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2020 Vol.63 No.4
出版日期: 2020-04-05

空间物理学·大气物理学
目录
测量学·地球动力学·地热学·地震学·海洋地球物理·地磁学
应用地球物理学
 
 
空间物理学·大气物理学
1249 黄建平, 余伟豪, 泽仁志玛, 李忠, 楚伟
NOAA系列卫星高能粒子数据一致性统计分析
顶部电离层是低轨道卫星的运行空间,是能量粒子沉降的重要区域,认识这个空间的能量粒子分布特征对研究各种空间天气事件、地震、火山以及其他人类活动引起的扰动具有重要的现实意义.本文利用位于顶部电离层的5颗NOAA系列卫星数据,统计研究了100~300 keV的电子和80~2500 keV的质子的全球分布特征.研究发现:高能电子和质子主要分布在两极辐射带和南大西洋异常区,两极辐射带观测到的高能电子通量比南大西洋异常区高几倍到一个数量级,而质子则相反;高能电子在两极辐射带地区通量分布具有不对称性,主要表现为在北辐射带西经75°到东经90°存在低值区,相对应的是粒子主要聚集在其磁共轭区,且其边界和南大西洋异常区相交;高能质子两极辐射带对称分布,在南半球东经0°至东经50°存在高值区.利用概率密度统计分析发现,各颗卫星在南大西洋异常区和两极辐射带的高能电子和高能质子通量总体上均呈正态分布.在南大西洋异常区,NOAA-15观测到的高能电子通量比其他卫星的低,NOAA-16观测的高能电子通量比其他卫星的高,各卫星的高能质子观测结果基本相同.在两极辐射带,各卫星观测的高能电子通量结果基本相同,NOAA-18和NOAA-19观测的质子通量最高,NOAA-16和NOAA-17次之,NOAA-15最低,其中NOAA-19比NOAA-15观测到的质子通量要高一个数量级左右.在磁暴期间顶部电离层高能电子的变化表明地磁指数Dst和空间粒子通量变化具有时间同步性.本文的研究成果将为我国下一代电磁卫星设计提供基础依据.
2020 Vol. 63 (4): 1249-1261 [摘要] ( 150 )  HTMLNew  PDF (7319 KB)   ( 177 )
1262 张琬, 蔡红涛, 周康俊, 张宏, 高顺祖
大尺度场向电流及其与单色极光电子的联系——Swarm卫星观测
Swarm卫星A/C在480 km左右高度伴飞,通过二者磁场观测数据,可在不需假设无限大垂直电流片的情况下更加真实地计算出场向电流(FAC).本文利用最新的Swarm观测数据,研究了大尺度场向电流的时空分布特征,及其对行星际条件的依赖;结合极光沉降粒子时空分布信息,探究了场向电流可能载流子及其源区.分析发现:(1)IMF Bz分量主要控制FAC的强度大小,By分量主要改变FAC的结构与分布,最为明显的是0区FAC;(2)昏侧1区上行FAC与单色极光电子的高发区域具有较高的重合度,且在不同行星际条件下均表现出相类似的纬度分布;(3)在上述区域内,FAC密度与单色极光电子能通量表现出较好的相关性.这表明单色极光电子对昏侧1区上行电流起着重要贡献.
2020 Vol. 63 (4): 1262-1270 [摘要] ( 88 )  HTMLNew  PDF (3852 KB)   ( 115 )
1271 王喜江, 边少锋, 李子申, 蒋可, 任青阳, 潘雄
利用半参数核估计法预报全球电离层总电子含量
本文将半参数平差模型引入电离层球谐函数系数的预报中,建立了半参数球谐函数模型(Semiparametric-Spherical Harmonic,Semi-SH)来预测全球电离层总电子含量.首先,通过快速傅里叶变换获得球谐函数系数的周期和振幅,将振幅高的主周期归入趋势函数,振幅低的剩余周期归入随机信号,建立了半参数模型,同时利用核估计方法拟合趋势函数,解算随机信号,并在时间域上进行外推,得到了预报时间的球谐函数系数,代入15阶电离层球谐函数模型,最后得出电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的预报值.本文基于欧洲定轨中心(CODE)发布的球谐函数系数进行电离层TEC长期预报和短期预报分析,其中长期预报采用四年预报两年的模式对球谐函数系数进行预报,短期预报设计了三个算例,采用前30天预报后一天的模式,分别预报1天、滑动预报7天和滑动预报30天.实验结果表明:长期预报能够较好地反映全球电离层TEC的变化趋势和波动情况,Semi-SH模型对全球电离层TEC平均值(Mean TEC global,MTECglobal)的拟合值和预报值与MTECglobal实际值的相关系数分别为0.8743和0.8010,呈现出高度相关性.短期预报中,在太阳活动高年和太阳活动低年,Semi-SH模型在中纬度地区预报精度较CODE发布的电离层TEC 1天预报产品(CODE'S 1-Day Predicted GIM,C1PG)有较大提升,在高纬度与低纬度地区两种模型预报精度相当;Semi-SH模型在太阳活动高年和太阳活动低年30天滑动预报精度的均值均高于C1PG模型.实验结果说明了Semi-SH模型预报电离层TEC值的有效性.
2020 Vol. 63 (4): 1271-1281 [摘要] ( 110 )  HTMLNew  PDF (7232 KB)   ( 155 )
1282 丁宗华, 代连东, 杨嵩, 唐志美, 吴健, 许正文
曲靖非相干散射雷达电离层F区日间电子温度变化特征初步分析
利用曲靖非相干散射雷达2017-2018年春夏季观测数据首次分析了电离层日间150~450 km电子温度的地方时与高度变化特征及其与电子密度的相关性.发现hmF2及以上的电子温度在日出日落时具有两个峰值,在11:00-16:00 LT之间变化较小,高度越高午后上升的时间越早;从150 km开始迅速增加,在约220 km达到最大值,然后开始降低,在约300~350 km达到最小值,最后单调上升;200 km以下电子温度与电子密度成正相关(主要由热传导控制),200~450 km之间存在明显的反相关(光电离过程占主导),电子-离子温度差与电子密度对数之间存在近似线性关系,电子温度逐日变化与光电离因子的变化趋势相似,这种相关性在中午与午后更明显;以上结果与其他非相干散射雷达观测和电离层模型计算结果基本一致,但也存在一些差别,需要结合更多数据深入分析.
