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2018 Vol.61 No.6
出版日期: 2018-06-05

空间物理学·大气物理学·大地测量学
地球动力学·地震学
目次
第567次香山科学会议专栏
应用地球物理学
 
 
空间物理学·大气物理学·大地测量学
2177 吕立斌, 李清亮, 郝书吉, 吴振森
大功率高频电波加热电离层中人工沿场不均匀体散射特性的理论与数值模拟研究

大功率高频电波与电离层的相互作用会引起电子密度扰动,进而产生人工沿场不均匀体,其对无线电波特别是超短波信号有强的定向散射能力,可形成一种新型的超短波通信方式.基于各向异性介质的散射理论,首先通过求解电子密度扰动产生的附加极化势获得电子密度扰动散射方程,然后对电子密度扰动进行高斯自相关处理,并结合入射波/散射波与地磁场方向的空间几何关系,获得电子密度扰动的波数谱表达式,建立了人工沿场不均匀体的散射系数理论模型.利用模型对Platteville站实验中产生的人工不均匀体散射截面积进行了数值模拟,并通过与实测值对比验证了模型的正确性.根据人工沿场散射原理给出了利用其进行无线电信号传输的约束条件.重点仿真分析了人工沿场不均匀体的散射系数和散射覆盖区范围,结果表明:同等条件下,相对于高纬度地区,低纬度地区人工沿场不均匀体的散射系数小5~10 dB,但其散射覆盖区的地面范围大,东西向可达3000 km,南北向可达1500 km,完全可用于超短波信号的超远距离传输.本文结果为中低纬度地区开展相关实验研究提供了理论指导,对利用人工沿场不均匀体进行无线信号的超远距离传输应用研究具有重要意义.

2018 Vol. 61 (6): 2177-2185 [摘要] ( 159 )  HTMLNew  PDF (3022 KB)   ( 211 )
2186 阿尔察, 刘四清, 黄文耿, 李建勇, 师立勤, 龚建村, 陈艳红, 沈华, 蔡燕霞, 鲁国瑞
中国电离层TEC同化现报系统

数据同化是在基于物理机制的背景模型上,融合时空不规则分布的观测数据的一种现报方法.同化能够有效弥补数据的时空局限和模型的精度偏差,使二者相互匹配从而获得更加合理可信的模拟效果.本研究利用电离层数据同化方法,针对中国及周边区域(15°N—55°N,70°E—140°E)构建了电离层总电子含量(TEC)同化现报系统.系统使用国际参考电离层(IRI)作为背景场,利用中国科学院空间环境监测网和国际GNSS服务组织(IGS)的部分地基GNSS台站数据作为观测值,并采用三维变分与Gauss-Markov卡尔曼滤波相结合的算法进行背景场和观测值的数据同化,生成覆盖中国及周边区域的电离层TEC和GPS单频接收机延迟误差的格点化准实时现报地图,并在中国科学院空间环境预报中心(http://sepc.ac.cn/TEC_chn.php)网上发布,每15 min进行更新.该系统是我国基于同化算法的电离层现报系统之一,已用于中国及周边区域的电离层环境实时监测,可为卫星导航、雷达成像、短波通信等科学研究和工程应用提供相对及时、准确、有效的电离层TEC和误差修正信息.

2018 Vol. 61 (6): 2186-2197 [摘要] ( 536 )  HTMLNew  PDF (5239 KB)   ( 471 )
2198 王翠梅, 李钦增, 徐寄遥, 孙龙昌, 袁韡
基于中国东港台站的OH气辉成像观测数据对重力波波源的事件分析
利用东港(40°N,124°E)台站于2013年9月15—16日的OH气辉成像观测数据报告了两个重力波事件(1和2).同时,结合北京十三陵(40.3°N,116.2°E)台站的多普勒流星雷达风场数据和位于39.4°N,130.6°E位置处的SABER/TIMED卫星的温度参数分析发现,观测的两个重力波事件于2013年9月15—16日02∶00—03∶00 LT时间段,和70~110 km高度是自由传播的.利用反射线追踪方法分析表明,重力波事件1和事件2分别产生于(39.3°N,117.2°E)和(47.1°N,121.3°E).且事件1的波源位置与对流活动和大气向上向下运动过程中产生的不稳定性吻合较好.然而,通过ECMWF再分析资料和MTSAT卫星观测数据分析表明,事件2可能由对流活动或大气向上运动过程中可能产生的不稳定性导致.利用MERRA自地面到约70 km高度的风场数据分析表明,观测的重力波事件1和事件2的水平相速度分别是83.5 m·s-1(事件1)和80.1 m·s-1(事件2),均大于低层-中层大气风速-10~45 m·s-1.因此,观测的两个重力波事件是可能从低层大气传播到中层-低热层大气的.
2018 Vol. 61 (6): 2198-2206 [摘要] ( 111 )  HTMLNew  PDF (4775 KB)   ( 206 )
2207 刘爽, 钟玮, 刘宇迪
基态位涡径向分布对浅水涡旋系统动力稳定性的影响分析
本文基于正压浅水模型,分析基态位涡(Potential Vorticity:PV)结构对热带气旋(Tropical Cyclone:TC)类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数:宽度δ(眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比)和中空度γ(眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比),设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验,并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数(the most unstable wavenumber:MUWN)和系统最不稳定模态(the most unstable mode of System:MUMS)的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出:当PV环较宽,系统表现为低波数最不稳定,相应的MUMS为低频波且增长率小;当PV环较窄,系统表现为高波数不稳定,且PV环越实最不稳定波数越高;当PV环窄且空时,MUMS均为中高频波动,且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知,当PV环较宽,MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征;当PV环趋向窄且空时,MUMS的平衡性约束趋向弱化,同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现,对于弱不稳定的PV环来说,低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征;而对于强不稳定的PV环来说,高波数不稳定的特征波动混合波性质明显.
