深层地震

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四川盆地超深地震大剖面勘探及深部地质结构研究

四川盆地超深地震大剖面勘探及深部地质结构研究

复杂油气藏Complex Hydrocarbon Reservoirs第14卷第1期2021年3月doi:ki.fzyqc.2021.01.002四川盆地超深地震大剖面勘探及深部地质结构研究胡峰1,梁顺军I,张晓斌打彭业君2,杨智超1,龙思萍2,王中海2(1.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西南物探分公司,四川成都500643;2.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西南物探研究院,四川成都500643)摘要:为了研究四川盆地中部地震诱发因素,了解沉积盖层到莫霍界面的地震反射信息,近年来部署了2018GJ和2009HN 两条超深地震大剖面勘探测线,获得了沉积盖层、岩石圈及莫霍界面的深部地震信息,全景式地再现了四川盆地中部岩石圈结构具明显的3大界面(基地、康拉德界面、莫霍面),4大层系(沉积盖层、上地壳和下地壳、上地幔),对四川盆地深部地质结构,特别是康纳德界面及莫霍界面地质特征有了新的初步认识,为研究四川盆地中部地壳结构和地震诱发因素提供了可靠的基础资料。

关键词:超深地震大剖面;天然地震;沉积盖层;莫霍界面;康拉德界面;四川盆地中部中图分类号:P631文献标志码:AUltra-deep layers seismic profile exploration and study on deep geologicalstructure in Sichuan BasinHU Feng1,LIANG Shunjun1,ZHANG Xiaobin1,PENG Yejun2,YANG Zhichao1,LONG Siping2,WANG Zhonghai2(1.BGP Southwest Geophysical Company,CNPC,Chengdu500643,China;2.Southwest Geophysical Exploration Research Institute ofBGP,CNPC,Chengdu500643,China)Abstract:In order to study the seismic inducing factors in the central Sichuan Basin and understand the seismic reflection information from sedimentary caprocks to the Moho interface,two ultra-deep seismic profiles of2018GJ and2009HN have been deployed in recent years,and the deep seismic information of sedimentary caprock,lithosphere and Moho interface has been obtained.A panoramic view of the lithospheric structure in the central Sichuan Basin has three distinct interfaces(base,Conrad interface and Moho discontinuity)and four major strata(i.e.sedimentary caprock,upper and lower crust,and upper mantle).A new preliminary understanding of the deep geological structure of the Sichuan Basin,especially the geological characteristics of the Conrad interface and Moho interface,has provide reliable basic data for the study of the crustal structure and earthquake inducing factors in the central Sichuan Basin.Key words:ultra-deep layers seismic profile;natural earthquake;sedimentary cove;Moho interface;Conrad interface;central Sichuan Basin早期的调查四川盆地基底-莫霍界面地质构造、地层结构,常用勘探成本低的天然地震和非地震(电法、磁力及重力)勘探,因其精度低,只能宏观反映基底或莫霍界面的起伏形态和深度,不能满足深入研究的需求IT〕。

江苏低信噪比地区深层地震资料处理方法研究

江苏低信噪比地区深层地震资料处理方法研究
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滤 波前 ( a ) 和 滤 波 后 ( b ) 的叠 加 剖 面

6

刘 建 芳等

江 苏 低 信 噪 比地 区 深 层 地 震 资料 处 理 方 法 研 究
585
匀情 况
2

能量 补偿

地表


深 层 有 效 信 息 使 深 层 成 像 质 量 得 到提 高 ( 图 l b )

地震基本知识

地震基本知识

公众应加强地震科普宣传, 提高地震应急意识和知识, 以便在地震发生时能够采取 正确的应急措施
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THANKS !
67 LOREM
地震的震源深度是指震源相对地表 的垂直距离,不同深度的地震对地 表产生的影响也会有所不同。浅层 地震震源深度一般小于70千米,深 层地震震源深度则大于70千米
10 LOREM
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地震的破坏力
地震的破坏力
地震产生的破坏力主要取决于地震的震 级、震源深度和距离震中的远近。强震 能够导致房屋倒塌、地面裂缝、地震海 啸、滑坡等灾害。此外,地震还会引发 破坏性的余震,对救援工作造成困难
z
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地震预警系统
地震预警系统
地震预警系统是通过监测地震发生前的地震波 传播速度来判断地震发生的可能性,从而提前
几秒到几十秒的时间进行预警
预警系统可以用于警示人们采取避险措施、停 止危险操作,并为紧急救援提供宝贵的时间
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地震应急措施
地震应急措施
在地震发生时,采取正确的应急措施可以降 低伤亡和财产损失。以下是一些常见的地震 应急措施
在室内时:迅速找到安全位置,如桌子 下、墙角等,保护头部
避免在室内逃生时使用电梯:选择楼梯 在室外时:远离建筑物、高大树木和电 线杆
避免靠近山坡、河岸等可能发生滑坡或 洪水的地方
注意避免和错过交通道路上的潜在危险
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地震的防范和减灾
地震的防范和减灾
地震预防和减灾是保护生命和财产安全的重要措施。一些常见的地震防范和减灾措施包括
地震基本知识
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目录
CONTENTS
1 什么是地震?
2 地震的分类
3 地震震级和震源深度
4 地震的破坏力

地震是怎么发生的

地震是怎么发生的

地震是怎么发生的地震是一种自然灾害,它有很多原因,有很多形式,今天我们将介绍地震是如何发生的:一、地表构造特性地表可分为地壳和海洋底部,地震活动取决于地表构造特性,比如深海大陆架,断层,节理带等。