2020 Vol. 63 (4): 1282-1293 [摘要] ( 96 )  HTMLNew  PDF (5094 KB)   ( 128 )
1294 王慧, 虞蕾, 郑志超
场向电流极性和密度异常事件统计研究
本文利用Swarm卫星2015-2016年高精度的磁场矢量数据,将晨昏地方时扇区高纬场向电流(Field-Aligned Currents,FACs)事件按极性和电流密度分为四类,并首次比较研究了四类FACs事件的时空分布特征及其影响因素,研究发现:极性正常事件(晨侧靠极侧电流元向下流入电离层,靠赤道侧电流元向上流出电离层,昏侧电流极性相反,即传统意义上的R1和R2 FACs)发生率约为70%,其中R1 FACs强于R2事件的发生率为R1 FACs弱于R2的3~5倍;极性异常事件(与传统的R1和R2 FACs流向相反,两片电流元定义为R1*和R2* FACs)发生率约占30%,其中R1* *的发生率约为R1* > R2*的1.5~2.5倍.进一步分析发现极性正常事件主要发生在南向IMF Bz期间,与重联电场相关性较好,净电流密度随着重联电场和电离层电导率的增加而增加.其中R1Bz北向偏转期间,与亚暴过程有关.同时,极性异常事件通常发生于北向IMF Bz期间.相对于极性正常事件,极性异常事件所处磁纬向极侧偏移4°.在北半球,晨侧R1*>R2*事件通常发生在IMF By<0期间,昏侧事件主要发生在IMF By>0期间,而R1**事件所对应IMF By极性相反,南半球情形与北半球相反.
2020 Vol. 63 (4): 1294-1307 [摘要] ( 86 )  HTMLNew  PDF (4464 KB)   ( 130 )
1308 刘祎, 周晨, 张雪芹, 梁睿, 刘欣, 赵正予
基于GNSS数据的朝鲜核爆电离层效应观测研究
本文分析了电离层对2009年、2013年和2016年朝鲜核试验中地下核爆(Underground Nuclear Explosion,UNE)的响应.利用南北半球IGS站的GNSS-TEC观测数据,发现了在3次核试验期间的磁共轭电离层扰动现象.观测结果表明,3次UNE所产生的电离层扰动分别以228 m·s-1、173 m·s-1和147 m·s-1的速度从核试验爆心地区径向传播.本文研究提出,UNE所产生的电离层TEC扰动是岩石圈-大气层-电离层耦合(Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling,LAIC)电场渗透到电离层高度引发电动力学过程的结果.此外,LAIC电场可以沿磁力线映射到共轭半球,从而在共轭地区造成电离层TEC扰动.因此,在核试验地区附近以及其对应的磁共轭地区,UNE所产生的LAIC电场在电离层TEC扰动的形成中起着关键性的作用.
2020 Vol. 63 (4): 1308-1317 [摘要] ( 145 )  HTMLNew  PDF (4725 KB)   ( 361 )
1318 张雷, 丁明虎, 卞林根, 李建
AIRS卫星温度和臭氧廓线在南极的验证分析
利用2008年中山站、Amundesen-Scott(SouthPole)站和Neumayer站为期一年的温度和臭氧探空数据,对AIRS第六版温度和臭氧垂直廓线产品在南极的精度进行了验证.结果表明,AIRS温度与探空温度总体上具有显著的一致性,其中对流层偏差最小(RMSe < 2℃),近地面温度由于受到下垫面影响偏差略大(RMSe~2℃),平流层偏差较大(2℃< RMSe < 3℃),AIRS温度平均低于探空观测且受季节变化影响显著,秋冬季偏差整体上高于春夏季.AIRS臭氧反演精度在平流层(RMSe~25%)要优于对流层(RMSe~30%),RMSe最大值出现在UT-LS区域(可达40%)且在"臭氧洞"期间明显增大.AIRS产品精度在南极沿岸和内陆存在差异,由于南极地区探空资料较少且主要位于沿海,故在南极内陆地区进行探空观测对于提高卫星资料精度,改善该区域天气预报能力具有重大意义.
2020 Vol. 63 (4): 1318-1331 [摘要] ( 61 )  HTMLNew  PDF (6705 KB)   ( 122 )
目录
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2020年4月第63卷 第4期 目次
2020 Vol. 63 (4): 0-0 [摘要] ( 66 )  HTMLNew  PDF (640 KB)   ( 192 )
测量学·地球动力学·地热学·地震学·海洋地球物理·地磁学
1332 张凌云, 徐建桥, 孙和平
简正模频率的地壳改正效应
该文通过对CRUST2.0+PREM 16200个区域一维地球模型简正模频率的计算,得到简正模非线性地壳改正效应.结果表明:地壳改正的非线性化改正不可或缺,对于低频简正模,其影响较小;对于高频简正模,其影响较大,这一变化遵循能量密度函数分布规律.此外,该文将CRUST2.0网格数据展开成球谐函数,并在此基础上计算了地壳侧向非均匀导致的二阶谱峰分裂系数.将其与地幔对应系数比较得出:前者造成的简正模谱峰分裂通常远远小于后者;地壳造成的二阶谱峰分裂主要贡献来自于间断面地形起伏(地壳厚度等)而非地壳的侧向非均匀参数扰动;在反演地幔结构时必须扣除地壳对简正模谱峰分裂系数的影响.
2020 Vol. 63 (4): 1332-1339 [摘要] ( 91 )  HTMLNew  PDF (5104 KB)   ( 156 )
1340 袁霜, 何平, 温扬茂, 许才军
综合InSAR和应变张量估计2016年MW7.0熊本地震同震三维形变场
利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像提取与地质活动相关的三维地表形变场,对深入理解地质灾害的形成机制及其潜在灾害风险评估非常重要.目前,利用SAR影像的同震三维形变场提取主要利用单个像素点的多次观测构建观测方程,然后基于加权最小二乘(Weighted Least Squares,WLS)方法分解从而获得同震三维形变场,因此该方法缺乏对相邻像素点空间相关性的约束.考虑相邻同震位移点的应力连续性,研究学者提出了顾及大地测量应变张量和卫星形变观测的SAR同震三维形变场方法(Extended Simultaneous and Integrated Strain Tensor Estimation from geodetic and satellite deformation Measurements,ESISTEM).本文以2016年MW7.0熊本地震为例,收集了覆盖此次地震的ALOS-2卫星升降轨影像,利用传统差分InSAR(DInSAR)方法和子孔径雷达干涉测量(Multiple Aperture InSAR,MAI)方法分别对升降轨SAR影像对进行处理,得到视线向(LOS)形变和方位向形变,最后利用ESISTEM方法获取此次地震的三维同震形变场.此外,利用GPS和野外考察观测对本文的三维形变场结果进行结果精度分析.研究结果表明,与传统WLS方法相比,ESISTEM方法不仅能有效抑制奇异像素点对形变结果的干扰,同时对近断层的失相干信号能进行较好的恢复,更有助于解释地表破裂区的地震形变特征和掌握地震发生机制.本文确定的三维同震形变场结果显示主形变区发生在Futagawa断层中部和Hinagu断层最北端,最大水平位移为2 m,抬升为0.55 m.断层破裂以NE-SW走向的右旋走滑为主兼有部分正断成分.应变张量分析表明发震断层处受到了明显的收缩力和剪切力的作用.