2018 Vol. 61 (6): 2207-2219 [摘要] ( 123 )  HTMLNew  PDF (3017 KB)   ( 309 )
2220 柯灝, 吴敬文, 李斐, 王泽民, 张胜凯, 赵建虎
基于潮波运动三维数值模拟的海洋连续深度基准面建立方法研究
海洋深度基准作为海洋深度起算的垂直基准,对海洋大地测量、海洋物理调查等科研活动具有重要意义.鉴于传统的海洋深度基准面存在离散、非连续等缺陷,本文开展了基于潮波运动三维数值模拟的海洋连续深度基准面构建方法研究.研究结果显示,本文采用的有限体积的海岸海洋三维潮波运动模式FVCOM,具有构建三角格网灵活,可精确适用于不规则海岸边界的特点,并在地形特征较典型区域——长江口南支水域为实验区,开展了三维潮波运动的数值模拟.模拟所得各个格网节点处的平均潮差较好地符合了当地潮汐动力作用变化的规律,并以平均潮差为基础进一步建立了连续深度基准面,同南支区域6个已知深度基准的长期验潮站相比,深度基准面最大差值为5.5 cm,差值绝对值均值为2.6 cm,模拟结果内符合精度较高;且整个模拟所得的南支深度基准面的变化规律更符合长江口南支的潮汐变化特征.本文思想为海洋连续垂直基准的建立提供了一种新的思路,相比较于传统的几何插值拟合法,本文方法更具合理性和可靠性.
2018 Vol. 61 (6): 2220-2226 [摘要] ( 121 )  HTMLNew  PDF (1630 KB)   ( 214 )
2227 徐新禹, 姜卫平, 张晓敏, 周晓青, 丁延卫, 朱广彬
一种新型重力测量卫星系统确定全球重力场的性能分析

本文设计了一种高-低卫星跟踪卫星、低-低卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量相结合的新型重力测量卫星系统,其可在一定程度上发挥卫星重力梯度和低低卫星跟踪卫星两种测量模式各自的优势.基于重力卫星系统指标设计的半解析法,深入分析了不同重力测量卫星系统配置和不同观测量及其不同白噪声水平情况下,新型卫星重力测量模式反演重力场模型的能力.数值模拟分析结果表明:在观测值精度和星间距离相同的条件下,轨道高度是影响重力场反演精度的关键因素;随着星间距离的增大,高频重力场信号反演精度会先提高后降低,轨道高度在200~350 km之间时,星间距离在150~180 km之间时反演精度最优;星间距离变率和卫星重力梯度两类观测值仅在某些精度配置时可达到优势互补,如果某一类观测值精度很高,则另一类观测值在联合解算时贡献非常小或者没有贡献.在300 km轨道高度,若以GRACE和GOCE任务的设计指标1 μm·s-1/√Hz和5 mE/√Hz来配置新型重力测量卫星系统中星间距离变率和引力梯度观测值的精度,联合两类观测值解算200阶次模型大地水准面的精度比独立解算分别提高1.2倍和2.8倍.如果以实现100 km空间分辨率1~2 cm精度大地水准面为科学目标,考虑卫星在轨寿命,建议轨道高度选择300 km,星间距离变率和卫星重力梯度的精度分别为0.1 μm·s-1/√Hz和1 mE/√Hz.本文的研究成果可为中国研制自主的重力测量卫星系统提供参考依据.

2018 Vol. 61 (6): 2227-2236 [摘要] ( 213 )  HTMLNew  PDF (3767 KB)   ( 254 )
2237 李婉秋, 王伟, 章传银, 杨强, 冯伟, 刘阳
利用GRACE卫星重力数据监测关中地区地下水储量变化
关中地区作为一带一路重要的工农业发达地区之一,开展针对该地区地下水储量变化的监测和分析工作对揭示地下水储量变化特征与经济社会发展具有重要现实意义.本文基于2003—2014年GRACE卫星重力场模型数据,采用组合滤波及单一尺度因子方法反演了关中地区陆地水储量变化,扣除GLDAS地表水平均结果,对关中地区地下水储量变化进行了监测分析.将陆地水储量变化与GLDAS进行相关性分析,将地下水储量变化与WGHM地下水模型及实测地下水位结果进行对比分析.研究结果表明:①关中地区陆地水变化与GLDAS模型结果具有较强的相关性,相关系数多数大于0.7,其中与模型平均结果的相关系数可达0.8.② 2003—2008年关中地区地下水呈正增长趋势,增加速率为0.25 cm·a-1,与同期实测数据变化趋势一致;但2003—2013年地下水存在长期亏损,亏损速率为-0.37 cm·a-1等效水高,这与同时期WGHM估算结果-0.35 cm·a-1十分吻合.③关中地区地下水存在明显的年变化特征,在2003—2014年期间地下水减少速率为-0.44 cm·a-1,与该地区降雨量有较好的一致性,在降雨偏少的2008、2012和2013年,地下水也显著减少.
2018 Vol. 61 (6): 2237-2245 [摘要] ( 366 )  HTMLNew  PDF (1919 KB)   ( 485 )
地球动力学·地震学
2246 孙云强, 罗纲
青藏高原东北缘地震时空迁移的有限元数值模拟
地震在大陆内部断层系统中的时空迁移和丛集的基本力学机制一直是地球科学家关注的重要问题.青藏高原东北缘地震活动频繁,其地震时空迁移和地震丛集现象显著,是研究这个问题的重要区域.我们建立了一个三维黏弹塑性有限元模型,模拟了青藏高原东北缘主要活动断层系统的地震循环和地震时空迁移;计算了断层系统的应力演化;并探讨了断层之间的相互作用及地震时空迁移和地震丛集的原因.模拟结果显示断层之间的相互作用通过增加或降低断层上的库仑应力,加速或延缓了地震发生,使得区域地震可以在短时间内集中发生,从而形成地震丛集;另外,区域经过多个地震循环的长期演化,一些孕震断层上的应力状态恰好都达到屈服的临界状态附近,从而也可以导致这些断层上的地震在短期内集中发生,因此产生地震丛集和地震迁移.我们发现当区域经历地震丛集之后,该区域的应力大大释放,区域进入地震平静期;随着构造加载的持续,区域应力逐渐恢复,为下一次地震丛集或地震序列累积应力和能量;上述过程可以重复发生.因此地震丛集期与平静期交替出现.我们还统计了各个断层的大地震相互迁移的模拟结果,结果显示青藏高原东北缘下一次大地震有很大的概率会发生在海原断层上.
