, 刘宝峰, 宋向辉, 马策军
地球物理学进展    2021, 36 (3): 940-952.   DOI: 10.6038/pg2021EE0286
摘要18)   HTML4)    PDF (5450KB)(32)    收藏

本文通过对前人在南华北块体及邻区所做的地质及地球物理勘探研究成果进行了综合分析,发现一些构造单元的划分、岩石圈变形机制及应力变化过程等问题存在争议,甚至同一地区不同研究者研究结果相互存在着矛盾和差异性.为此,本文对上述有差异和争议的研究进行了系统详细的调研,认为在南华北及邻区地块范围内地表地貌整体呈现隆坳相间的形态,深部构造较为复杂,从地表地势到岩石圈构造都经历了不同程度多种方式的变形和多期演化.横向上岩石圈构造在原有基础上变形调整,岩石圈厚度具有南厚北薄、西厚东薄的特点,是受到NW向和NE向两组应力作用的结果,构造主体有序分布,研究区域被两个方向的断裂切割和围陷,进而划分为不同构造单元,构造单元呈长条状间隔分布,次级构造单元内部又可划分为更小的单元,具有分层次变形特征.在演化过程中,研究区域经历了多期构造运动变形,后期运动继承并改造了先存构造,发育有切穿地壳的深大断裂,这些先存大断裂影响并控制了区域隆坳发育,在浅部分散为多条小断裂,对区域中小地震的发生具有重要的影响.本文在分析横向及纵向大地构造特点的基础上,系统梳理了区域内重要构造单元,分南北两侧调研了区内断裂的发育情况,为后续该区相关地质研究提供借鉴和有价值的参考.

基于GRU的汶川地震川西气井压力前兆异常识别研究
刘杰, 曹俊兴, 蒋旭东, 王俊, 熊玄辰, 周欣
地球物理学进展    2021, 36 (3): 901-907.   DOI: 10.6038/pg2021EE0277
摘要43)   HTML6)    PDF (2643KB)(31)    收藏

前兆异常出现的时间特征能够体现地震孕育的过程,通过分析前兆信息可以对地震进行短临预测,在地震预测研究中发挥着重要作用.然而传统的计算方法和处理分析模式已经很难快速地从海量观测数据中自动定位异常,识别的精度和适用性也存在不足.因此,本文从井生产数据出发,结合STL时间序列分解、趋势拟合、扩容理论和油气运移等,对汶川地震川西气井压力前兆异常现象和产生机理进行分析,并提出将门控循环神经网络(GRU)模型应用于前兆异常识别中.结果表明,川西地区多口井的气井压力数据在汶川地震前同时出现了异常降低现象,很好地反映出地震前的短临异常.相比于循环换神经网络(RNN),GRU模型充分考虑了井生产数据之间的复杂非线性关系和历史关联程度,能够准确地识别出气井压力的前兆异常现象,模型结果也具有较小的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE),可以作为一种新思路应用于地震前兆异常识别当中.

TTI介质刚度矩阵的分解
金世勋,印兴耀,梁锴
地球物理学进展    2018, 33 (2): 644-652.   DOI: 10.6038/pg2018BB0240
摘要254)   HTML2)    PDF (1828KB)(235)    收藏

刚度矩阵是表征传播介质特性的重要参数.TTI介质的刚度矩阵由VTI/HTI介质的刚度矩阵转换而得,因而TTI介质与VTI/HTI介质之间存在着某种联系.本文将TTI介质的刚度矩阵表示成VTI/HTI介质的刚度矩阵与一个‘扰动’矩阵之和的形式,从另一个角度揭示了TTI介质与VTI/HTI介质的关系.本文在TTI介质刚度矩阵分解的基础上,将TTI介质的波动方程分解成VTI/HTI介质波动方程和‘扰动介质’波动方程,然后对VTI/HTI介质波动方程和‘扰动’介质波动方程分别进行了模拟.将两个模拟结果进行合成并与TTI介质的波动方程模拟结果进行了对比,验证了方法的准确性和有效性.理论分析与数值模拟结果表明,TTI介质可认为是VTI/HTI介质的一种延伸.