2020 Vol. 63 (4): 1340-1356 [摘要] ( 115 )  HTMLNew  PDF (8751 KB)   ( 260 )
1357 侯丽燕, 单新建, 龚文瑜, 张迎峰, 罗恒, 赵德政
基于多期DInSAR数据的2016年定结地震序列发震断层特征研究
2016年5月22日,在西藏定结县发生四次MW4~5地震,研究本序列地震的发震断层几何和运动特征对于认识周边活动断裂性质具有重要意义.由于发震地区偏远,且观测台网分布稀疏,本研究采用星载雷达干涉测量(DInSAR)技术进行了同震形变场重建,但是定结地震震级较小,单干涉像对获取的形变场受相位噪声影响较大.为了解决这一问题,本研究基于时间序列Sentinel-1A干涉数据生成多期同震与非同震干涉图,并利用叠加平均法对本次定结地震同震形变场进行重建,提取了定结2016年5月22日多次地震产生的同震累计整体形变场.基于InSAR同震形变场和区域地质特征,研究进行了滑动分布反演,确定其主要贡献的发震断层几何参数及滑动分布:断层走向为188°,倾角为43°,平均滑动角为78°,发震断层的运动性质以正断为主兼具少量左旋走滑分量,滑动主要集中在断层垂直深度0~9 km处,最大滑动量约为25 cm,位于断层倾向深度3 km处,反演得到的矩震级为MW5.58.本研究结果表明采用星载InSAR叠加平均技术可以较好地压制相位噪声,有效提取此类中小型浅源地震同震微弱形变场.最后,我们认为本次定结地震与藏南拆离断层与申扎-定结断层的活动密切相关.
2020 Vol. 63 (4): 1357-1369 [摘要] ( 97 )  HTMLNew  PDF (6287 KB)   ( 270 )
1370 周政, 吴娟, 王国芝, 邓江红, 邓斌, 罗强, 姜磊, 刘树根, 邓宾
青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用
本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30 Ma和16~118 Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10 Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8 km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4 mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.
2020 Vol. 63 (4): 1370-1385 [摘要] ( 112 )  HTMLNew  PDF (7869 KB)   ( 233 )
1386 龚正, 李海兵, 荆燕, 李丽
2016年M6.2呼图壁地震发震构造及其对天山构造带隆升的启示:来自中近场钻孔应变观测的证据
天山山脉在新生代经历了强烈的构造隆升和地壳缩短作用,其周缘发生的地震活动是了解这一构造模式的窗口.对2016年呼图壁地震的发震构造有两种解读:向南倾斜的低角度逆断层和向北倾斜的高角度逆断层.中近场四台钻孔应变仪记录到了本次地震的同震响应,本文采用均质模型对IGP-CEA和USGS震源机制解进行模拟,结果显示发震断层为向北陡倾的反冲断层,15个原始方位和8个N-S、E-W方位观测值全部与预测值一致.对比天山北缘常见的低角度逆冲断层,反冲断层对构造隆升的贡献更有效,以断层倾角70°和19°计算,二者对隆升和缩短贡献比例分别为2.89:1和1:2.76.这一结果表明天山构造带内部的反冲构造同样具有单独发震的可能性,它们对天山现今的隆升高度同样起着不可忽视的作用.
2020 Vol. 63 (4): 1386-1402 [摘要] ( 110 )  HTMLNew  PDF (13558 KB)   ( 250 )
1403 刘奎, 李宗星, 施小斌, 魏小洁, 任自强, 杨小秋, 彭博
柴达木盆地东部晚海西-印支期剥蚀量与隆升历史——多种古温标与沉积学证据的制约
柴达木盆地东部周缘造山带内保存有较完整的晚古生代-早中生代沉积记录,但盆地内至今仍未发现二叠系-三叠系.为探讨柴东地区二叠纪-三叠纪有无沉积及隆升历史等关键地质问题,本文首先利用古温标法恢复晚海西-印支期剥蚀量,随后,通过物源分析法获得印支期柴东北缘隆升的沉积学证据.结果表明,印支运动前,柴东地区残留石炭系顶界面埋深普遍超过2500 m,晚海西-印支期剥蚀量为2100~4300 m,剥蚀量从南往北逐渐减小.柴东地区曾沉积了2000~3000 m的二叠系-三叠系,随后被整体剥蚀.晚二叠世以来,随着古特提斯洋往北俯冲,盆地周缘开始隆升.早三叠世柴东北缘经历了一次快速隆升,先期的多套沉积地层与结晶基底被迅速剥蚀并为宗务隆南缘的隆务河群砾岩沉积提供物源.中三叠世海水往北和往东退出研究区.晚三叠世,松潘-甘孜地体强烈碰撞挤压使得东昆仑-柴达木地体下地壳显著缩短和增厚,柴东地区被整体抬升,并且形成了南高北低的古地貌格局,在古气候与水系作用下,二叠系-三叠系与部分石炭系被全部剥蚀并搬运至宗务隆、南祁连及松潘-甘孜一带.
2020 Vol. 63 (4): 1403-1421 [摘要] ( 99 )  HTMLNew  PDF (10774 KB)   ( 203 )
1422 杨小秋, 林為人, 葉恩肇, 许鹤华, 徐子英
断裂带同震温度负异常机制分析
断裂带同震温度响应,可在震后钻孔测温中获得并识别,为发震断层摩擦特性与发震机制等基础研究提供了非常独特的思路和有效手段.集集、汶川及日本东北大地震后,实施了台湾车笼埔断层钻探项目(TCDP)、汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)和日本海沟快速钻探计划(JFAST).钻孔测温结果表明:滑移面上下5~20 m范围内存在温度正异常,这是同震摩擦生热所致,该机制已被广泛认识和接受;同时,距滑移面20~60 m范围内也存在明显的温度负异常,但其成因机制几乎还未被真正关注和认识.虽然温度负异常峰值只有正异常峰值的1/4~1/3,但温度负异常分布范围却是正异常分布范围的3~4倍,即正、负温度异常区对应的总能量基本相当.因此,断裂带震后钻孔测温中的负异常及其成因不容忽视.在详细分析几种可能的同震温度负异常机制后(如岩层热物性分布差异、流体运移、表面自由能增大及同震应力释放),发现能在理论、实验及野外观测上都得到支撑的普适性机制只有同震应力释放.这可能是断裂带震后温度负异常的主要原因.