1、海洋大陆架的移动当海洋大陆架活动时,会造成地壳滑动,由于质量不均衡无法完全滑动,因此地壳受到部分挤压而发生剧烈的抖动,从而产生地震。

2、断层的塌陷断层是地壳上的强度变化边界,当断层出现滑动或折叠变形时,会导致地壳剧烈震动,最终引发地震。

3、节理带活动节理带是大陆内部构造特征,一旦活动,就会加速地壳的剧烈震动,推动了地震发生。

二、地下温度特性也就是说,地下的温度升高也会导致地壳的温度升高,在温度高的地方,土壤变得松动,从而发生长距离的地震。

1、地层发生热引起地震地下地层会经历热释放,这些热释放会造成火山,也会产生折叠滑动,这种变形会激发地震。

2、地下湖泊发生地震地下湖泊是地下水体,当这些水体受到沉积物压力,尤其是冰川释放水体时,会产生地震。

三、地壳内部运动原理地壳是地球的外壳,它经常处于变化之中,能够把深海的热能转化为地壳的变形,从而产生地震活动。

1、深层地震当深海放射出热能时,火山岩状物质会被加热,导致深层地壳发生收缩,最终产生地震。

2、表层背张力表层背张力又称为构造张力,它能把相邻地层的能量传递,当能量受到断层的阻挠时,经过背张力的推动,地壳会出现收缩和拉伸,造成地震活动。

3、构造应力构造应力是地震活动的有效因素,当构造应力改变时,地壳结构会发生改变,从而引发地震活动。

总而言之,地震是构造性活动,是神秘力量的表现,而且很多地震都是不可预知的,所以我们应该最大限度降低地震带来的危险,提高人们的逃生能力以应对地震。

深层地震勘探技术在活断层探测中的应用

深层地震勘探技术在活断层探测中的应用
g i to . nP o e dn h e o d Itr ai n o fr n e o n g me t rd meh d I : rc e ig o T eS c n ne n t a C ne e c n Ma a e n f ol
S in ead E gn eigMa ae n JUK: r cd mi no 2 0 :9 — ce c n niern ngme t[. ] Wol A a e cU in,0 8 5 4 d
科技信息
0科教前沿O
S I N E E H O O Y N O MA I N CE C &T C N L G F R T O I
2Байду номын сангаас年 02
第3 期
D M 法土方 计算 以外 业所 采集 的测 量数 据为 基础 .通 过建 立 T D M模 型 . T 然后通过生成三 角网( 即相邻的三个点 连成互不重叠 的三 角形 ) 计算每一个 三棱锥 的挖填方量 . 后累计得 到指定范 围内填 来 最 方 和挖 方的土方量 。 c s . 的 D M土方计算方法共有 三种 . as 0 7 T 一是 由坐标数据文 件计 算. 二是依照 图上高 程点进行 计算 , 第三是 依照 图上 的三角 网进 行计 算 前 两种算 法包含 重新 建立三角网的过程 , 第三种方法则是 直接采 用图上已有 的三角网 () 1 根据坐标数 据计算 : 首先用闭合 的复合线 圈定所 要计算 土方 的区域 . 然后用 鼠标操作 “ 工程应用 \ T 法土方计算 \ DM 根据 坐标文 件”根 据提示 在图上选取计 算区域“ . 边界线” 导入计算 区域 的坐标数 . 据. 这时会 弹出土方计 算参数设置对话框 . 填入“ 平场标高 ” 边界采 和“ 样间距 ” 按确定即可得到土方计算结果 如果计算 区域需 要进行边坡 的处 理 . 那么还 可以在参数设 置里面进行 “ 边坡设置 ”平场高程 高于 . 地面高程则设 置为向下放坡 , 反之 , 则为向上放坡 。在计算结 束后 , 会 在操作者指定的位置绘制一个“ 计算结果表格” () 2 根据图上高程点计算 : 此方法首先是按数据文 件展绘高程点 , 然后用闭合 的复 合线圈定所要 计算土 方的区域 . 然后 用 鼠标 操作“ 工 程应用 \ T D M法土方计算 \ 根据 图上高程点 ”根据 电脑 的提示 进行后 . 面的操作 . 操作与“ 根据坐标数据计算” 相同 () 3 根据 图上的三 角网计算 : 在计 算区域先建 立 D M模 型 , T 生成 三角 网. 然后 根据地形 的实际情况 . 对既有 的三角 网进行 必要 的添加 和删除 . 使结果更 接近实际地形 . 最后 用鼠标操作“ 工程应用 \T D M法 土方计算 \ 根据 图上三角 网” 根据电脑 的提示 , , 输入平 场标高 , 选取 计算所需的所有三角形按 回车键 即得计算结果 () 4 两期 间土方计算 : 两期 间土 方计算指 的是 对同一 区域 进行 了 两期测量 . 利用 两次观测得 到的高程数 据建模后 叠加 . 计算 出该 区域 两期之中的土方变化情况 . 此方法 比较适合两次观测 时该 区域都是不 规则表面的情况 计算时 . 首先对计算区域前后两 次的地形生成不 同 的三 角网文件 . 然后 用 “ 工程应用 \ T D M法土方 计算 \ 计算两期 间土