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178)   HTML2)    PDF (5045KB)(236)    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.

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202)   HTML5)    PDF (10353KB)(110)    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.

青藏高原东北缘扩展变形范围与深部结构
刘愿, 程斌, 杨钊
地球物理学进展    2021, 36 (3): 908-922.   DOI: 10.6038/pg2021EE0159
摘要23)   HTML4)    PDF (6087KB)(27)    收藏

青藏高原东北缘的隆升和扩展一直是地学界长期关注的重要科学问题,对于研究整个青藏高原的形成演化过程具有非常重要的意义.青藏高原东北缘是高原向北东方向扩展变形的结果,其进一步向北东方向扩展变形的边界范围长期存在较大争议.本文主要收集了近年来前人在青藏高原东北缘及其邻区开展的浅表地质、地壳-上地幔三维结构以及壳-幔变形的相关研究并进行综合分析.前人通过构造热年代学、构造解析等方法的研究,揭示出中-晚新生代以来,海原弧形构造区以及更北端的贺兰构造带—银川地堑发生的强烈构造活动均与高原的隆升、扩展有关,认为高原东北缘向北东方向扩展变形的浅表范围已经越过海原弧形构造区,到达贺兰构造带—银川地堑.深部地球物理探测显示,海原弧形构造区深部结构构造改造过程与青藏高原向北东方向扩展有关.但是其更北端的(贺兰构造带—银川地堑)深部结构构造改造过程是否与青藏高原的扩展有关,目前尚存在一定的争议:重力异常及其大地电磁、部分层析成像、接受函数、地震波各向异性等方法的研究结果揭示,贺兰构造带—银川地堑下方存在大规模代表青藏高原东北缘软流圈的低速异常体、低电阻体,以及其下地壳-上地幔存在NW-SE向的各向异性方向与青藏高原东北缘的快波方向一致,这可能反映其主要是受到青藏高原向北东方向扩展、变形的影响;但是也有研究显示贺兰构造带—银川地堑存在的低速异常体较南部弱,或者规模较小、以及推测贺兰构造带—银川地堑存在中-下地壳NW-SE向的各向异性方向主要是由于存在形变各向异性导致的,认为青藏高原东北缘的边界位于海原断裂带.

原子干涉重力仪测量原理与发展现状
谭立龙, 张彦涛, 王鹏, 陈思, 钟山
地球物理学进展    2020, 35 (4): 1310-1316.   DOI: 10.6038/pg2020DD0012
摘要279)   HTML8)    PDF (3131KB)(125)    收藏

针对当前新型号导弹武器无依托发射时惯导参数标定及战略导弹核潜艇导航定位的现实需求,针对我国重力测量精度低、依赖进口的现状,介绍了原子干涉重力仪的基本原理和近年来国内外主要发展状况.分析了近年来国外仪器测量精度有所提升,但存在实用化、产品市场化不足的特点,国内主要存在测量精度低、技术体制单一及环境适应性差的主要差距,展望了原子干涉绝对重力仪的发展方向.

基于总水平导数改进的密度界面快速反演方法
冯旭亮, 王建峰, 丁熙, 王国华
地球物理学进展    2021, 36 (3): 877-886.   DOI: 10.6038/pg2021EE0296
摘要29)   HTML5)    PDF (9903KB)(25)    收藏

直接迭代法是利用重力异常反演密度界面的一种重要方法,对迭代公式分析的结果表明,可在反演公式中添加加速收敛因子以减少反演的迭代次数从而提高效率.对于平缓的密度界面采用较小的加速收敛因子、而对起伏较大的界面采用较大的加速收敛因子可有效减少反演迭代次数.为此,本文利用重力异常总水平导数判断待反演界面起伏平缓和起伏较大的区域,并以此为基础,将总水平导数计算结果归一化至1.4~2.2之间而形成全区变化的加速收敛因子.假设待反演密度界面上下的密度差沿横向变化,将加速收敛因子加入迭代公式中形成最终的反演迭代公式.模型试算结果证实了本文方法可有效减少直接迭代法的迭代次数,并且也适用于含噪重力数据反演.最后将该方法用于渭河盆地西安凹陷的实际资料处理之中,反演结果证实了该方法的实用性.