2020 Vol. 63 (4): 1422-1430 [摘要] ( 94 )  HTMLNew  PDF (4577 KB)   ( 534 )
1431 李泽潇, 万永革, 崔华伟, 李振月, 胡晓辉, 黄骥超, 靳志同
2018年9月8日墨江地震及周边地区构造应力场特征分析
2018年9月8日,云南省墨江县发生MS5.9地震并伴随一系列余震,探究该地震周围的应力场对于理解该地震的发生机制和后续地震的发展趋势具有着重要的参考意义.本研究收集了震源及其邻区中前人研究和Global CMT所给出的震源机制资料,对该地区进行了构造应力场反演,并同时利用反演得到的应力张量模拟墨江地区的震源机制解表现.结果表明:①在应力轴整体分布上,自西向东σ1轴(压轴)从NNE-SSW向逐渐转向NNW-SSE向,σ3轴(张轴)从WWN-EES向逐渐转向WWS-EEN向,张轴呈弧形分布,压轴呈放射状分布.②在应力轴倾伏角上,研究区域内的压应力轴和张应力轴倾伏角都比较小,即两轴均接近水平.③R值分布大体是在东南部相较于西北部大,结合当地地质背景分析得到,物质逃逸自西北向东南呈逐渐变缓的趋势.④利用反演得到的应力张量和应力状态计算墨江地震震源区的相对剪应力和相对正应力大小.由此推测,墨江地震恰好发生在相对剪切应力值和相对正应力正值最大的节面上.从而可以确定墨江地震的发震节面的基本参数:走向216.32°,倾角86.91°,滑动角0.27°,相对剪应力值0.9,相对正应力值0.3.本研究为此次墨江地震的发震背景和地震动力学研究提供了基础性资料.
2020 Vol. 63 (4): 1431-1443 [摘要] ( 93 )  HTMLNew  PDF (7324 KB)   ( 196 )
1444 王少坡, 罗纲, 史亚男, 解孟雨, 魏东平
鄂霍次克微板块东部俯冲带区域地震b值及应力场特征
古登堡-里克特震级-频度关系式中的b值与剪切应力(或偏应力)大小被认为存在着负相关的关系,因此b值常被用作估算区域应力大小的指标.本文利用1970-2018年鄂霍次克微板块东部俯冲带区域的地震目录,使用最大似然法对该区域的b值进行空间扫描,得到了该区域沿海沟走向不同区域及不同深度的b值分布,进而调查与分析其应力状态及地球动力学特征.结果显示不同俯冲区域的b值分布具有4个共同特征:1)地壳范围内的高b值特征,表明其剪切应力较低;2)俯冲板片与上覆板块耦合强烈的区域b值较低,表明该位置剪切应力较高;3)弧前区域b值较高,表明其剪切应力较低;4)海沟东侧的太平洋板块与软流层接触的区域b值较高,表明该位置剪切应力较低.上述这些b值分布结果及其剪切应力分布,是能够与俯冲带的地球动力学结构与特征相关联的.我们也发现在水平方向上,在浅部区域(0~40 km深度范围),勘察加地区的剪切应力相对于北日本地区和千岛地区更低;在更深的区域(40~80 km深度范围),千岛地区弧前区域的剪切应力较低.由本文俯冲带区域力平衡估算得到的俯冲接触面上的剪应力大小能够解释鄂霍次克微板块东部俯冲带不同接触界面上的b值大小及其分布差异.本文得到的日本海沟附近区域平均b值在大地震前后的时间变化揭示了该区域震间、震前和震后的应力演化过程.
2020 Vol. 63 (4): 1444-1458 [摘要] ( 114 )  HTMLNew  PDF (6542 KB)   ( 198 )
1459 何骁慧, 李涛, 吴传勇, 郑文俊, 张培震
基于区域地震波形的2017年新疆精河MS6.6地震破裂方向性及发震构造研究
2017年8月9日的新疆精河MS6.6地震是近年来天山北缘发生的最大地震,震中位于由多条逆冲断层组成的库松木契克断裂带内.由于震源较深、构造形变复杂、区域地震台站相对稀疏,仅根据震源机制解、余震分布和InSAR观测结果等难以直接判定发震构造.本文针对倾滑型地震发展了一种基于区域地震波形的破裂方向性测定方法,利用余震作为参考地震进行路径校正,根据主震和参考地震的波形时移差和Pn-Pg到时差分别确定主震在水平方向和深度方向的破裂尺度,进而推断同震破裂的延展方向和延伸尺度.本文在反演了主震的点源参数后,应用新发展的方法测定了地震的破裂方向性.点源反演结果显示,精河地震是一个发生在中地壳的高角度逆冲地震,矩震级约6.2,质心深度21 km,震源持续时间5.5 s,两个双力偶节面分别为102°/45°/106°(NP1)和259°/47°/74°(NP2).破裂方向性分析结果显示,地震的破裂面为南倾的NP1节面,地震沿着破裂起始点向西南方向、向下破裂,总破裂长度约11.5 km,其中,沿深度的破裂范围约7 km,沿水平的破裂范围约9 km,平均破裂速度约2.1 km·s-1.综合区域地质资料、卫星影像等判定本次地震的发震断层为精河南断层,地震可能只破裂了断层的下段(17~25 km),并未破出地表.
2020 Vol. 63 (4): 1459-1471 [摘要] ( 125 )  HTMLNew  PDF (7596 KB)   ( 222 )
1472 陈俊磊, 郑勇, 张路, 武振波, 侯爵, 郭桂红, 刘有山, 徐涛, 白志明
基于分频波形拟合方法的鲁甸MS6.5地震序列震源机制解研究
2014年鲁甸MS6.5地震造成了极大的人员伤亡和经济损失,其孕震机理和动力学成因为国内外学者广泛关注.由于目前的反演主要采用单一的反演方法进行处理,导致结果的不确定性较大,使得该地震的发震构造及孕震机理等问题仍存在较大争议.针对目前研究存在的不足,本文基于近震波形求解震源机制解的gCAP(general Cut And Paste)方法和全波形拟合方法,分别反演了鲁甸地震主震及其9次余震的震源机制解,以此评价近震数据反演震源机制解结果的可靠性与稳定性.结果表明数据方位角覆盖对gCAP解的稳定性有较大影响.针对全波形拟合方法反演过程中,低频信号稳定、高频信号解析度高的特点,采用0.01~0.05 Hz和0.01~0.2 Hz分频段波形拟合思路:在低频段剔除拟合差的数据,进一步在高频段进行高解析度波形拟合,从而获得主震可靠稳定的震源机制解.研究结果表明鲁甸地震主震倾角为76°~83°、滑动角为-157°~-164°,为一次高倾角走滑型地震.两种方法获得的余震震源机制解比较一致,验证了结果的可靠性.研究结果显示,鲁甸地震的高倾角破裂特征,会导致其能量释放快速且完整,这可能是导致鲁甸地震地面破坏加重及缺乏较大震级余震的主要原因.