地震层序划分和对比

地震层序划分和对比
由两个或两个以上同相轴构成旳具有较强振幅较连 续旳反射往往称之为波组。可相应于岩石 地层单元旳 组、段、亚段等。
4.波系
由两个或两个以上类似波组(类似地震相特点)旳反射 波称波系,往往形成于类似构造背景旳 同一构造期内。 可相应于岩石地层单位旳群、统、系等,迅速堆积条 件下旳也可相应于地层 组或段。
1.同相轴: 来自同一界面旳反射波相同峰值(波峰或波谷)相位旳连线与相应
旳 反射界面旳形态相同,于是在变面积统计中,代表相同极值相 位旳梯形斑块,就自然排成一 条条光滑旳线条.同相轴一般指波峰, 但波谷也算。 有三方面地质意义: (1)当反射界面下部地层单层厚度不小于1/4地震波波长λ(一般为3040m ±),一种同相轴可看成相应于一种反射界面(该岩层旳顶面), 此时称单波。 (2)当为薄互层地层时,一种同相轴则为许多反射界面旳复合体,此
• 区别层位标 定与时深转换两个概念。 • 分析地震资料划分对比地层旳优缺陷。
1. 李正文,赵志超等主编.地震勘探资料解释, 地质出版社出版,1990年。
2. 韩文功.用合成地震统计提升地质层位旳解释 精度,石油物探,1993,32(3):21-30。
3. 蒲仁海.地震地层旳等时特征,地层学杂志, 1996(2)。
4.等时旳相对性
等时性受地震资料分辩率和研究对象规模旳限制
• 高分辩率剖面上,薄层可等时对比。但一样旳薄 层在低频剖面则无法等时对比。
• 常规地震剖面上不小于30-50m(一种同相轴)厚度 旳地层可用地震资料实现等时对比。不不小于 这 一规模无法等时对比。正如交错层理中旳层系界 面相当于细层是穿时旳,层面相当于层系 面又是 穿时旳一样。
(2)这个波阻抗差面必须是连续、光滑、平整旳。因为岩石 地层单元是一种想象推测旳井间 、露头间旳界面,在前积 带或上超带并不一定平整、光滑和连续,所以满足不了这 一条件。

地震震级与震源深度

地震震级与震源深度

地震震级与震源深度地震活动是地球内部能量释放的结果,它在地球表面会引发震动和地壳变动。

地震的震级和震源深度是评估地震强度和危害程度的两个重要参数。

本文将深入探讨地震震级与震源深度之间的关系,并分析它们对地震危害的影响。

一、地震震级的定义和计算方法地震震级是用于描述地震强度大小的参数,通常用里氏震级(简称“震级”)来衡量。

震级是根据地震的振幅、波形和震源距离等数据计算得出的。

里氏震级以10为底的对数尺度,每增加一个单位震级,地震的能量释放强度增加10倍,震级的数值越大,地震的破坏力越强。

二、震级与震源深度的关系地震的震源深度是指地震发生的地下深度。

震源深度与震级之间存在一定的相关性。

一般来说,浅源地震的破坏力较强,而深源地震相对较弱。

这是由于震源深度不同,地震能量传播路径和幅度变化不同所致。

浅源地震常常发生在地壳的浅部,震源深度一般在0-70公里之间。

这种地震能量释放在短距离内迅速传播,地震波传播路径较短,表现为地面的瞬时剪切破坏和振动强烈。

同时,浅源地震容易引发地表破裂、地面液化等现象,给人类造成严重的经济损失和人员伤亡。

相比之下,深源地震的震源深度一般在70公里以下,有些深源地震的震源甚至超过了700公里。

深源地震释放的地震能量在传播过程中经过深层地球结构的吸收和衰减,波动传播路径相对较长,震感在地表表现为弱震,破坏力较弱。

由于震源深度较大,地震在传播过程中地幔的吸收作用会减弱地震波的强度。

因此,深源地震对于地表的破坏程度相对较小。

三、震级与震源深度的影响因素地震震级和震源深度不仅与地震本身的特点有关,还受到其他地质因素的影响。

1. 断层性质:地震震级与断层性质之间存在关联。

断层性质包括断层类型、断层倾角等。

不同类型的断层在发生地震时释放的能量不同,因此震级也会有所差异。

2. 岩性和地质构造:不同岩性和地质构造条件下地震震级和震源深度也会有所变化。

例如,岩石的强度和密度不同,它们在地震能量传播过程中的响应也会有所差异,从而影响震级和震源深度。

深海地震探测技术

深海地震探测技术

浅析海洋深部高分辨率地震勘探技术摘要:从国内外海洋油气资源的勘探开发来看,海洋深部地震勘探技术是海洋探测和油气勘探的一种支柱技术 ,也是获取海洋环境、资源、能源、权益信息的重要技术手段。

文中阐述了海上深部高分辨率地震勘探数据采集和处理方面的若干关键技术。

文中列举的若干重点技术 ,特别是在采集处理方面的相关问题也是国际上研究的重点和难点。

发展海上中深部地震勘探技术,可以提高我国海上油气资源勘探和地质调查的整体水平 ,增加国际上的竞争实力。

关键词:海洋深部;油气资源;地震勘探;数据采集;数据处理引言:我国有近 300万 km2的管辖海域,50年来,特别是一期海洋 863 计划实施以来,我国海洋地质调查和资源勘探水平有了长足进步,取得了许多有意义的成果。

基于海洋能源、环境、国家权益,本文结合国内外有关文献资料,围绕海洋区域构造与物质环境、基础地质调查,特别是我国海洋油气资源勘探现状及发展趋势 ,提出了发展我国海洋深部地震勘探技术的认识和观点。