坦桑尼亚环维多利亚湖地区金矿勘查地球物理方法应用研究
白德胜, 李水平, 赵志强, 袁杨森, 程华, 张爱玲
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1029-1045.   DOI: 10.6038/pg2021EE0146
摘要23)   HTML3)    PDF (11947KB)(25)    收藏

坦桑尼亚环维多利亚湖地区绿岩带是东非重要的太古宙金成矿带,由于受到准平原化作用的影响,总体覆盖较厚、较广,常规的地质填图和找矿方法效果不佳,地球物理勘查方法在金矿资源勘查中发挥了至关重要作用,为大型隐伏铁建造(BIF)型姆瓦莫拉金矿和中型构造蚀变岩型尼亚斯罗利金矿的发现起到了关键性的指导作用;以环维多利亚湖地区金矿床的成矿地质条件、岩石物理性质、地球物理场特征等信息为基础,以姆瓦莫拉金矿和尼亚斯罗利金矿为典型案例,系统总结了坦桑尼亚金矿床有效的地球物理勘查技术方法,首次归纳建立了该国境内铁建造型金矿、构造蚀变岩型金矿的地球物理找矿模型,并提出了物探勘查这两种类型金矿床可采取的最佳方法组合模式,对进入坦桑尼亚的世界各国地勘部门寻找金矿具有一定的借鉴作用和参考意义.随着我国对海外矿产勘查热度的增大,坦桑尼亚金矿床地球物理勘探方法和工作模式对世界上其他国家或地区绿岩带型金矿勘查、评价及找矿方向也具有重要指导意义.

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37)   HTML2)    PDF (2619KB)(25)    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.

山东齐河—禹城地区深部地质构造特征——来自大地电磁的证据
侯征, 陈雄, 于长春, 王天意, 周明磊, 李永浩
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1070-1081.   DOI: 10.6038/pg2021EE0422
摘要30)   HTML2)    PDF (16365KB)(25)    收藏

近年来,山东齐河—禹城地区矽卡岩型铁矿找矿工作取得重大进展,有望成为山东省内重要的富铁矿基地.但该地区覆盖层厚,深部异常信息难以获取,因此对控矿岩体的研究仍然相对薄弱.为此在该区布设了4条大地电磁剖面,采用夜间12 h采样时长、G-B阻抗张量分解法、二维非线性共轭梯度反演技术措施,并与航重、航磁、钻孔资料,联合反演获得了各剖面厚覆盖层之下侵入岩体的顶界面、岩体的侵入边界、地层结构及断层位置.依据所推断的岩体边界和断层位置处磁异常Tilt梯度特征,重新圈定了研究区内岩体的边界和断层位置,共圈定隐伏岩体5个,断层9条.断层间相互关系表明在岩体侵入之后,本区地质构造运动仍然比较显著,要重视后期构造作用对区内铁矿体的改造,区内构造活动剧烈部位是今后重点研究对象.通过研究发现,在厚覆盖区,利用大地电磁、航重、航磁、钻探资料综合反演解释,进行隐伏地质构造研究,是一种有效的方法组合.