2020 Vol. 63 (4): 1472-1483 [摘要] ( 89 )  HTMLNew  PDF (6011 KB)   ( 242 )
1484 张凯文, 陈棋福, 陈赟
接收函数揭示的兴蒙造山带西南部的地壳结构特征
针对构造演化历史甚为复杂的兴蒙造山带的地壳结构探测较为有限的问题,本研究利用2016-2018年布设在兴蒙造山带西南部的第3期NECsaids地震台阵和固定地震台及NECESSArray的流动台数据,采用时间域最大熵谱反褶积方法提取到研究区的24027条高质量P波接收函数,进而采用H-κ和共转换点(CCP)叠加方法以及分层剥离转换震相分析地壳各向异性的方法来辨识研究区的地壳结构特征.分析表明:研究区地壳各向异性整体呈近NW向和近EW向,与区域速度场和板块绝对运动方向一致,表明现今地壳结构主要受控于太平洋板块构造域;大兴安岭-太行山重力梯级带是明显的地壳结构差异过渡区,其西侧地壳厚度明显高于东侧且呈降低趋势,而平均波速比则呈现东西两侧盆地较高的分布特征;局部地区的高波速比和不同的各向异性特征则显示受到新生代火山和断裂活动的改造作用,二连盆地的厚地壳和复杂的各向异性特征则展现出古亚洲洋闭合及蒙古-鄂霍茨克和古太平洋等多期构造作用的可能影响.
2020 Vol. 63 (4): 1484-1504 [摘要] ( 83 )  HTMLNew  PDF (13723 KB)   ( 242 )
1505 顾勤平, 丁志峰, 康清清, 李大虎
郯庐断裂带中南段及邻区基于背景噪声的瑞利波群速度层析成像
本文收集了郯庐断裂带中南段及邻区省属和市县地震台网共261个宽频带地震台站2015年1月至2016年12月间的垂直向连续波形资料,利用长时间序列背景噪声互相关法提取台站对之间的经验格林函数,采用时频分析法提取瑞利面波混合路径频散曲线.通过质量控制和严格筛选后得到了15627条路径上的群速度频散曲线,重新构建了郯庐断裂带中南段及邻区瑞利波5~50 s、分辨率为0.75°×0.75°的群速度分布图像.分析研究了6个周期的群速度分布图像和3条不同方向的纵向周期剖面,这些图像揭示了郯庐断裂带中南段及邻区地壳上地幔速度结构具有横向分块和纵向成层的非均匀性特征.结果表明,短周期(6 s、10 s)的群速度分布与地表地质和构造特征密切相关.拥有较厚沉积层的苏北盆地、合肥盆地及河淮盆地等显示为低速,而基岩广泛出露的鲁西隆起、大别-苏鲁造山带、扬子克拉通及华南褶皱系则呈现出大面积的高速异常.随着周期的递增(15 s、20 s),群速度分布受地表地质构造的影响逐渐弱化.受地壳厚度和莫霍面附近的速度差异影响,大别和苏鲁地区在较长周期(25 s、30 s)群速度图上表现出相对较低的速度,这可能与这些地方Moho面埋藏较深有关.纵向剖面显示,苏鲁-大别造山带及其高压、超高压变质带不仅在浅地表具有基本相同的地形地貌和构造特征,地壳内也有着极为相似的Rayleigh波群速度分布特征.壳内群速度分布总体上表现为上凸下凹状,形状似一"哑铃".上地壳具有上凸下凹的形态、相比邻区具有较高的群速度值;中地壳低速;下地壳上凸下凹且埋藏较深,反映出具有陆陆碰撞造山的残留山根特征.苏鲁及大别两地自浅地表至上地幔具有相似的Rayleigh波群速度分布不仅为二者被左旋走滑的郯庐带平移错开提供了佐证资料,同时也为郯庐带的形成与演化提供了地震学依据.
2020 Vol. 63 (4): 1505-1522 [摘要] ( 162 )  HTMLNew  PDF (11639 KB)   ( 423 )
1523 黎雨晗, 黄海波, 丘学林, 杜峰, 龙根元, 张浩宇, 陈瀚, 王强
中沙海域的广角与多道地震探测
由于浅滩和暗礁广布,中沙海域(环礁区)长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪(OBS)数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100 km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25 km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础.
2020 Vol. 63 (4): 1523-1537 [摘要] ( 126 )  HTMLNew  PDF (13783 KB)   ( 337 )
1538 李小林, 张冬丽, 张培震, 李志刚, 胡立天, 郑文俊
多源探测数据揭示的南海东北部三维地壳结构特征
南海东北部洋陆转换带及其邻区复杂的地壳结构一直是南海岩石圈结构研究和深水油气勘探的热点.本研究基于覆盖南海东北部的119条地球物理探测数据(包括二维地震和OBS/OBH/ESP等剖面),采用已有OBS数据拟合的时-深关系进行转换,提取主要沉积地层界面和Moho面深度信息;参考区域深钻资料,利用离散平滑与克里金插值法对研究区的数据稀疏区进行插值,在此基础上建立了南海东北部三维地壳结构模型.结果显示:南海东北部的地壳拉伸减薄具有空间差异性.平面上,可以分为地壳轻微、中等和强烈减薄区(拉伸系数分别小于1.5、1.5~2.5之间和大于2.5);Moho面深度向SW向变浅,洋陆转换带宽度由东部的50 km变窄至西部的20 km;北部陆架区发育一系列NE走向的断陷,推测主要受到滨海断裂带的控制,南部陆坡深水区部分凹陷发育巨厚沉积层,可能是由于深水区大型正断层活动和南海扩张过程中陆壳向海掀斜的共同作用.垂向上,Moho面深度与沉积层底界表现为镜像关系,上地壳拉伸系数基本都大于下地壳;且东沙隆起及其邻区的下地壳下部发育高速层,其厚度以近东西向为轴向南北方向变薄.研究揭示的南海东北部三维地壳结构,特别是Moho面结构特征,是认识其深部动力过程和构造活动的重要依据,可为探讨南海洋盆的扩张和演化提供参考.