发展这一技术,会使我国海洋地震探测和资源勘探技术整体性、系统性臻于完善,有力促进我国海洋探测和资源勘探整体技术水平的提高。

海洋深部地震勘探技术同常规海洋地震勘探技术是有区别的 ,有其自身的特殊性。

文中提出了海洋深部地震勘探的主要技术要求 ,叙述了主要研究内容和关键问题。

1 海洋深部高分辨率地震勘探技术研究意义深部地震勘探中的“深部”定位是一个“相对的动态”概念。

我国海上主要沉积盆地厚度一般为4000~6000 m ,盆地沉积基底最厚可达8000~12000 m 。

鉴于上述情况及阶段性的发展需要,目前海洋深部地震勘探技术现状是穿透能力一般为4000~6000 m(大约3.5s)的海上地震资料采集、处理、解释技术。

实现勘探盆地目标是区域沉积底界面反射同相轴在时空位置正确前提下能够辨认, 较为清楚或清楚。

发展海洋深部地震勘探技术主要有两个目的:(1)带动并促进我国海洋基础地质调查与研究事业的发展。

地震震源深度变化

地震震源深度变化

地震震源深度变化地震震源深度变化地震是地球上一种自然现象,它是由地壳板块之间的运动引起的,常常给人们带来巨大的破坏和伤害。

地震的发生与其震源深度密切相关,这一因素在地震研究中占据着重要地位。

本文将探讨地震震源深度的变化,以及这种变化对地震的影响。

I. 地震震源深度概述地震的震源深度是指地震发生时地下的位置,通常以千米为单位来衡量。

根据震源深度,地震可以分为浅源地震、中源地震和深源地震。

浅源地震通常发生在地壳的表层,深度不超过70千米。

中源地震的震源深度介于70千米到300千米之间,而深源地震则发生在地下300千米以上的地层。

II. 震源深度变化的原因地震的震源深度受多种因素的影响,其中最主要的原因之一是地壳板块的运动。

地球的地壳被分为多个板块,它们相互作用、碰撞和分离,导致了地壳的应力积累和释放。

这种应力的积累会使地震的震源深度发生变化。

例如,在板块边界处,板块相互挤压,使地震震源深度较浅。

而在板块下沉的区域,地震震源深度较深,因为地壳板块被迫下沉到更深的地层。

此外,地壳中的地热活动也会影响地震的震源深度。

地热活动导致了地幔岩石的熔化和上升,这可能引起深源地震。

当地幔岩浆上升到地壳底部时,它们可能在那里冷却和固化,释放大量的能量,引发地震。

III. 浅源地震的特点浅源地震通常发生在地壳板块的边界附近,它们的震源深度不超过70千米。

这类地震的特点包括:1. 高能量释放:浅源地震通常释放大量的地震能量,因为地壳板块在边界处产生大量的应力积累。

2. 震感强烈:由于震源深度较浅,浅源地震的地表震感通常更加强烈,给人们带来更大的破坏。

3. 较短的震源时程:浅源地震的震源时程通常较短,能量迅速释放,造成的地震波传播速度更快。

IV. 深源地震的特点深源地震发生在地下深度超过300千米的地层,它们具有独特的特点:1. 较低的能量释放:深源地震的释放能量较低,因为地下深层的应力相对较小。

2. 较远的震感范围:由于地震波需要穿过更多的地层传播,深源地震的震感范围较广,但地表震感通常较弱。

地震监测技术的现状和发展趋势

地震监测技术的现状和发展趋势

地震监测技术的现状和发展趋势地震是地球上最常发生的自然灾害之一。

它造成的破坏性极大,不仅给人们的生命财产带来了巨大损失,而且还给人们带来了心理上的创伤。

早期的地震研究依靠的是人的感觉和自然现象,而随着科技的不断进步与发展,地震监测技术也得以不断提高,对于预防地震和减少地震造成的伤害有着非常重要的意义。

一、地震监测技术现状当前,地震监测技术主要包括地震震源机制研究、地震震源参数反演、地震前兆和预警、地震波形分析等。

其中,地震波形分析是一种比较常见的技术,可以采用多种设备来监测地震,如地震仪、加速度计、应变计和GPS等。

(一)地震仪地震仪是一种能够监测地震波传播情况的设备,它的原理是通过测量地面的振动来记录地震波的振动情况。

地震仪的准确性与精度取决于它的灵敏度和测量范围。

地震仪可以有效地记录并解析地震波的传播路径、振幅、频率等参数,为地震震源参数反演和地震前兆预警等提供了重要数据。

(二)加速度计加速度计也是一种测量地震振动的设备,它可以用来测量地面振动的加速度,是地震力学研究中不可或缺的设备之一。

加速度计的精度可以达到0.001g,可以测量从微小震动到大地震的振动情况。

(三)GPSGPS技术可以监测地壳变形,通过测算地壳形变率和位移量来预测地震。

GPS技术主要是通过测量卫星信号与地面接收器之间的传播时间差异来确定位置坐标,可以用来监测地壳变形情况。

二、地震监测技术的发展趋势人们对地震的认识和了解已经发展到了一个非常高的水平,不仅可以预测地震,还可以通过各种技术手段来监测地震的震源机制、波形、前兆等。

然而,对于地震的深层参数和地震后果的预测仍有很大的不确定性和局限性。

(一)深层地震参数反演当前,深层地震参数研究仍存在一定的挑战和困难。

地震震源的机制和地震发生的深度等都是需要通过深入研究才能够获得的。

未来的发展方向应当是加强人工智能技术的应用,通过高精度计算来反演地震地下过程中的各种参数。

(二)地震前兆预警地震前兆预警是未来地震监测技术的发展方向之一。