可控震源激发的高精度小排列地震探测城市地层结构及沉积意义
陈松, 徐俊杰, 卓武, 刘磊, 刘道涵, 刘怀庆, 赵信文
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1248-1256.   DOI: 10.6038/pg2021EE0179
摘要30)   HTML3)    PDF (10321KB)(25)    收藏

借助高精度地震勘探技术,查明地层结构、地层埋深,对区域构造、沉积环境研究有重要意义,指导城市开发及工程建设.本文利用小吨位可控震源激发,对原始炮集记录与扫描信号互相关处理,得到高品质的地震采集数据,并对激发因素中震动次数、震动台数、扫频范围、驱动电平,采集因素中偏移距进行了详细的试验分析,获得一组适合研究区探测地层结构的组合参数.文章基于试验组合参数,采用小排列观测系统采集了5条测线地震数据,分析了下伏地层结构特征.总结有:(1)对研究区地层反射特征,采用15~150 Hz扫频范围、65%驱动电平、1~2次震动次数可满足勘探需求;(2)选择48道接收、3 m道间距、36 m偏移距的小排列观测系统,能较好的突出反射波波组形态;(3)实测数据识别出3套地层,分别为湛江组Qz、南康组Nn、邕宁组Ey,地层反射波组特征明显,连续性好;(4)邕宁组老地层等T0图显示顶界面埋深240~320 ms之间,呈现近海埋深深,近陆埋深浅的空间特征;(5)提取邕宁组均方根振幅属性,反应出该套地层的空间沉积特征.本次工作取得了较好的勘探效果,为城市地层结构探测提供了参考.

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418)   HTML9)    PDF (5428KB)(142)    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.

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115)   HTML18)    PDF (8054KB)(100)    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.

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31)   HTML3)    PDF (10949KB)(23)    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.

基于U-Net网络的端到端地震高分辨率处理技术
孙永壮, 黄鋆, 俞伟哲, 胡伟
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1297-1305.   DOI: 10.6038/pg2021EE0349
摘要34)   HTML4)    PDF (6680KB)(23)    收藏

拓展频带提高地震资料分辨率是薄储层预测和岩性尖灭点识别的关键手段.目前提升分辨率主要依靠反褶积谱蓝化、Q补偿等技术,这些方法存在假设条件苛刻、参数求取过程复杂、需要井提供额外信息等问题,为实际工作带来诸多不便.本文采用纯地震数据驱动的思想,通过构建大量三维地震伪反射系数模型,与不同主频的地震子波进行褶积获得不同分辨率的正演地震样本及标签数据,然后采用U-Net深度学习网络开展训练和测试并应用到东海某凹陷实际地震资料进行效果评估.这是一个从输入数据直接得到期望结果的“端到端”模型.结果表明,U-net网络高分辨率处理后地震带宽有效展宽了30%,主频从27.5 Hz提升到了37.5 Hz,对靶区主要目的层多期河道叠置关系的分辨效果提升明显.

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698)   HTML39)    PDF (5359KB)(277)    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.

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421)   HTML22)    PDF (14325KB)(307)    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.

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150)   HTML5)    PDF (14511KB)(104)    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.

分频构形反演技术在东海B气田中的应用
王伟, 刘江, 涂齐催, 李文俊, 李炳颖, 陈波
地球物理学进展    2021, 36 (2): 810-816.   DOI: 10.6038/pg2021EE0188
摘要49)   HTML4)    PDF (8172KB)(54)    收藏

为了经济有效地勘探开发海上油气,储层反演技术的精度尤为重要,常用的稀疏脉冲反演纵向分辨率偏低,地质统计学反演模型化影响大,两者对横向变化快的储层很难准确预测.因而,本次采用了分频构形反演技术,它是在统计学反演基础上,以分频厚度成像为原则,波形相控为思想,充分结合井震信息,得到既有纵向较高的测井分辨率,又有横向地震分辨率,能表征沉积体构形特征及储层非均质性特征的一种反演方法.该方法主要采用克里金建模、地震反演、相控插值和随机建模联合实现.通过在东海B气田花港组储层预测中应用研究表明,该反演方法分辨率和预测精度显著提高,有效地表征了主力层H4d的砂体平面展布特征,厚储层处于工区东南部,成功地指导了后续调整井的实施,为气田后续剩余油气挖潜提供了有利技术支撑.