2018 Vol. 61 (6): 2246-2264 [摘要] ( 231 )  HTMLNew  PDF (6894 KB)   ( 394 )
2265 韩江涛, 郭振宇, 刘文玉, 侯贺晟, 刘国兴, 韩松, 刘立家, 王天琪
松辽盆地岩石圈减薄的深部动力学过程
松辽盆地作为东亚裂谷系的一部分,与华北克拉通一起经历了中生代岩石圈减薄的重大地质事件.对大陆岩石圈-软流圈状态和构造的整体认识,是研究大陆岩石圈减薄深部动力学过程的关键.在获得过松辽盆地的106个宽频和30个长周期大地电磁测深数据的基础上,完成测点数据二维偏离度、构造走向等计算与分析,进一步采用非线性共轭梯度算法,对TE和TM模式数据进行二维联合反演,获得了沿剖面的壳-幔电性结构,并依此构建了松辽盆地壳-幔结构模型.研究结果表明:(1)大兴安岭地区岩石圈厚度约为160 km,松辽盆地岩石圈厚度约为45 km,张广才岭岩石圈厚度在70~100 km之间,莫霍面与岩石圈底界面不呈镜像关系.软流圈整体表现为中、低阻异常,电阻率值在30 Ωm左右,其形态呈西倾约30°的蘑菇状异常,指示了软流圈物质上涌的形式,有别于软流圈垂直上涌的传统认识.(2)松辽盆地深部存在双层高导异常(电阻率小于5 Ωm),上层为壳内高导层,呈"蛇"状分布,推断为岩浆底侵区,下层为幔内高导层,呈"哑铃"状,为软流圈上涌区.软流圈内存在两个"哑铃"状中、高阻异常,推断为拆沉的岩石圈地幔.具有冷的、高密度的下降物质流的堆积以及拆沉块体下插到两侧山岭是促使大兴安岭与张广才岭在中生代伸展环境中快速隆升重要原因;(3)松辽盆地经历了岩石圈减薄事件,与大兴安岭岩石圈厚度相比,松辽盆地岩石圈厚度减薄了近100 km,与东侧张广才岭相比减薄了70 km,而与中生代华北地台100 km的岩石圈厚度相比,减薄了近50 km,其经历了岩石圈伸展期、裂解期、拆沉期和增长期的动力学过程.
2018 Vol. 61 (6): 2265-2279 [摘要] ( 170 )  HTMLNew  PDF (7328 KB)   ( 607 )
2280 王振宇, 佘雅文, 付广裕, 皮誉洋
东北亚地区地壳密度结构与垂向构造应力场
本文利用EIGEN-6C4重力数据和ETOPO1地形数据,在考虑物质密度横向不均匀的情况下,在东北亚地区展开地壳均衡研究,并重点分析了长白山的隆升机制.首先,针对穿越长白山和库页岛的两条近乎东西向的剖面(剖面A、B)展开详细研究,以CRUST1.0模型为初始条件,利用布格重力异常数据,基于Airy模型和Airy-Pratt模型分别反演了相应剖面的地壳密度结构,发现两剖面的地壳密度呈现一定程度的横向不均匀特性;接着基于上述密度结构和高程数据,利用Airy均衡理论计算了相应剖面的均衡面深度,并进一步比较莫霍面(Moho)和均衡面的差异,计算了剖面的垂向构造应力分布;然后,把上述方法应用到整个东北亚地区,计算了1°采样的21条东西向剖面的垂向构造应力,插值得到整个东北亚地区的垂向构造应力分布.结果表明,东北亚大部分地区垂向构造应力基本为零,总体处于均衡状态,长白山地区垂向构造应力为-15~-25 MPa,日本列岛垂向构造应力为-40~-50 MPa,太平洋海沟垂向构造应力为15~25 MPa;最后,本文运用自由空气重力异常导纳方法,计算了长白山地区的有效弹性厚度(Te)和加载比,发现长白山地区的Te为10 km,表明该地区的岩石圈较为柔软;加载比结果显示,岩石圈初始加载主要来自莫霍面,占总加载的78%,表明长白山的隆升主要源自地幔物质上涌.
2018 Vol. 61 (6): 2280-2291 [摘要] ( 139 )  HTMLNew  PDF (4139 KB)   ( 260 )
2292 赵博, 高原, 梁建宏, 刘杰
应用地震干涉法定位四川九寨沟7.0级地震震源位置
利用地震干涉法对2017年8月8日九寨沟M7.0主震及部分余震进行定位.地震干涉法在可控源地震勘探领域有着广泛应用,但由于震源机制和震源辐射花样的复杂性,在天然地震研究中,地震干涉震源成像应用较少.本研究将地震干涉震源成像技术应用到了天然地震定位中,通过计算原始地震波形记录的特征函数,消除了由于震源辐射花样不同而引起的初动方向不一致性.通过对干涉波形进行偏移叠加,选择互相关型和卷积型两种偏移核函数,分别对震源水平位置和深度进行偏移成像,确定了九寨沟M7.0主震及11次M > 3.5余震的震源位置参数.结果显示,这次地震发生在一个之前未被关注的无名断裂(现已命名为树正断裂)上,研究分析推测,树正断裂与虎牙断裂存在连接的可能性.
2018 Vol. 61 (6): 2292-2300 [摘要] ( 215 )  HTMLNew  PDF (4322 KB)   ( 397 )
2301 温少妍, 单新建, 张国宏, 张迎峰, 屈春燕, 赵德政, 李彦川
基于InSAR和远场地震波联合反演2008年MW6.3大柴旦地震震源破裂过程
利用InSAR同震形变升、降轨数据和远场地震波数据,基于均方根最小与标量地震矩最小双重约束下的模拟退火方法,联合反演2008年11月10日大柴旦MW6.3地震震源破裂过程.结果表明,2008年大柴旦地震震源破裂过程整体表现为沿倾向方向从深部破裂起始点处向上往地表传播,且破裂未到达地表;在前7 s内,滑动沿西北和东南两个方向传播,7 s后主要沿东南方向传播,破裂过程时间持续约为11 s,同震滑动分布主要集中在地下10~20 km范围内,最大滑动量达-0.71 m;反演结果揭示本次地震为西南倾高角度兼具微量走滑分量的逆冲破裂事件,反演矩张量为3.96×1018N·m,矩震级约MW6.37.通过大柴旦地震发震断层和破裂机制综合分析,初步判断发震断层为西南倾向的大柴旦—宗务隆山断裂.