地震震级与震源深度的关系

地震震级与震源深度的关系

地震震级与震源深度的关系地震是地球上常见的自然现象,它对人类社会和自然环境造成了巨大的影响。

地震的震级和震源深度是评估地震震荡强度和分析地震成因的重要参数。

本文将探讨地震震级与震源深度之间的关系。

地震震级是衡量地震能量释放大小的指标。

通常使用里氏震级(Richter scale)或面波震级(Moment magnitude scale)来评估地震的震级大小。

里氏震级是以地震波振幅为基础的对数尺度,面波震级则是通过振幅和地震矩(地震破裂累积的能量)计算的。

震级越高,代表地震释放的能量越大,地震震荡的强度也越强。

而地震震源深度是指地震发生的位置距离地球表面的深度。

地震震源深度的测定通常利用地震波的传播速度和到达时间来推断。

地震震源深度的测定对于了解地震的发生机制和地壳运动十分重要。

震源深度的范围可以从几千米到几百千米不等。

地震震级与震源深度之间存在一定的关系,尽管这种关系并不是绝对确定的。

一般来说,相同的地震震级下,浅层地震(震源深度小于70千米)的强度会比深层地震(震源深度大于70千米)更加明显。

这是因为地震震源深度越浅,地震波能够更容易传播到地球表面,对地面造成的震感也更为强烈。

另外,浅层地震由于震源深度较浅,地震波能够更容易传播到地球表面,地震波能量的损失较小,因此在短距离内感受到的强度更高。

而深层地震则会在传播过程中发生能量的耗散和散射,导致地震波能量减弱,因此在远离震中较远的地区地震震感会减弱。

此外,在地震活动的过程中,随着地震波传播距离的增加,地震震级对于在远离震中的区域的地震影响逐渐减弱,从而与震源深度的关系也会有所变化。

通常来说,对于远离震中的地区,地震震级的影响较小,因而震源深度的影响相对较大。

总的来说,地震震级和震源深度之间存在一定的关系,但需要注意的是,地震活动是一个复杂的过程,受到多种因素的综合影响。

因此,在分析地震震级与震源深度之间的关系时,还需要考虑其他因素,如构造类型、应力状态等。

【说明文】地震

【说明文】地震

【说明文】地震地震是指地球上地壳发生剧烈震动的自然现象。

地震的发生是由于地壳板块在地球内部的运动引起的。

地壳板块是地球表面的分块,它们相互碰撞、滑动和分离,这些运动引起了地震。

地震可以分为两种类型:浅层地震和深层地震。

浅层地震发生在地壳板块的边界附近,深度通常不超过70公里。

深层地震发生在地壳板块的边界以下,深度可以超过300公里。

浅层地震通常比深层地震更强烈,因为它们发生在距离地表较近的地方。

地震的强度是用震级来衡量的。

震级是一个用来描述地震能量的数字。

它是在地震发生时记录的地震波的振幅大小的对数。

通常使用的震级是里氏震级,它以地震波的振幅为基础。

里氏震级被用来表示地震的能量释放程度,震级越高,地震的破坏力越大。

地震会引起巨大的破坏和人员伤亡。

当地震发生时,地壳的震动会导致房屋倒塌、道路崩塌、桥梁断裂等灾难性后果。

地震还可能引发火灾、洪水和海啸等次生灾害。

地震成为了人类社会面临的严重威胁之一。

科学家和工程师们一直在研究如何减轻地震的破坏力。

他们发现了一些方法来增强建筑物的抗震性能。

在建筑物的设计和建设中使用抗震材料和技术,可以有效地减少地震对建筑物的影响。

教育公众有关地震的知识和应对方法也是减轻地震灾害的重要措施。

应对地震的关键是提前准备。

人们应该在家中和工作场所建立应急预案,并存放足够的食物、水和应急用品。

大家应该了解地震的预警系统并积极参与地震应急演习。

这样,在地震发生时,人们可以迅速采取适当的措施,减少人员伤亡和财产损失。

地震是一种自然现象,但它带来的破坏和伤害是可以减轻的。

通过科学研究和应对措施,我们可以提前预测地震并做好准备。

地震震源深度地震观测

地震震源深度地震观测

地震震源深度地震观测地震震源深度地震观测地震是一种地球内部能量释放的自然现象,它对人类和地球环境都有着深远的影响。

为了更好地理解地震的机制和预测其可能的影响,地震研究人员进行了多年的观测和研究。

其中一个关键的参数是地震震源的深度,这对于确定地震危险性和建设地震抗性建筑物至关重要。

本文将深入探讨地震震源深度地震观测的重要性以及相关的方法和技术。

一、地震的起因地震是由地球内部能量释放导致的地壳运动。

地球的地壳由若干块状板块组成,这些板块在地球表面漂移并相互作用。

当这些板块发生相对位移时,会积聚应力,直到应力超过地质材料的强度,导致断裂并释放能量,即地震发生。

地震通常发生在地壳的几十千米深度,但有时也会发生在地壳更深的地方。

二、地震震源深度的重要性地震的震源深度对地震的危险性和影响有着重要的影响。

以下是一些地震震源深度的重要性方面:1. 地震波传播:地震波的传播路径受震源深度影响。

浅层地震震源通常会导致更强烈的地震震感,因为地震能量更容易传播到地表。

而深层地震震源则可能导致地震波在传播过程中减弱,减小地震的影响。

2. 地震危险性:浅层地震通常对人口稠密地区构成更大的威胁,因为地震波更容易传播到地表,导致建筑物和基础设施的破坏。

深层地震虽然能够在更远的地方感受到,但对城市地区的破坏程度通常较低。