2020 Vol. 63 (4): 1538-1552 [摘要] ( 133 )  HTMLNew  PDF (6239 KB)   ( 307 )
1553 陈金牛, 毛学刚, 师永辉, 刘秀铭
闽西晚白垩世红层的古环境探究
中国东南地区白垩纪红层通常被认为是陆相红色碎屑沉积物,是河流湖泊相沉积,但其古环境存在争论.本文以闽西晚白垩世红层为研究对象,利用环境磁学、粒度、地球化学、古土壤分析等方法,选取连城(LC)和冠豸山(GZS)两个剖面,分析探讨红层的古环境.结果显示:(1)闽西红层主要以细的粉砂颗粒为主,黏土和砂含量较少,表现为粉砂和砂互层,夹有薄层细粒砂砾层;样品磁化率偏低,主要载磁矿物为硬磁性矿物赤铁矿.(2)闽西红层有较高的风化程度,是暖湿气候下的中等风化程度;轻重稀土元素分异明显,Ce元素富集,Eu元素相对亏损,与上地壳(UCC)的分配模式相似,表明沉积物经历了充分混合,物质为混合沉积产物.(3)闽西红层虽然发育了一定的古土壤,但是成壤程度不强,没有明显的古土壤粘化层(Bt)和钙积层(Bk).由此推断,闽西红层沉积物在沉积前已在源区经过相当程度的风化过程,之后经过混合动力搬运沉积在盆地,沉积后风化成壤弱.可见,红层本身并不能直接反映沉积区环境,需结合古土壤发育特征判断沉积环境特征和变化.(4)闽西晚白垩世红层表现为相对干旱半干旱的古环境,红层中主要的着色矿物赤铁矿主要形成于源区,反映了地表透水性良好的干燥氧化条件,而不是"水成"环境.本文可为白垩纪红层古环境研究提供新的思路.
2020 Vol. 63 (4): 1553-1568 [摘要] ( 100 )  HTMLNew  PDF (5050 KB)   ( 195 )
应用地球物理学
1569 刘国昌, 李超
基于多射线联合反演的速度无关叠前地震数据Q值估计
描述地震波衰减特征的品质因子Q对地震数据处理和油藏描述非常重要,在地震勘探领域,Q值一般通过垂直地震剖面(VSP)数据或地面地震数据得到.由于叠前地面地震数据具有复杂的射线路径且存在噪声、调谐干涉效应等影响,从叠前地震数据中准确估计Q值相对困难.本文以地震波射线传播为基础,根据同相轴局部斜率和射线参数的映射关系,将多射线波形频谱同时带入谱比法联合反演估计Q值,提出了基于多射线联合反演的速度无关叠前Q值估计方法.该方法通过局部斜率属性避开了速度对Q值估计的影响,局部斜率携带地震波传播的速度信息,具有相同局部斜率的地震反射波具有相同的传播射线参数.同相轴局部斜率是地震数据域的属性,而速度是模型域的参数,在估计Q值中采用数据域的属性参数可以直接应用于数据的联合反演,而不需要通过速度对其做进一步的转化,从而提高了Q值估计的精度.同时,本方法采用预测映射(predictive mapping)技术将非零炮检距反射信息映射到零炮检距处,从而获得零偏移距走时对应的Q值.模拟和实际算例验证了本文方法的有效性.
2020 Vol. 63 (4): 1569-1584 [摘要] ( 98 )  HTMLNew  PDF (6299 KB)   ( 198 )
1585 陈祥忠, 岳玉波, 王瑞兴, 刘俊成, 惠梦琳
基于局部倾斜叠加的快速射线束叠前时间偏移
宽方位高密度地震勘探可以有效的提高地震资料的空间分辨率和裂缝预测的精度,但地震道数的增加也大幅度提升了地震数据的处理成本.为提高海量地震数据偏移处理的计算效率,本文发展了一种快速射线束叠前时间偏移方法.该方法首先根据给定的射线束中心间隔将炮记录划分为一系列数据子集,然后利用倾斜叠加将数据子集分解为不同方向的平面波,最后根据射线束中心到地下成像点的双程走时和射线参数拾取相应的平面波振幅累加到成像点上.同Kirchhoff叠前时间偏移相比,本文方法不但保持了一致的成像精度,且由于仅需在稀疏的射线束中心位置进行成像累加运算,计算效率得到了大幅度的提升.文中所给出的模型和实际资料的测试结果验证了本文方法的正确性和有效性.
2020 Vol. 63 (4): 1585-1590 [摘要] ( 94 )  HTMLNew  PDF (1917 KB)   ( 226 )
1591 李健, 王晓明, 张英海, 王卫东, 商杰, 盖磊
基于深度卷积神经网络的地震震相拾取方法研究
地震震相拾取是地震数据自动处理的首要环节,包括了信号检测、到时估计和震相识别等过程,震相拾取的准确性直接影响到后续事件关联处理的性能,影响观测报告的质量.为了提高震相拾取的准确性,进而提高观测报告质量,本文采用深度卷积神经网络方法来解决震相拾取问题,构建了多任务卷积神经网络模型,设计了分类和回归的联合损失函数,定义了基于加权的分类损失函数,以三分量地震台站的波形数据作为输入,同时实现对震相的检测识别和到时的精确估计.利用美国南加州地震台网的200万条震相和噪声数据对模型进行训练、验证和测试,对于测试集中直达波P、S震相识别的查全率达到98%以上,到时估计的标准偏差分别为0.067 s,0.082 s.利用迁移学习和数据增强,将模型用于对我国东北地区台网的6个台站13000条数据的训练、验证和测试中,对该数据集P、S震相查全率分别达到91.21%、85.65%.基于迁移训练后的模型,设计了用于连续数据的震相拾取方法,利用连续的地震数据对该算法进行了实际应用测试,并与国家数据中心和中国地震局的观测报告进行比对,该方法的震相检测识别率平均可达84.5%,验证了该方法在实际应用中的有效性.本文所提出的方法展示了深度神经网络在地震震相拾取中的优异性能,为地震震相和事件的检测识别提供了新的思路.