2018 Vol. 61 (6): 2301-2309 [摘要] ( 196 )  HTMLNew  PDF (5487 KB)   ( 273 )
2310 胡亚轩, 郝明, 秦姗兰, 季灵运, 宋尚武
海南岛现今三维地壳运动与断裂活动性研究
海南岛曾发生1605年琼山7.5级大震,现今小震多分布在东北缘的南北向地震条带及九所—陵水断裂中东段,马鞍岭—雷虎岭火山群具有潜在喷发危险.新构造运动包括垂直与水平运动.本文采用2009—2014年多期GNSS观测资料及1970 s、1990 s、2013年精密水准资料揭示现今地壳运动特征及断裂活动性,结果表明水平运动以SEE向为主,与华南地块运动一致;南北向小震条带附近以左旋拉张为主,基线变化表明运动具间歇性.岛北部垂直运动在1970 s表现为以海口—屯昌为界的东升西降,以王五—文教断裂为界的南北两侧分段性差异运动.1970 s—1990 s年环岛水准资料揭示相对秀英港水准基点,点位以上升运动为主,且西南相对东北上升,地壳以继承性运动为主.其中琼北垂直运动与1970 s相反.1990 s—2013年资料揭示点位运动趋势与上一时段相反,主要为文昌—琼海—万宁一带上升和其他测点的相对下沉.由形变及地球物理等研究结果推测东北缘小震由铺前—博鳌断裂活动引起.马袅—铺前断裂以北盘下降为主;九所—陵水断裂东段活动大于西段.地震、形变等资料表明现今火山活动平静.
2018 Vol. 61 (6): 2310-2321 [摘要] ( 234 )  HTMLNew  PDF (6700 KB)   ( 471 )
2322 尹昕忠, 周本刚, 陈九辉, 韦伟, 谢超, 郭志
西藏米林M6.9地震早期余震时空分布特征
北京时间2017年11月18日06时34分(GMT:2017-11-17 22∶34),西藏自治区林芝市米林县发生了M6.9地震.本次地震位于东喜马拉雅东构造结末端旋转变形强烈部位.本研究基于林芝台阵记录的波形数据,应用双差定位方法和匹配滤波方法对本次地震早期余震序列进行了全面检测分析.截至2017年11月25日上午08时,我们共获得约10倍的中国地震台网公布的余震事件.余震的时空分布特征显示,本次米林M6.9地震余震呈NW向,位于北东向南迦巴瓦构造结北部的东西两侧边界断裂带之间,沿西兴拉断裂带分布,断层具有明显的分段破裂特征,主震位于余震分布带中部.根据余震分布特征以及震源机制解显示,发震断层的深部几何结构为北东向陡倾,主震北东侧的断层活动为主震及发震断层触发的结果,其深部几何结构也较陡,余震整体沿断层分布长度约50 km.
2018 Vol. 61 (6): 2322-2331 [摘要] ( 231 )  HTMLNew  PDF (4735 KB)   ( 313 )
2332 姚琪, 徐锡伟, 邢会林, 程佳, 江国焰, 马未宇, 刘杰, 杨文
2015年尼泊尔地震三维发震构造及地震危险性研究
2015年4月25日尼泊尔MW7.8地震发生在喜马拉雅造山带上,人们普遍认为该地震不足以释放该造山带上累积的能量,但对该地区后续地震危险性评价多基于二维或是假三维的形变反演计算结果.本研究从2015年尼泊尔地震主震与其最大余震MW7.3地震之间的关系出发,着重分析讨论了尼泊尔地震的时间和空间的非均匀性,结合震源机制解、地壳速度结构、精定位后的余震分布及InSAR反演结果,建立了三维发震构造模型,利用非线性摩擦有限元方法,对一个地震周期内断层摩擦行为和块体变形进行了模拟,将计算结果和地表同震形变、形变反演的同震破裂、历史地震时空演化进行对比,在确认该三维模型可靠性的基础上,讨论了该地区后续地震的可能位置,认为在1934年比哈—尼泊尔MW~8.1地震以东区域,还存在发生大地震的可能,在最大余震MW7.3地震东南部位,还存在发生中大地震的可能.
2018 Vol. 61 (6): 2332-2343 [摘要] ( 133 )  HTMLNew  PDF (7106 KB)   ( 265 )
2344 李昌珑, 吴健, 徐伟进, 高孟潭
基于断层活动资料的鄂尔多斯块体周缘未来30年大地震危险性研究
鄂尔多斯块体周缘历史上多次发生大地震,同时该地区人口稠密,城市群集中,有必要分析该地区未来30年的大地震危险性,为该地区的应急备灾工作提供参考.本文利用块体周缘活动断层的滑动速率、历史地震古地震等资料,建立了考虑大地震发生率的时间非平稳性质和大地震危险性近断层分布特征的地震危险性模型.计算了块体周缘未来30年Ⅷ度地震动的超越概率分布图,并同《中国地震动参数区划图》的地震危险性模型进行了比较.本文研究认为,由断层滑动速率估算的断层地震活动性与基于地震目录统计的地震活动性总体差别不大,但断层源的地震危险性在沿断层破裂面地区增大明显.结果认为,鄂尔多斯块体周缘未来30年地震危险性最高的地区在块体西南缘,六盘山东麓断裂和会宁—义岗断裂及周边地区是未来30年地震危险性较高的地区.
2018 Vol. 61 (6): 2344-2357 [摘要] ( 199 )  HTMLNew  PDF (5893 KB)   ( 456 )
2358 姚休义, 滕云田, 杨冬梅, 姚远
基于神经网络的地磁观测数据重构研究
在距离数据缺失台站一定范围内选取参考台作为输入,构建非线性BP神经网络并进行地磁观测数据重构研究.数据仿真结果显示,重构数据和原始记录数据吻合程度较高,重构残差较小,磁静日重构平均残差仅为0.11 nT,磁扰日平均重构残差为0.23 nT.重点对磁场活动最剧烈时段内的数据进行了短时重构,平均残差由0.4 nT降低到0.2 nT,重构效果得到较大改进.计算了原始数据与重构数据的功率谱密度,除部分高频信号外,二者变化特征基本相同,相关性高达1.0.从时域和频域验证了BP神经网络在地磁相对记录数据重构上的有效性,并将其运用于实际缺失数据重构,取得较好效果.