隧道检测中基本形状空洞探地雷达图像特征
杜良,刘树才,梁棋念,杨冲,郝晓宁
地球物理学进展    2015, 30 (6): 2892-2896.   DOI: 10.6038/pg20150658
摘要222)      PDF (4582KB)(537)    收藏

空洞是隧道检测的重点探测病害之一,为了进一步提高探测空洞的水平,本文针对隧道衬砌中经常出现空洞的基本形状进行研究.以探地雷达理论为基础,运用时域有限差分法,建立隧道衬砌中圆形、矩形和直角三角形空洞的二维模型,进行探地雷达二维正演模拟.利用PVC管制作圆形空洞,利用纸板制作矩形和直角三角形空洞,依次将物理空洞模型分别埋于砂槽中,应用探地雷达进行探测.并在现场探测各种形状的空洞.数值模拟、实验和实测结果表明:探地雷达可以探测到圆形、矩形和直角三角形空洞的存在,分别可以确定圆心的水平位置,矩形的水平分布范围和直角三角形的水平分布范围.该研究对不同形状空洞的图像解释具有指导和参考作用.

被引次数: Baidu(9)
基于EEMD的太阳引潮力与太阳黑子周期相关性分析
王琳琳, 孙威, 王建, 王婕
地球物理学进展    2021, 36 (2): 499-507.   DOI: 10.6038/pg2021EE0178
摘要69)   HTML5)    PDF (2831KB)(48)    收藏

行星对太阳的引潮力作用与太阳黑子变化的关系一直存在着争议.争议存在的原因是多方面的,其中缺乏准确系统的八大行星对太阳引潮力的合力时间变化序列是一个重要部分.本文在行星系统对太阳引潮力合力的计算公式和方法上做出改进,计算既考虑引潮力对称分布特征又考虑行星轨道偏心率影响的八大行星对太阳引潮力矢量和,获得了其在1700—1999年间的变化序列.行星对太阳的引潮力矢量和与太阳黑子相对数时间序列具有非线性、非平稳特性,因此利用聚合经验模态分解方法(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)分解两序列,并分析它们分解出的一系列本征模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMFs)周期的对应性以及相关性.结果显示:太阳黑子的约0.34 a、约0.71 a、约1.15 a周期以及Schwabe周期、Hale周期、Double-Hale周期、Gleissberg周期、Suess周期都能在太阳引潮力中找到近似对应的周期;互相关分析表明太阳黑子的Schwabe周期、Hale周期、Gleissberg周期、Suess周期的IMF分量与引潮力相似周期的IMF分量均呈显著正相关(P<0.01),相关系数分别可达0.329、0.272、0.637、0.949,表明行星对太阳的引潮力可能是太阳黑子形成与变化的一个影响因子;但是两序列周期的方差贡献率所占密度差异较大,行星引潮力的亚年~年际尺度周期所占比重较高,而太阳黑子相对数年代际尺度周期所占比重较高,显示行星对太阳的引潮力不是太阳黑子形成和变化的主要驱动因子.

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103)   HTML13)    PDF (7978KB)(100)    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.

可控震源超高效混叠采集技术及应用
张慕刚, 祝杨, 董烈乾, 靳恒杰, 蒋连斌
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1176-1186.   DOI: 10.6038/pg2021EE0147
摘要31)   HTML2)    PDF (17781KB)(19)    收藏