3. 地震机制:了解地震震源深度有助于研究地震的机制。

不同深度的地震可能反映不同类型的板块互动和地壳构造,这对于地震学家理解地球内部的动力学过程至关重要。

三、地震震源深度的测量方法为了确定地震震源深度,地震研究人员使用了多种方法和技术,其中一些包括:1. 地震波分析:地震波的传播速度受地下材料的性质和密度影响。

通过分析不同类型的地震波在地球内部传播的速度,可以估计出震源的深度。

P波(纵波)和S波(横波)的到达时间差以及它们的传播速度是估算震源深度的关键参数。

2. 离散地震观测点:为了准确确定地震震源深度,需要在地球表面分布广泛的地震观测点。

地震震源深度地幔

地震震源深度地幔

地震震源深度地幔地震震源深度与地幔探索地震是地球表面上最具破坏力的自然灾害之一,它常常引起人们的兴趣与担忧。

对于地震的研究,特别是地震的震源深度与地幔之间的关系,一直以来都是地球科学领域的重要议题。

本文将深入探讨地震震源深度与地幔之间的关联,以帮助读者更好地理解这一自然现象。

地震现象简介地震是由地球内部的构造活动引起的振动现象,通常由断层运动引发。

这些地震波以地震震源为中心,沿着地球内部传播,并在地表上引起地震。

地震可以在不同深度产生,从浅部几千米到深部达到几百千米。

地震震源的深度对地震的能量释放、震感强度和地表破坏程度都有重要影响。

地震震源深度的分类根据地震震源深度,地震通常被分类为浅源地震、中源地震和深源地震。

1. 浅源地震:浅源地震震源深度通常不超过70千米。

这类地震通常在地壳板块之间的边界或者板块内部的活跃断层上发生。

由于地震震源较浅,它们往往对地表造成更严重的破坏。

2. 中源地震:中源地震的震源深度介于70千米到300千米之间。

这类地震发生在板块的亚水平界面附近,通常与俯冲带或拆离带有关。

中源地震的特点是释放的地震能量较大,但对地表破坏相对较小。

3. 深源地震:深源地震的震源深度通常超过300千米,有时甚至可以达到几百千米。

这类地震通常发生在板块下沉区域的界面处,与板块互相压缩有关。

深源地震的震感较弱,但它们可以释放巨大的地震能量。

地震震源深度与地幔的关系地震震源深度与地幔之间存在密切的联系,因为地震是地幔内部构造活动的直接反映。

地幔是地球内部的部分,位于地壳下方,与地壳一起构成了地球的外部层。

地幔主要由固态岩石组成,但在深部存在一些部分熔化的区域,这些区域被称为地幔柱或幔柱。

1. 地震的产生与地幔流动有关:地震的发生通常与地幔内部的流动有关。

当板块相对移动时,会在板块边界或板块内部的断层上积聚应力。

这些应力最终会在断层上释放,导致地震。

地震的震源深度与地幔中的岩石流动和应力分布密切相关。

地震震源深度的影响

地震震源深度的影响

地震震源深度的影响地震是地球内部能量释放的表现,其震源深度是指地震发生的具体位置与地表之间的距离。

地震震源深度的不同将会对地震的影响产生一定的差异。

本文将从地震的强度、传播路径、破坏性以及后续灾害等方面,探讨地震震源深度的影响。

1. 影响地震强度的因素地震强度指地震释放的能量大小,通常用里氏震级来衡量。

地震震源深度对地震强度有重要的影响。

浅源地震(震源深度小于70公里)能量释放更加集中,震中附近的震感更加明显,破坏性更大。

山区或城市等人口密集地区,遭受到浅源地震可能会导致重大伤亡和财产损失。

而深源地震(震源深度大于70公里)能量释放相对分散,震感相对较弱,对人口和建筑物的威胁较小。

2. 地震波传播路径的变化地震波传播路径的变化也受地震震源深度的影响。

浅源地震释放的能量更多地传播到地表以及近地区,导致这些区域所受的地震波影响较大。

而深源地震释放的能量则更多地传播到地幔等深层,减少了地表和近地区的地震波影响。

因此,地震震源深度的不同将决定地震波能量分布的范围和大小。

3. 地震破坏性的差异地震的破坏性也受地震震源深度的影响。

由于浅源地震能量释放较为集中,震中附近的破坏相对较大。

而深源地震释放的能量较为分散,震中附近的破坏相对较小。

因此,在同样震级的情况下,深源地震对人口和建筑物的威胁相对较小,而浅源地震则相对较大。

4. 地震后续灾害的可能性地震震源深度还将直接影响地震后续灾害的可能性。

浅源地震释放的能量相对更容易引发地表地震断裂、土地滑坡、涌泉等地质灾害,增加了地震灾害的综合风险。

而深源地震释放的能量影响相对较小,其后续灾害的可能性也相应减小。

因此,在评估地震风险和采取相应措施时,地震震源深度必须得到重视。

综上所述,地震震源深度对地震的影响不可忽视。

它会影响地震的强度、传播路径、破坏性以及后续灾害的发生概率。

因此,在地震预防、灾害减轻和人们的安全保障方面,对不同深度的地震要有相应的措施和预案。

只有在深入研究和了解地震的震源深度特征的基础上,我们才能更有效地预测地震、减轻地震灾害带来的影响,并更好地保护人们的生命和财产安全。

川西深层致密气藏多波地震预测技术及应用

川西深层致密气藏多波地震预测技术及应用

0 引言四川盆地西部(以下简称川西地区)深层致密砂岩广泛分布,以上三叠统须家河组气藏为主,是深层致密气藏勘探开发的主要目标,埋深介于3000~6 000 m [1]。