2018 Vol. 61 (6): 2358-2368 [摘要] ( 159 )  HTMLNew  PDF (3368 KB)   ( 327 )
2369 张晓华, 张训华, 吴志强, 郭兴伟, 肖国林
南黄海中部隆起中-古生代地层发育新认识——基于大陆架科学钻探CSDP-02井钻探成果
南黄海中部隆起海相地层埋藏浅,是南黄海盆地油气勘探的重点,但由于缺乏钻井资料约束,中部隆起中-古生界的地层属性一直存在争议.大陆架科学钻探CSDP-02井是南黄海中部隆起第一口钻井,也是南黄海盆地钻遇地层最深的一口全取心井.本文在分析大陆架科学钻探CSDP-02井的岩心、测井和相应多道地震资料基础上,明确了中部隆起中-古生界的地层属性:在新近系充填沉积之下,依次发育三叠系下统青龙组下段、二叠系上统大隆组、龙潭组,二叠系下统孤峰组、栖霞组,石炭系船山组、黄龙组、和州组和高骊山组,泥盆系五通群和志留系高家边组、奥陶系.结合地球物理测井曲线分析与区域地质认识,确定了地震反射界面T2、T8、T9、T10、T11的反射特征与对应的地质界面.中部隆起地层分布特征整体受南黄海构造运动的影响,早古生代地层平缓,断裂不发育,加里东运动造成志留系上统及中下泥盆统沉积缺失,石炭系-二叠系在中部隆起广泛发育,厚度大,二叠系最大沉积厚度约1900 m,中生界残留地层分布局限,主要保存下三叠系,地层厚度变化范围较大.
2018 Vol. 61 (6): 2369-2379 [摘要] ( 148 )  HTMLNew  PDF (5738 KB)   ( 226 )
目次
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2018年6月第61卷 第6期 目次
2018 Vol. 61 (6): 0-0 [摘要] ( 81 )  HTMLNew  PDF (648 KB)   ( 156 )
第567次香山科学会议专栏
2589 刘财, 符伟, 郭智奇, 刘喜武, 刘宇巍
基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术
页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究,针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点,利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数,利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性,并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法,并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息,并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数,同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明,基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高,并且在一定范围内变化,这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关,同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关,而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外,页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性.
2018 Vol. 61 (6): 2589-2600 [摘要] ( 203 )  HTMLNew  PDF (5078 KB)   ( 413 )
2601 张冰, 刘财, 郭智奇, 刘喜武, 刘宇巍
基于统计岩石物理模型的各向异性页岩储层参数反演
提出了各向异性页岩储层统计岩石物理反演方法.通过统计岩石物理模型建立储层物性参数与弹性参数的定量关系,使用测井数据及井中岩石物理反演结果作为先验信息,将地震阻抗数据定量解释为储层物性参数、各向异性参数的空间分布.反演过程在贝叶斯框架下求得储层参数的后验概率密度函数,并从中得到参数的最优估计值及其不确定性的定量描述.在此过程中综合考虑了岩石物理模型对复杂地下介质的描述偏差和地震数据中噪声对反演不确定性的影响.在求取最大后验概率过程中使用模拟退火优化粒子群算法以提高收敛速度和计算准确性.将统计岩石物理技术应用于龙马溪组页岩气储层,得到储层泥质含量、压实指数、孔隙度、裂缝密度等物性,以及各向异性参数的空间分布及相应的不确定性估计,为页岩气储层的定量描述提供依据.
2018 Vol. 61 (6): 2601-2617 [摘要] ( 249 )  HTMLNew  PDF (9821 KB)   ( 436 )
2618 曹晓月, 殷长春, 张博, 黄鑫, 刘云鹤, 蔡晶
面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟
传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格,计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法,对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发,利用伽辽金方法建立变分方程;然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法,实现面向目标的网格自适应正演;最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质,适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征,为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.
2018 Vol. 61 (6): 2618-2628 [摘要] ( 222 )  HTMLNew  PDF (5074 KB)   ( 331 )
2629 黄一凡, 岳祖润, 胡祥云
冻土区天然气水合物各向异性储层的AMT响应特征
陆域天然气水合物通常发育于冻土层下方破碎带和岩层裂隙处,其储层会表现明显电性各向异性特征.音频大地电磁法(AMT)能有效探测陆域水合物储藏范围,且不易受高阻冻土层的压制和干扰,可用于陆域天然气水合物探测研究.本文采用AMT对角各向异性二维正演方法,对多种陆域天然气水合物各向异性储层模型及相关参数进行了模拟试算,分析其视电阻率和相位响应特征.结果表明AMT能清晰显示各向异性储层空间位置和分布情况,并对储层的水合物饱和度变化以及储层数量等特征都有所反映.天然气水合物电性各向异性模拟研究为这一新型潜力能源的勘查工作提供了新的思路.
2018 Vol. 61 (6): 2629-2640 [摘要] ( 224 )  HTMLNew  PDF (4314 KB)   ( 283 )
应用地球物理学
2380 尹晓菲, 胥鸿睿, 夏江海, 孙石达, 王芃
一种基于层析成像技术提高浅地表面波勘探水平分辨率的方法
在高频面波方法中,水平分辨率是指水平方向上分辨异常体的能力.异常体在水平方向上的长度可用水平方向上横波速度的异常尺度来确定.面波多道分析(MASW)方法被广泛应用于浅地表横波速度结构的探测,然而该方法确定的横波速度是整个检波器排列的平均计算结果,因此水平分辨率较差.另外,采用共中心点(CMP)多次覆盖的方式采集数据亦增加了野外的工作量.我们在MASW方法的基础上,应用面波层析成像方法,提出一套提高面波勘探水平分辨率的完整方法的技术流程.首先,利用波场分离技术获得准确的基阶或高阶模式面波,采用相位扫描的互相关方法测量多道面波记录中任意两道之间的面波走时;然后根据面波层析成像方法,获得高分辨率的各目标网格内的纯路径相速度频散曲线;最后反演所有目标网格内的纯路径相速度频散曲线,得到研究区域的拟二维横波速度结构.这套方法具有一定的抗噪能力,理论上它可以准确地提取相邻两道之间面波的相速度频散曲线;同时由于该方法最少只需要1个排列就可以获得拟二维横波速度结构,因此它显著减小了野外工作量.理论模型和实际资料都证实了这套方法可有效提高面波勘探的水平分辨率.
2018 Vol. 61 (6): 2380-2395 [摘要] ( 210 )  HTMLNew  PDF (7862 KB)   ( 439 )
2396 吴建鲁, 吴国忱
频率域声-弹耦合地震波波动方程有限差分方法
本文针对声-弹耦合介质,为尽可能的减少频率域正演模拟的计算内存,提高计算效率,在一阶非均质位移-应力波动方程的基础上,借助等效交错网格思想并充分考虑密度参数空间变化对地震波传播的影响,推导了声-弹耦合地震波波动方程.在流相介质和固相介质中分别采用非均质情况频率域二阶声压标量波、二阶纯位移控制方程,为保证流、固相介质间地震波能量的稳定传输和有效交换,提出了声-弹耦合界面转换过渡层方法,并详细阐述了过渡层与上下介质空间差分具体耦合方法.在与非均质纯位移波动方程正演结果对比分析的基础上,首先采用各向同性单层流相介质模型进行正演模拟验证了声-弹耦合方程数值模拟中过渡层策略的有效性和准确性,随后又数值模拟了地震波在声-弹耦合介质简单模型和复杂Marmousi2模型中的传播,验证了本文方法稳定性和准确性,同时该方法可以简单的推广到三维情况.