高密度宽方位地震勘探技术是解决复杂构造区成像和复杂储层预测的有效手段.但该技术使得采集成本急剧升高.提高作业效率和降低生产成本成为地震勘探行业的发展趋势.因此,东方地球物理公司(BGP)创新了一种可控震源超高效混叠采集技术,并在业界首次进行工业化应用.该技术综合了动态滑动扫描技术与独立同步扫描技术(ISS)的优点,通过优选合适的激发时间-距离规则,使得震源间距和滑动时间大幅减小,作业效率显著提高,是地震采集技术发展过程中又一突破.该技术成功应用的关键在于地震采集作业管理、连续记录数据实时质控和海量数据现场处理.为此,BGP自主研发的数字化地震队(DSS)系统、连续记录数据实时质控(KL-RTQC)软件和海量数据现场处理(GEOEAST)软件,解决了生产中的难题并实现了野外高效作业生产.中东某项目采用该技术生产以来,平均日效达到3万炮以上,最高日效达54947炮,技术水平和作业能力达到国际领先水平.

基于波速变化的渠道下穿工程土体扰动情况分析
马若龙, 姜文龙, 李亚楠, 刘阳, 郭玉松, 何效周
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1276-1286.   DOI: 10.6038/pg2021FF0036
摘要16)   HTML2)    PDF (6360KB)(19)    收藏

输水渠道底部管线等穿越工程对已建渠道的安全影响是运行管理单位关注的重点,穿越工程施工过程中带来的土体扰动对渠道安全运行会产生一定影响,目前尚无技术手段观测土体扰动范围和扰动量.针对穿越工程施工过程中引起的渠堤土体扰动问题,本文结合与土体扰动关系密切、且易于无损获取的面波波速参数,分析了穿越工程中面波频散谱的表征特征,获取了穿越工程前后渠堤波速剖面图.同时本文还结合沉降监测数据和数值模拟,分析了地层沉降的影响范围.最后对比各测点波速测试成果,对渠底穿越工程扰动范围进行了分析,划分了土体扰动的边界.

封二
地球物理学进展    2021, 36 (3): 0-0.  
摘要0)      PDF (1159KB)(19)    收藏
油气田开发中油气藏地球物理研究
陈欢庆
地球物理学进展    2021, 36 (2): 565-575.   DOI: 10.6038/pg2021EE0154
摘要56)   HTML6)    PDF (7384KB)(64)    收藏

油气藏地球物理方法应用至油气田开发中,直接关系着构造、储层和流体表征精度和准确度.为了详细梳理油气田开发中油气藏地球物理研究核心内容和新进展,为该项研究推广应用提供参考.从构造解释、储层预测、流体描述等3方面梳理该研究核心内容.结果认为,构造描述中地球物理研究主要包括井震结合构造精细解释、基于密井网资料构造精细解释,储层预测中地球物理研究主要包括基于地震资料属性提取和反演预测的储层精细刻画和基于测井二次精细解释的有效储层划分.油藏流体地球物理研究主要包括四维地震剩余油表征和水淹层测井精细解释等.指出油气田开发中油气藏地球物理研究未来发展方向主要包括测井解释方法的创新和流程优化、开发地震在构造解释和储层描述等开发实践中的推广应用、地球物理资料与地质和生产动态资料结合验证、大数据和人工智能等与地球物理方法结合提高解释精度降低应用成本、非常规油气开发对地球物理研究新需求等5方面.

2019年夏河MS 5.7地震前应力应变变化特征研究
马海萍, 张辉, 冯建刚, 武善艺, 王朋涛, 窦喜英, 李敏娟
地球物理学进展    2021, 36 (3): 933-939.   DOI: 10.6038/pg2021EE0265
摘要29)   HTML2)    PDF (5509KB)(18)    收藏

利用CMONOC的GPS观测资料和中小地震震源机制解资料,通过GPS速度场分析、两站间基线时序分析、震中区域的应变时序分析和震源机制一致性分析,研究了2019年夏河MS 5.7地震前的应力应变累积特征.结果表明,震中处于运动速率和方向差异性较为显著的应变能易积累地区;跨发震断裂的去趋势基线长度和基线方位角时序反映了震前发震断裂的左旋走滑速率有所减缓;多站组合的应变参数结果反映出,震前震源区NS向运动幅度增强,有助于此次地震的发生,且2016年后拉张和走滑运动有所减缓;同时,震中附近区域震源机制一致性较高,反映了震源区的高应力水平.综合分析认为夏河MS 5.7地震前,震源区存在应力应变累积增强的背景性异常变化特征.