须家河组油气成藏条件较复杂,非均质性强,储层低孔、低渗透特征明显,与围岩测井及地震响应特征差异小;油气高产强烈依赖于裂缝对储层的改善,小—微尺度裂缝体的预测是油气高产富集带预测的关键;气水关系复杂,气水分异程度低,准确的含气性识别较困难。

为了解决深层致密气藏储层预测、裂缝检测及含气性识别的难题,中国石化西南油气分公司在川西地区进行了大规模的三维三分量地震勘探实践与攻关,仅在孝泉—新场—合兴场—丰谷地区,采集的三维三分量资料面积就超过1 600 km 2。

以上述资料为基础,针对深层须家河组四段、二段致密气藏,进行多波地震预测技术研究,以期推动该区的油气勘探工作。

1 储层主要特征川西地区深层须家河组从下至上发育须二段、川西深层致密气藏多波地震预测技术及应用张 虹 李曙光 徐天吉 郑公营中国石化西南油气分公司勘探开发研究院摘 要 四川盆地西部深层致密气藏普遍具有低孔、低渗透、非均质性的特征,气水关系复杂,油气高产对储层裂缝发育的依赖性强,常规地震技术手段难以解决其储层预测、裂缝检测及含气性识别难题。

为此,对川西地区实施三维三分量地震勘探,针对川西地区深层致密气藏预测难题,利用P 波叠前同时反演及纵横波叠后联合反演技术进行储层预测,利用纵波各向异性及转换波横波分裂技术进行裂缝预测,利用多波频率衰减属性及流体密度反演技术进行含气性预测。

通过对多波信息的挖掘利用,提高了储层预测反演的精度,增强了小—微尺度裂缝检测的能力,拓展了含气性检测的手段,实现川西深层致密气藏较全面的多波预测及应用,为川西深层致密气藏的勘探和开发提供了重要的支撑,也为其他地区的多波地震研究提供了经验。

关键词 多波 致密气藏 裂缝检测 各向异性 转换波 四川盆地西部DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.S1.015作者简介:张虹,女,1966年生,教授级高级工程师;主要从事地震综合研究工作。

地震科普相关知识点总结

地震科普相关知识点总结

地震科普相关知识点总结地震是指地球内部的岩石断裂和位移所引起的现象,是一种自然地质灾害。

地震具有突发性、破坏性和不可预测性的特点,对人类文明和社会发展产生了重大影响。

在地震科普知识中,我们需要了解地震的原因、分类、预测、防范和应对等方面的内容。

一、地震的原因地震是由于地球内部能量释放所引起的,其主要原因包括:1. 地球板块运动地球的外部被分为几块大大小小的板块,这些板块在地球表面上相对运动,产生了地震能量释放的原因。