2018 Vol. 61 (6): 2396-2408 [摘要] ( 231 )  HTMLNew  PDF (5507 KB)   ( 317 )
2409 蔡伟, 宋先海, 袁士川, 胡莹
基于萤火虫和蝙蝠群智能算法的瑞雷波频散曲线反演
反演瑞雷波频散曲线能有效获取地层横波速度和厚度.但由于其高度的非线性、多参数、多极值等特点,传统的全局搜索方法易出现收敛速度慢、早熟收敛及搜索精度低的问题.鉴于此,本文提出并测试了基于萤火虫优化算法(FA)和带惯性权重的蝙蝠优化算法(WBA)的新的瑞雷波频散曲线反演策略.在瑞雷波频散曲线反演中,FA全局搜索能力强,但后期搜索精度低,而WBA局部搜索能力强,搜索精度高,但易出现早熟收敛.故本文将二者结合,提出了一种新的优化策略,称其为WFBA,即在反演前期使用FA,后期使用WBA,很好地解决了FA后期搜索精度低及WBA早熟收敛的问题.本文首先反演了三个典型理论模型的无噪声、含噪声的数据,验证了WFBA对瑞雷波数据反演的有效性与稳定性.然后将WFBA与WBA、FA单独反演以及不含惯性权重的FBA和粒子群优化算法(PSO)反演的结果进行了对比,说明了WFBA相对于WBA、FA、FBA和PSO具有更稳定、收敛速度更快、求解精度更高等优点.最后,反演了来自美国怀俄明地区的实测资料,检验了WFBA对瑞雷波数据反演的实用性.理论模型试算和实测资料分析表明,WFBA很适用于瑞雷波频散曲线的定量解释,具有很高的实用性价值.
2018 Vol. 61 (6): 2409-2420 [摘要] ( 152 )  HTMLNew  PDF (3104 KB)   ( 289 )
2421 刘康, 戴靠山, 许强, 翁渝峰, 黄李观, 赵逍, 游庆瑜
埋入源多道面波分析(MASW)中最小偏移距的估计方法
多道面波分析(MASW)法是一种被广泛使用的浅层地震勘探方法.为解决埋入源近场效应对MASW法应用的影响,本文分析了埋入源产生的Rayleigh波传播机制,探讨了MASW法的排列参数对地震记录的影响,提出了确定最小偏移距的经验公式.通过对实际地质模型的有限元模拟,验证了经验公式的合理性.在以经验公式为指导的野外实测中,利用多种方法提取了相对可靠的频散曲线,采用基阶和高阶面波联合反演,所得的一维速度结构与钻孔资料具有很强的相关性,表明本文发展的最小偏移距估计方法具有一定的实际应用价值.
2018 Vol. 61 (6): 2421-2432 [摘要] ( 199 )  HTMLNew  PDF (3577 KB)   ( 231 )
2433 周彤, 胡文毅, 宁杰远
一种黏声波方程逆时偏移成像中的衰减补偿方法
在存在强衰减介质的区域进行逆时偏移成像,需要既能补偿地震波传播过程中的振幅衰减,又能保持其相位不变的高效算法.为此,本文提出了一种利用有限差分模拟进行声波衰减补偿的方法来实现考虑衰减的逆时偏移.这种方法以线性黏弹性体模型为基础,保持其复模量的实部不变,并采用多项式多级优化方法修正复模量的虚部,从而实现在保持相位不变的同时补偿振幅,进而有效提高偏移成像的清晰程度,尤其是对于介质对地震波衰减极为强烈的情形.这一方法在声波方程中只增加了整数阶微分算子进行修正,能够保证利用有限差分法进行数值求解,有利于进行高效的大规模细粒度并行计算和GPU加速计算.数值实验结果验证了这一方法的可行性和有效性,能够很好地提高强衰减介质区域的偏移成像质量.
2018 Vol. 61 (6): 2433-2445 [摘要] ( 204 )  HTMLNew  PDF (3046 KB)   ( 318 )
2446 刘财, 胡宁, 郭智奇, 罗玉钦
基于分数阶时间导数常Q黏弹本构关系的含黏滞流体双相VTI介质中波场数值模拟
分数阶微分算子具有描述历史依赖性和全域相关性的特质,本文利用这种特质描述双相介质固体骨架的黏弹性特征.基于Kjartansson常Q理论将含有分数阶时间导数的黏弹固体骨架各向异性本构关系与双相介质理论有机地结合起来,并引入流变学本构关系描述孔隙流体的黏滞性力学行为,提出一种新的基于分数阶时间导数常Q黏弹本构关系的含黏滞流体双相VTI模型.推导了相应的时间域波传播方程,然后对该方程进行了数值模拟.对整数阶导数采用高阶交错网格有限差分算法,对分数阶时间导数采用短时记忆中心差分算法,进行了不同相界、不同品质因子组及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.模拟结果表明:将含有分数阶时间导数的常Q黏弹固体骨架各向异性本构关系及孔隙流体的黏滞性本构关系引入双相介质理论是可行的,二者的结合能更好地反映地下介质的黏弹性特征,对于进一步认识波在黏弹各向异性孔隙介质中的传播机理具有重要意义,为反演和重构地下油气储层和结构奠定正演理论基础.
2018 Vol. 61 (6): 2446-2458 [摘要] ( 165 )  HTMLNew  PDF (2222 KB)   ( 366 )
2459 高建虎, 桂金咏, 李胜军, 刘炳杨, 王洪求, 陈启艳
基于角弹性参数的多波地震储层预测方法
弹性参数作为反映岩石弹性性质的参数,在储层预测中具有重要作用.常规弹性参数的构建主要基于PP波地震信息.PP波与PS波地震振幅因其携带的信息不同,对岩性与流体的敏感性也不同.本文提出联合利用PP波与PS波弹性阻抗以及角度信息构建角弹性参数来预测有利储层.首先,对常规PS波弹性阻抗方程进行重新推导,使得PS波弹性阻抗取值的数量级不随角度变化且能够与PP波弹性阻抗具备形式上的匹配;其次,根据常规弹性参数构建公式,采用PP波弹性阻抗、PS波弹性阻抗替代纵波阻抗、横波阻抗,提出角弹性参数的概念及构建公式,从而将角度信息引入到弹性参数的构建中;最后,在PP波与PS波弹性阻抗反演的基础上构建得到对储层敏感性较强的角弹性参数,利用角弹性参数的取值特征预测有利储层.模型与实际资料测试均表明角弹性参数具备较高的储层敏感性.