水力压裂物理实验模拟初探
王瑜, 王辉明, 朱海波
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1130-1137.   DOI: 10.6038/pg2021EE0258
摘要26)   HTML2)    PDF (3835KB)(18)    收藏

为了研究水力压裂中岩石的破裂及裂缝延展规律,开展水力压裂实验模拟.采用大型真三轴压裂设备对花岗岩岩样(300 mm×300 mm×300 mm)进行水力压裂,16道检波器接收,在识别的声发射信号上拾取初至走时,Geiger定位结果表明,压裂中声发射事件位置与压裂示踪剂显示相一致,CT扫描制作的数字岩心准确反映实际的破裂面.从压裂曲线上提取的破裂压力,结合围压分析表明,整个破裂面与初始破裂相一致,岩石破裂后沿该破裂面延展,直至结束.实验分析表明,裂缝发育由裂缝方向和裂缝类型共同决定,遵循裂缝发育能量消耗最小原则,合理解释了本次实验压裂现象;针对实验中单一破裂现象,提出了改进水力压裂设计的建议.

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20)   HTML2)    PDF (12591KB)(18)    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.

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
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“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.

基于最大似然属性的断层识别方法及应用
甄宗玉, 郑江峰, 孙佳林, 龚敏
地球物理学进展    2020, 35 (1): 374-378.   DOI: 10.6038/pg2020CC0515
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断层识别是断块型油气田勘探开发的重要研究内容,尤其是在复杂断块油气田的勘探开发中,准确合理的断层识别是落实油气田构造和确定注采井网的关键因素.方差体、相干体、曲率属性等常规方法在断层识别中发挥着重要作用,但在复杂断裂发育区地震资料品质较差,常规方法分辨率较低从而无法准确识别断层组合关系.基于相似系数改进的似然属性在已知断层倾向和倾角时可以精确表征断层,但由于断层的倾向和倾角是未知的,因此可以采用断层倾向和倾角扫描的方法计算最大似然属性来表征断层.本文对比分析了相似系数和最大似然属性的原理;并将最大似然属性应用于模型正演数据和实际地震数据进行断层识别分析,结果表明,最大似然属性在剖面上更符合断层展布特征,在平面上断层组合关系更加清晰,在断层识别上具有较好的应用效果.
碎屑岩泥质分布形式的测井评价研究进展
程超, 张亮, 李培彦, 高妍, 叶榆, 梁玉楠, 曾远芳, 李明军
地球物理学进展    2021, 36 (3): 1052-1061.   DOI: 10.6038/pg2021EE0311
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泥质含量是分析碎屑岩地层沉积环境的重要指标,也是储层测井评价的关键参数,更是岩性和物性精细解释的基础.目前在泥质的测井响应特征认识和泥质含量参数精准计算方法上取得了大量的研究成果,但对于泥质分布形式的研究还不够完善.为了探寻计算泥质分布形式的有效方法,本文通过广泛调研,系统讨论了泥质分布形式与储层参数间的关系.其中不同分布形式泥质对包括孔隙度、渗透率、含水饱和度及束缚水饱和度在内的储层参数造成的影响主要表现在以下几个方面:层状泥质使有效孔隙度降低;结构泥质对有效孔隙度、渗透率影响不大;分散泥质使效孔隙度减小,渗透率变差,束缚水饱和度增加.随后深入分析了不同泥质分布形式对常规测井曲线的影响,其中分散泥质与结构泥质在伽马测井及自然电位测井曲线上表现出明显的特征.并初步探索了在包括电成像测井及核磁共振测井的特殊测井上响应特征;归纳总结了现有的泥质分布形式的计算方法,并对现有计算方法的适用性及优缺点进行了对比分析,最后利用Thomas Stieber交会图优化分析法在南海某油田低阻储层进行了应用并得到了良好的效果.