2020 Vol. 63 (4): 1591-1606 [摘要] ( 204 )  HTMLNew  PDF (7177 KB)   ( 460 )
1607 吴国忱, 刘杰, 李青阳, 杨凌云
双变参数标量纵波方程正演模拟方法
常见弹性波动理论的建立是基于介质均匀这一基本假设,实际介质的非均匀性非常普遍.为研究连续介质中波的传播特征,本文从弹性力学中建立弹性波动方程的三个基本方程出发,考虑连续介质弹性参数的空变特征,建立非均匀介质的弹性波动方程,利用Alkhalifah声学近似思想建立位移表征的纵波波动方程,利用本征值问题求解方法建立标量波频率-波数域传播算子,从而建立描述纵波传播的标量波方程,其中波函数为纵波位移的散度,不同于均匀介质标量波方程的波函数为位移势.随后推导含PML边界波动方程差分格式并建立不同模型数值模拟进行数值试算,与均匀假设标量波方程和变密度方程对比证明本方法的准确性和稳定性.
2020 Vol. 63 (4): 1607-1621 [摘要] ( 97 )  HTMLNew  PDF (5811 KB)   ( 177 )
1622 林融冰, 曾祥方, 宋政宏, 徐善辉, 胡久鹏, 孙天为, 王宝善
分布式光纤声波传感系统在近地表成像中的应用Ⅱ:背景噪声成像
随着城市化的发展,城市地球物理日益成为地球物理研究的重要方向,地震成像是构建城市地下空间三维/四维图像的重要手段,但面临观测成本高的困难.近年来国际上新发展的分布式光纤声波传感器作为高密度地震观测系统已经在地震层析成像方面得到了应用,在提高成像分辨率的同时,又降低了观测成本.本研究使用国产分布式光纤声波传感器开展了观测实验,利用480 m埋地光缆记录了13 h背景噪声,计算得到噪声互相关函数,获得了高频Rayleigh面波信号.采用多道面波分析方法提取相速度频散曲线,其结果与传统检波器记录和主动源结果较为一致.采用遗传算法反演得到了研究区内二维S波速度剖面,获得了下方沉积物横向变化特征.通过本次实验,初步验证了国产设备开展地震背景噪声成像研究、构建地下浅层结构模型的可行性.
2020 Vol. 63 (4): 1622-1629 [摘要] ( 254 )  HTMLNew  PDF (3097 KB)   ( 437 )
1630 侯金欣, 谢凡, 任雅琼, 王宝善
利用模板匹配技术检测米尺度岩石断层黏滑实验中的声发射事件
声发射观测是岩石摩擦实验中研究强震孕育机制的重要观测手段之一.传统的声发射观测以触发记录为主,难以捕捉并提取微弱的声发射信号.近年来天然地震学中发展的模板匹配技术可以在连续波形记录中识别出微弱的事件,大大提升事件检测能力.本文发展了适用于多通道连续记录的声发射信号的模板匹配技术,并将该技术应用于分析米尺度岩石断层黏滑失稳过程.研究结果显示:模板匹配技术识别出的声发射数量约为传统方法识别的5倍,相对完备震级降低约0.3.临近失稳,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律增加的特征,且声发射事件聚集在失稳破裂起始点附近.失稳后,检测目录完备震级以上声发射率表现出幂律衰减,其中失稳后早期表现出较慢的衰减速度.另外,失稳后早期声发射事件表现出随对数时间沿断层迁移的趋势.最后,通过与天然地震学观测的结果对比表明,声发射模板匹配识别技术是研究大尺度岩石摩擦滑动失稳过程中前震和余震时空演化规律的有效手段,该技术助于在方法上为室内实验和野外观测进行融合研究提供思路.
2020 Vol. 63 (4): 1630-1641 [摘要] ( 105 )  HTMLNew  PDF (3379 KB)   ( 391 )
1642 印林杰, 印兴耀, 宗兆云, 陈本池, 陈祖庆
基于微纳米孔隙理论的页岩气储层岩石物理建模方法
页岩储层由于其复杂的构造和孔隙特征,目前一般的岩石物理模型无法对其进行精确描述.微纳米孔隙作为页岩气主要的储集空间,对页岩整体弹性参数有较大影响.干酪根作为页岩中重要的有机质矿物,在页岩中的赋存状态随成熟度不同而变化,同时干酪根也是纳米级孔隙的主要发育场所.目前常规的岩石物理建模方法没有体现微纳米孔隙的作用,同时较少考虑不同成熟度下干酪根对页岩储层弹性性质的影响.本文采用一种微纳米孔隙理论描述页岩微纳米孔隙特性,考虑微纳米孔隙和不同成熟度下干酪根的赋存状态,应用上述微纳米孔隙模型、各向异性SCA-DEM模型、各向异性Eshelby-Cheng模型和Brown-Korringa固体替换方程等建立一种新的页岩储层岩石物理模型.利用中国西南某工区页岩气井对该模型进行验证,模型预测的横波速度与测井速度拟合较好.结果表明不同干酪根成熟度的页岩岩石物理建模结果具有一定的差异,据此可大致区分该工区井的干酪根成熟度;最后对微纳米孔参数进行正演分析,结果反映了页岩的纵横波速度随微纳米孔隙参数的变化趋势.
2020 Vol. 63 (4): 1642-1653 [摘要] ( 167 )  HTMLNew  PDF (5036 KB)   ( 323 )
1654 韩学辉, 聂俊光, 郭俊鑫, 毛新军, 罗兴平, 王振林, 张浩, 刘红林, 王洪亮, 江佳洋, 李昊, 李靖
泥质砂岩中接触胶结泥质定量估算及对砂岩弹性的影响
在泥质砂岩的岩石物理建模中,明确泥质砂岩中泥质胶结物的接触类型及其含量对正确认识泥质的胶结作用对泥质砂岩声速的影响以及合理地建立岩石物理模型至关重要.现阶段,尚未有实验室定量估算胶结泥质的方法,导致应用胶结砂岩理论模型预测胶结砂岩地层的声速时往往由于胶结物含量被高估从而导致预测声速结果偏高.本文通过观察铸体薄片中泥质与颗粒之间的接触关系和相对分布提出了一种区分胶结泥质和分散泥质的方法:与两个或两个以上颗粒接触的连续分布的泥质为胶结泥质;与一个颗粒接触或者不与颗粒接触的泥质为分散泥质.基于这一准则,本文基于像素拾取法估算了人造泥质砂岩的胶结泥质含量,并将胶结泥质含量作为胶结砂岩模型的输入参数优化CCT模型.对比原始模型,本文方法声速误差下降了20%,预测准确度显著提高.本文方法适用于弱胶结地层的岩石物理建模,能够准确的预测声速以结合地震和测井资料识别有利储层,定量评价储层参数.