2018 Vol. 61 (6): 2459-2470 [摘要] ( 161 )  HTMLNew  PDF (4136 KB)   ( 256 )
2471 魏脯力, 孙建国
基于网格走时计算的弯曲界面下菲涅尔体研究
为了研究弯曲界面曲率变化对分辨率的影响,首先推导了垂直入射下来自弯曲界面的反射波和透射波界面菲涅尔带近似的解析公式,证明了公式中曲率为零恰好对应已经被推导的平界面菲涅尔带的解析公式,然后给出了利用网格走时计算方法计算弯曲界面下反射波和透射波菲涅尔体的数值实现策略,这一实现策略同时保证了网格走时计算的精度和菲涅尔体计算的精度,最后对比了不同弯曲界面(不同曲率)下的菲涅尔体相对于平界面(曲率为零)下菲涅尔体的变化.研究结果表明,界面下高速时,向斜弯曲造成菲涅尔体在界面附近变宽,使得分辨率降低;背斜弯曲造成菲涅尔体在界面附近变窄,使得分辨率提高.并且向斜弯曲对分辨率的影响程度要明显大于背斜弯曲.而界面下低速时,结论正好相反.
2018 Vol. 61 (6): 2471-2480 [摘要] ( 153 )  HTMLNew  PDF (1824 KB)   ( 203 )
2481 皮娇龙, 滕吉文, 刘有山
地震槽波的数学-物理模拟初探
针对地震槽波在低速层的传播特性,开展了煤层内地震槽波勘探的数值模拟和物理模拟研究的初探工作.在数值模拟研究方面,采用交错网格有限差分法对煤层中的地震槽波进行三分量全波场模拟.基于波场快照和人工合成地震记录研究了不同模型中的波场特征和各种波型的传播规律.在物理模拟方面,通过选用不同配比的环氧树脂和硅橡胶类材料构建地震槽波物理模型,利用透射法和反射法观测系统获得了清晰的地震槽波记录以研究槽波的地震学特征.研究表明,在煤层内槽波的地震波场中,Love型槽波的能量小于Rayleigh型槽波的SV分量,大于Rayleigh型槽波的SH分量.相对于Love型槽波和Rayleigh型槽波的SH分量,Rayleigh型槽波的SV分量在围岩中的泄露能量较强.在煤层界面附近的围岩中,地震波仍以槽波形式传播,随着距离的增加能量逐渐衰减.随着煤层变薄,煤层槽波主频向高频方向移动,频散现象增强,传播速度增大.
2018 Vol. 61 (6): 2481-2493 [摘要] ( 235 )  HTMLNew  PDF (5799 KB)   ( 349 )
2494 戴伟铭, 黄大年, 李桐林, 张功成
基于重力梯度结构张量特征值斜导数边界识别方法及其在南海的应用
边界识别对地质构造解释具有十分重要的意义,其可以指出地下断层、接触带和其他构造单元的边界位置.现有的边界识别滤波器大多数基于重力梯度数据及其水平和垂直导数.然而,这些传统方法具有一定的局限性,对噪音的敏感,且不能有效的均衡深浅异常的振幅,尤其是当测量异常中同时出现正异常和负异常将产生假的边界结果,对后期构造解释带来误导.针对传统方法的缺点,本文提出Tilt-Eigen边界识别方法,利用重力梯度结构张量矩阵特征值通过倾斜角计算结果的最大值实现边界识别.通过理论模型试验,该方法不仅能均衡深部浅部振幅异常的边界,避免引入额外的虚假边界异常,且识别的边界结果更加准确、收敛.将Tilt-Eigen方法用于南海实际重力数据处理,获得了20条比较清晰的边界结果.根据这些边界结果,本文推断红河断裂往ES方向延伸到南海南部区域后,开始朝正南方向延伸,与越东万安断裂相连接;推断出南沙海槽东北部为古南海缝合带,而其西南部并不是缝合带,缝合带位于其南侧的文莱沙巴附近;将南海分为8个地质构造单元.
2018 Vol. 61 (6): 2494-2507 [摘要] ( 226 )  HTMLNew  PDF (12566 KB)   ( 291 )
2508 OURO-DJOBO SEDIKOU B., 魏文博, 叶高峰, 金胜, 景建恩, 姬磊喆, 董浩, 张乐天, 尹曜田, 谢成良
华北大地电磁测深阵列观测实验与岩石圈导电性快速成像模型
关于中国大陆岩石圈导电性结构研究越来越引起人们的重视,而目前研究大陆岩石圈导电性结构的主要方法是大地电磁测深(Magnetotelluric sounding).为此,在国家项目"深部探测技术与实验研究(SinoProbe)"专项里开展了"大陆电磁参数标准网实验(SinoProbe-01)"研究,完成了华北1°×1°地理坐标网度的大地电磁测深"标准点"阵列(Array)观测.本文详细论述了华北SinoProbe-01项目1°×1°MT"标准点"阵列观测实验的概况,以及通过精细的MT数据处理和一维Niblett-Bostick变换快速成像,所获取的华北地区岩石圈导电性三维成像模型.在分析华北岩石圈导电性结构特征的基础上,从电性结构角度把华北与邻区岩石圈划分为胶辽、燕山、鲁西、太行—吕梁等低导电性(高电阻率)块体,内蒙古、阿拉善和祁连中等导电性块体和黄淮、鄂尔多斯、秦岭良导电性(低电阻率)块体,进一步从导电性的角度证实了华北克拉通是由多个块体集合而成的观点.