纪念李世雄教授
李幼铭
地球物理学进展    2007, 22 (1): 1-1.  
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本文以笔者所能领悟到的李世雄教授对提升油气勘探科学水平做出的贡献,阐述他近20年来在地震成像、Wavelet、独立分量分析(ICA)和复杂条件下动力学问题的理论方法研究成果,并对李世雄教授为提升年青后学者科学判断力和促进研究群体有效成果产出的指导风范,深表敬意.
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拉梅常数的力学意义与剪切模量出现于纵波速度公式的原因
胡恒山
地球物理学进展    2018, 33 (1): 219-222.   DOI: 10.6038/pg2018BB0432
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弹性纵波俗称为膨胀波,为什么其速度公式中出现剪切模量?本文证明了平面纵波和球面纵波均在引起体应变的同时引起偏应变.由于体应变和偏应变同时发生,纵波速度公式就既含反映体积恢复能力的体积模量K、又含反映形状恢复能力的剪切模量μ.纵波速度也常用剪切模量和拉梅常数λ表示,后者表示一维应变状态下横向应力与纵向应变的比值,而出现于纵波速度公式中的λ+2μ是发生一维应变时应变方向上应力与应变的比值.这个值用体积模量与剪切模量表达,就是K+(4/3)μ.

被引次数: Baidu(3)
基于HHT与PCA及K-maxmin聚类的地层划分方法及其应用
王彪, 杨巍, 朱仕军, 王震, 修金磊, 朱鹏宇
地球物理学进展    2020, 35 (5): 1861-1869.   DOI: 10.6038/pg2020DD0240
摘要103)   HTML1)    PDF (7511KB)(70)    收藏

划分不同级次的层序界面、识别地层内部的沉积旋回类型是层序地层分析的重要基础.利用主成分分析、希尔伯特黄等方法,有效地提取了隐藏在测井信号深度域和频率域中的丰富的地质信息,最终利用提取的信息进行地层层序的划分.结果表明:经过K-maxim聚类方法、主成分分析后的深度域信号能更加准确的识别薄层,而经过Hilbert-Huang变换后的频率域信号能更加准确识别突变点的位置,适用于确定层序界面.通过机器学习的思想以及信息融合技术,将2种方法结合.以测井数据的深度域信息为参考,以测井数据在频率域的突变点在沉积界面处反映灵敏为依据,将玛湖凹陷区NX1井处的三叠系百口泉组划分成1个长周期基准面旋回、1个短周期基准面旋回.利用该方法划分的结果不仅与已有的划分成果具有一致性而且其中的百口泉组的地层划分更加精细,为利用测井资料进行高分辨率层序地层划分提供了新思路.

基于混合自适应遗传算法的稳健全波形反演
潘冬雪, 张盼, 韩立国
地球物理学进展    2021, 36 (2): 636-643.   DOI: 10.6038/pg2021EE0224
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地震全波形反演理论与技术虽已得到了广泛研究,但周波跳跃等问题的存在严重制约了常规全波形反演方法的实用化进程.基于遗传算法的全波形反演方法能够在一定程度上较好地缓解常规全波形反演面临的初始模型依赖性问题,但是当前方法仍存在收敛性和巨大的计算量问题.本文提出一种混合自适应遗传算法(HAGA),并提出基于HAGA的稳健全波形反演方法,该方法将基于HAGA的反演与基于共轭梯度法的常规全波形反演交替迭代进行,其可兼顾反演计算效率与精度.数值测试结果表明,局部与全局优化交替迭代的全波形反演方法集合了局部优化反演的高效与全局优化反演的稳定的优点,大大降低了全波形反演对初始模型的依赖性,能够有效的缓解常规全波形反演的周波跳跃问题.

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
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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.