2020 Vol. 63 (4): 1654-1662 [摘要] ( 90 )  HTMLNew  PDF (2752 KB)   ( 187 )
1663 鲁宝亮, 马涛, 熊盛青, 王万银
基于重磁异常相关分析的场源位置及属性识别方法
针对传统的重磁对应分析在场源区域外趋于高相关度的缺点,本文提出了一种基于相关系数和垂向导数的重磁场源位置及属性识别方法,给出了一个新的重磁场源平面位置及属性判别参数(GMCP),该参数能够有效地缩小重磁场源的识别范围.判别参数GMCP值非零分布范围反映了场源的规模.GMCP值的正负反映了场源属性,当GMCP大于零时为正相关,代表了该区域存在高磁高密度或低磁低密度的重磁同源地质体;当GMCP小于零时为负相关,代表了该区域存在高磁低密度或低磁高密度的重磁同源地质体;GMCP趋于零,则表示无重磁同源地质体.两组不同干扰水平的同源复杂组合模型实验、两组不同源组合模型试验以及南海中央海盆实际重磁数据处理结果均验证了该重磁场源位置及属性识别方法的正确性和有效性.
2020 Vol. 63 (4): 1663-1674 [摘要] ( 116 )  HTMLNew  PDF (9229 KB)   ( 261 )
1675 解滔, 卢军
含裂隙介质中的视电阻率各向异性变化
我国50多年的视电阻率连续观测结果表明,大地震前近震中区域的视电阻率呈现出与主压应力方位有关的各向异性变化,即:垂直于主压应力方向观测的变化幅度最大,平行方向最小或不明显,斜交方向介于二者之间.目前我国定点台站视电阻率观测的探测范围主要在浅层沉积层以内,通常含有较多的含水裂隙.本文将地下岩土介质简化为由固体基质和含流体/气体裂隙组成的固液气三相介质,且基质、流体和气体具有标量形式的电阻率,推导出了包含基质和流体电阻率、裂隙率、饱和度和裂隙面积率因子的电阻率张量表达式.以裂隙的扩展/闭合表示应力作用下裂隙的变化,得到了电阻率随裂隙变化的微分形式,电阻率变化对裂隙体积变化放大系数的表达式和裂隙横向变化对纵向电阻率影响的横向权系数的表达式.在此基础上得到了介质电阻率和视电阻率的各向异性变化特征:对于含水裂隙介质,无论裂隙如何变化,均是最小主轴方向电阻率的变化幅度大于其他方向;对于含水孔隙介质,沿孔隙主要变化方向的主轴电阻率变化幅度大于其他方向.对于各向异性变化,视电阻率和介质电阻率存在π/2的方向差异.相较于含水岩石,无水岩石介质电阻率的各向异性变化不显著.本文提出的电阻率表达式可以对实验室和野外实际观测的许多结果做出合理的解释.
2020 Vol. 63 (4): 1675-1694 [摘要] ( 108 )  HTMLNew  PDF (4932 KB)   ( 254 )
1695 时鹏, 关威, 王军
饱和岩石的动态渗透率和动电耦合系数解析式
动态渗透率和动电耦合系数是描述岩石中渗流波动和弹性-电磁耦合波效应的重要参数.本文基于毛细管束模型,提出了流体饱和孔隙介质的动态渗透率和动电耦合系数的解析表达式和简化表达式,并通过与前人近似式结果的对比,分析了不同表达式的合理性和适用性.在此基础上,理论分析了孔隙几何形状和孔径分布对渗透率和动电耦合系数的频率响应以及井孔震电耦合波场的影响.研究结果表明:当认为孔道均匀且达西渗透率、孔隙度和弯曲度恒定时,孔隙几何形状的影响很小,可以忽略,而前人的近似式高估了孔隙几何形状的影响;孔径分布的影响显著,随着孔径分布的增大,渗透率的临界频率显著减小,动电耦合系数的临界频率显著增加,震电测井的斯通利波及其伴随电场幅度显著增大.
2020 Vol. 63 (4): 1695-1704 [摘要] ( 84 )  HTMLNew  PDF (2812 KB)   ( 168 )
1705 李雨生, 李宁, 武宏亮, 王克文, 冯周, 刘鹏
逆时偏移在声反射成像测井中的应用方法研究
声反射成像测井中常用的基于射线理论的Kirchhoff积分偏移算法和基于单程波理论的F-K偏移算法均可实现井旁缝洞反射体的快速偏移成像,但其仅适用于地层垂向变化较弱的速度场和高陡角裂缝的偏移成像,无法实现低角度反射体的准确偏移归位,产生偏移假象误导测井解释.逆时偏移基于全波动方程,可适应强垂向变化速度场,实现近似水平反射体的偏移成像.本文详细分析了将逆时偏移应用于声反射成像测井时存在的数据准备、时间采样间隔匹配和成像条件改进等若干问题,通过设置多组理论模型来说明算法对井旁不同反射体的识别能力.模拟资料和实际资料处理结果证实,较F-K偏移算法,逆时偏移算法成像精度更高、收敛性更好,可有效实现近似水平构造偏移归位.改进的归一化互相关成像条件可解决深部地层的远井壁成像衰减问题,降低测井解释的多解性.逆时偏移将成为声反射成像测井高精度偏移技术的发展方向.
2020 Vol. 63 (4): 1705-1714 [摘要] ( 96 )  HTMLNew  PDF (15638 KB)   ( 192 )
1715 王磊, 范宜仁, 操应长, 邓少贵
大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料实时反演方法
水平井钻进过程中,地层边界的准确预测对地质导向决策至关重要.但水平井测井环境复杂,随钻方位电磁波测井响应不直观,储层性质、地层界面等信息的精确、定量评价困难.本文提出了一种适用于大斜度井/水平井随钻方位电磁波测井资料的电阻率及地层界面信息的实时提取方法.该方法主要基于以下几个技术:(1)引入滑动开窗策略将高维随钻方位电磁波测井资料的反演问题转化为多个连续窗口的一维反演问题;(2)对反演参数进行多初值初始化,结合正则化Levenberg-Marquardt算法保证解的全局最优性;(3)充分利用随钻方位电磁波测井多种探测深度信息,采用分级反演策略提高反演速度.数值和实测资料反演结果表明:降维反演方法可实现对地层界面的实时、准确提取,且适用于多数复杂地层结构和任意井眼轨迹;利用浅探测地质信号可实现随钻方位电磁波测井资料的分级反演,最终反演速度可提升10倍以上.
2020 Vol. 63 (4): 1715-1724 [摘要] ( 127 )  HTMLNew  PDF (2977 KB)   ( 212 )
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