2018 Vol. 61 (6): 2508-2524 [摘要] ( 190 )  HTMLNew  PDF (16099 KB)   ( 445 )
2525 周建美, 刘文韬, 刘航, 李貅, 戚志鹏
多频可控源电磁法三维有理函数Krylov子空间模型降阶正演算法研究
本文采用有理函数Krylov子空间模型降阶算法实现了同时求解多频可控源电磁法三维正演响应的快速计算.首先采用基于Yee氏交错网格的拟态有限体积法实现控制方程的空间离散,将任意频率的电场响应表示为关于频率参数的传递函数.采用有理函数Krylov子空间算法求解该传递函数.针对构建m维有理函数Krylov子空间需要求解m次(几十到上百)关于有理函数极点和离散控制方程系数矩阵的线性方程组的问题,本文提出采用单个重复极点的有理函数Krylov子空间模型降阶算法,结合直接法求解器PARDISO,采用Gram-Schmidt方法,只需要1次系数矩阵分解和m次矩阵回代即可实现有理函数Krylov子空间的构建,极大地减少了计算量.针对最优化有理函数极点选取问题,本文根据传递函数的有理函数Krylov子空间投影算法的误差分析理论,引入关于单个重复极点的收敛率函数,通过求解有理函数的最大收敛率直接给出最优化的单个重复极点公式.最终实现了不同发射频率的可控源电磁法三维正演响应的快速计算.分别计算了典型层状模型多发射频率的CSAMT和海洋CSEM的正演响应,通过与解析解的对比验证了本文算法在多发射频率正演的计算精度和计算效率;并通过一个三维海洋CSEM勘探设计最优化发射频率和接收区域选取的例子进一步说明本文算法的优点.
2018 Vol. 61 (6): 2525-2536 [摘要] ( 143 )  HTMLNew  PDF (2689 KB)   ( 251 )
2537 殷长春, 朱姣, 邱长凯, 蔡晶
航空电磁拟三维模型空间约束反演
为了克服时间域航空电磁数据单点反演结果中常见的电阻率或层厚度横向突变造成数据难以解释的问题,通过引入双向约束实现航空电磁拟三维空间约束反演.除考虑沿测线方向相邻测点之间的横向约束外,同时还考虑了垂直测线方向测点在空间上的相互约束.为此,首先设计拟三维模型中固定层厚和可变层厚两种空间约束反演方案,然后通过在目标函数中引入沿测线和垂直测线方向上的模型参数约束矩阵,并使用L-BFGS算法使目标函数最小化,获得最优拟三维模型空间反演解.基于理论模型和实测数据反演,对单点反演与两种空间约束反演方案的有效性进行比较,证明本文空间约束反演算法对于噪声的压制效果好,反演的界面连续光滑,同时内存需求和反演时间少,是一种快速有效的反演策略.
2018 Vol. 61 (6): 2537-2547 [摘要] ( 198 )  HTMLNew  PDF (5704 KB)   ( 271 )
2548 郭春玲, 陈小斌
大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(六)——交错模型的大地电磁二维反演
交错模型指的是由几组走向不同的线性构造(近似二维)在空间(纵向、横向)上组合而成的模型.对于电性结构,交错模型表现为纵向或横向上的构造存在电性主轴方位的变化.从构造维性的角度来看,交错模型是一种由二维模型组合而成的特殊的三维模型,直接对其进行大地电磁二维反演,不易获得可靠的反演结果.本文针对交错模型的特点,提出分频段-分区段反演方案.该方案首先需要借助于阻抗张量成像技术,在频率域确定组成交错模型的各线性构造的电性主轴,然后,针对不同的频段、区段,选择对应电性主轴的数据进行反演,通过初始模型的构建将不同电性主轴方位的反演结果对接起来.本文通过三维理论模型的研究,系统展示了分频段-分区段反演的全过程,归纳得到:在分频段反演时先做低频段反演,在分区段反演时先做二维性更不显著一侧的反演.最后,本文将这一技术用于郯庐断裂带中南段一条实测剖面的反演中,其结果与常规二维反演结果相比较,深部的信息更为丰富,且与其他已有地质、地球物理结果的可对比性更好,表明在构造复杂地区,大地电磁分频段-分区段二维反演具有较高的模型分辨率和可靠性.
2018 Vol. 61 (6): 2548-2559 [摘要] ( 196 )  HTMLNew  PDF (5004 KB)   ( 306 )
2560 陈汉波, 李桐林, 熊彬, 王恒, 张镕哲, 李少朋
基于微增模型的海洋可控源电磁法三维非结构化矢量有限元数值模拟
为了分析海洋中含金属矿的储油气砂层的成分、结构对于海洋可控源电磁场的影响特征,引入多相微增等效介质模型,结合非结构化网格实现了海洋可控源电磁三维矢量有限元正演.首先对多相微增模型进行了介绍,并分析不同参数影响下的等效电导率变化特征.而后,详细推导了频率域可控源电磁法非结构化矢量有限元方程.接着,利用预处理的IDR (s)迭代算法求解线性方程组.最后设计典型的海洋地电模型,通过正演计算,验证了本文算法的正确性和有效性,同时研究了海洋储油砂层中的金属矿的含量、孔隙度、含水饱和度等参数对于可控源电磁场响应特征的影响.
2018 Vol. 61 (6): 2560-2577 [摘要] ( 162 )  HTMLNew  PDF (7641 KB)   ( 305 )
2578 麻昌英, 柳建新, 郭荣文, 孙娅, 崔益安, 刘嵘, 刘海飞
耦合有限单元法扩边的直流电阻率勘探无单元Galerkin法正演
本文分析了目前直流电阻率正演模拟中的无单元Galerkin法(EFGM)和有限单元法(FEM)的优缺点,针对采用第一类边界条件需要足够大的计算域时EFGM计算成本高的问题,在计算域外围区域采用FEM扩边,提出了直流电阻率的无单元Galerkin-有限单元耦合法(EFG-FE).采用具有Kronecker delta函数性质的径向基点插值法(RPIM)构造EFGM形函数,在外围区域将EFGM与FEM直接耦合,无需其他处理手段,消除了传统EFGM与FEM耦合中存在的界面耦合困难.EFG-FE将模型计算域分割为EFGM区域和FEM区域,模型核心区域采用EFGM计算,发挥EFGM灵活性、适应性强和高精度的优点,使得模型建立简单方便,对任意复杂地电模型适应性强,同时获得高精度模拟结果.在模型计算域外围采用快速扩展的FEM单元网格进行剖分,利用其数值稳定性和高效性,使用少量FEM节点和单元网格将计算域大范围扩大满足第一类边界条件,同时不大幅增加计算成本,进而提高计算效率.最后,通过不同正演方法的模型算例的模拟结果对比,验证了本文提出的EFG-FE有效可行,其模拟结果具有很高的模拟精度,且相比于采用第三类边界条件的EFGM提高了计算效率,具有更好的模拟性能.
2018 Vol. 61 (6): 2578-2588 [摘要] ( 200 )  HTMLNew  PDF (2003 KB)   ( 235 )
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