板块之间的断裂和位移会引起地震的发生。

2. 地壳构造变动地球的地壳处于不断变动的状态,构造变动会导致地质断层的形成和位移,从而引起地震。

3. 火山喷发火山活动也会释放大量的能量,形成火山地震和火山爆发,对周围地区的居民和建筑物造成威胁。

二、地震的分类地震可以按照发生的深度、地震焦点、规模和破坏程度等要素进行分类。

主要包括以下几种类型:1. 按照发生的深度,地震可以分为浅层地震、中层地震和深层地震。

2. 按照地震焦点的位置,地震可以分为断层面地震、断裂地震和地壳地震。

3. 按照地震能量的大小,地震可以分为微震、小震、中震、大震和超大震。

4. 按照地震破坏程度,地震可以分为轻微地震、一般地震和重大地震。

三、地震的预测地震预测是通过收集地震前兆和监测地球内部的参数,来预测地震发生的可能性和时间。

地震预测的方法包括:1. 地震前兆地震前兆是指在地震发生之前出现的一些异常现象,如地表变形、地震云、地震光、动物异常行为等。

通过观测和分析这些地震前兆,可以初步预测可能的地震活动。

2. 地震监测地震监测是通过地震台、地震仪和地震传感器等设备对地震活动进行实时监测和记录。

通过不同地震监测站的数据共同分析,可以更准确地预测地震的发生和规模。

3. 地震模型地震模型是通过数学建模和地震动力学理论,对地震活动进行数值模拟和分析。

通过模型的计算,可以预测地震活动的可能性和影响范围。

四、地震的防范地震防范是通过科学的理论和技术手段,减轻地震灾害对人类造成的损失。

深层地震勘探技术在活断层探测中的应用

深层地震勘探技术在活断层探测中的应用

比图。囹5为药量10、20、30、柏、50、1GOkg的单炮在有效波接收道时
窗(1800ms,4800ms)空间窗为(160道.220道)分析得到的井深与信噪 比对比图.
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圈5药■与信嗓比关蒹圈 2.3图6为20s的单炮记录例子。从单炮记录可以看到.来自地壳内
不同深度的反射同相轴非常清楚。
SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
o科教前沿。
科技信息
条件的不同及激发条件的不同所引起的炮问或道间能量、频率及相位 的不一致性。 经过地表一致性加预测反裙积这样一种组合反褶积处理后.不仅 提高了资料的分辩率,拓宽了频带,而且压制掉部分线性干扰.提高了 同相轴的连续性..
分析和两轮剩余静校正. 3.6叠前时间偏移成像技术 常规的叠前偏移模块是建立在水平地表假设基础上的对于山区 资料来说.则会造成偏移成像不准或根本不能成像等问题。 基于以上原困,本次处理采用基于起伏地表地震数据资料的叠前 时间偏移技术(PSG—M1G),其偏移条件是建立在起伏地表基础上的. 通过对本区实际资料的检验,PSG_MIG能够做到更好地使绕射渡收 敛,同相轴更加聚焦,断层更清楚,断点干脆。
上的分布.然后再确定其频率分布特征.将其进行压镧。图7展示的是
各种干扰压制前和压制后的单炮剖面。 3.2静校正技术
本次地震数据处理过程中的主要问题之一是静校正问题。主要应
本次处理中首先采用大步长预测反摺积来晨宽低频频带.保护低 频频率。在此基础上.采用地表一致性反褶积技术来清除困地表地震
万方数据
2012年第3期
要活断层向深部的延伸情况、深战构造藕合关系,为城市建设抗震设计、土地规则利用和防变战竞规划制定提供科学琅据。通过谴项目形成一 套深地震层反射数据采集的方法和合适的深地震数据处理技术度深地震数据解释的有效办法。

地震发生机制断层滑动

地震发生机制断层滑动

地震发生机制断层滑动地震发生机制断层滑动地震,是一种自然界的力量释放,它常常带来破坏性的影响。

地震的发生机制涉及到断层滑动,这是一个复杂而令人着迷的领域。

本文将深入探讨地震的发生机制,特别关注断层滑动的过程和影响。

## 1. 地震的基本概念地震是由地球内部的应力积累导致的地壳突然释放,造成地面的振动。

地震的能量来自地壳板块的相对运动,这种运动通常发生在地球的板块边界,如大洋中脊、陆地边界和横断断层。

## 2. 地震的分类根据地震的发生机制和规模,我们可以将地震分为几种不同的类型。

最常见的包括构造地震、火山地震和诱发地震。

其中,构造地震是由板块边界上的应力积累和释放引起的,是我们讨论的重点。

## 3. 地震的发生机制### 3.1 断层滑动地震的发生机制与地壳板块之间的相对运动密切相关。

断层是一种地质构造,是板块相对运动的主要反映。

断层通常处于应力累积的状态,直到一定程度的应力积累引起了断层的破裂。

这个瞬间称为地震的发生点,其中断层上的岩石突然滑动,释放能量。

### 3.2 弹性回弹一旦断层上的应力超过岩石的强度极限,断层将迅速滑动,并在岩石周围产生弹性回弹。

这种回弹导致地震波向外传播,形成地震。

弹性回弹是地震释放能量的机制之一,它引起了地震波的产生。

### 3.3 能量传播地震波是能量在地球内部传播的方式。

有三种主要类型的地震波:P波、S波和地震面波。

P波是最快的,可以穿过液体和固体,S波次之,只能穿过固体,而地震面波最慢,但是对地面振动的贡献最大。

这些波在地震发生后以不同的速度传播,从而使地震的效应在地球上不同的地点感受到。

## 4. 影响地震的因素地震的强度和规模受多种因素影响,其中包括断层的性质、应力积累速率、岩石的强度和地震的深度。

理解这些因素对于地震的预测和风险管理至关重要。

### 4.1 断层性质不同类型的断层具有不同的性质。

例如,逆冲断层是因板块相对挤压而形成,而走滑断层是因板块相对滑动而形成。

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第17卷 第4期 地 球 物 理 学 进 展 Vol.17 No.4 2002年12月(564~574) PROGRESS IN GEOPHYSICS Dec.2002深层地震勘探的地震波传播理论研究前景田春志1 刘 洪2(大庆石油学院1,安达151400;中国科学院地质与地球物理研究所2,北京100101)[摘 要] 深层地震勘探为地震波传播理论研究提出了新的挑战和机遇.深层地震勘探的主要难点是上覆层的影响甚大,使后续的处理有隔靴挠痒之感,必须应用波场延拓消除上覆层影响.深层波速的高速性和横向不均匀性决定了大角散射和弹性波处理方法的重要性.本文具体评述了深层地震勘探的主要方法对策,深入探讨了波场延拓的李群方法和弹性反演的某些问题,目的在于为深化深层地震勘探提供新的研究手段和方法.[关键词] 深层地震勘探;波场延拓;李群方法;弹性反演[中图分类号] P618 [文献标识码] A [文章编号] 1004 2903(2002)04 0564 110 引 言深层天然气是今后天然气勘探的重要领域[1],是实现并完成天然气储量任务的重要保障,深层天然气勘探技术的深入研究对松辽盆地油气勘探与开发具有重要的现实意义.深层特殊岩性储层的形成是松辽盆地由裂谷盆地向凹陷盆地发展过程中形成的产物,因地质年代相对久远,地层岩性多变,加之多期不同的构造运动的叠合,使特殊岩性储层的构造格局十分复杂,其中登娄库组储层具有高地温场、强成岩作用、弱反射系数的特征,侏罗系具有多期火山活动,多种类型储层,构造起伏剧烈,反射连续性差的特点,在利用目前地震资料进行地质解释研究时,往往存在着构造解释多解性强,构造、岩性圈闭识别精度低的问题,针对深层的构造复杂,砂砾岩、火山岩储层具强非均匀特征,地震波能量弱、分辨能力低、信噪比低特点,在地震资料的采集、处理、解释等方面仍有许多理论问题尚需深入研究.针对地震波能量弱,可以考虑扩大面元叠加[2].但由于走时曲线非双曲线性质[3],直接叠加会损失信号.一种可能的考虑是,通过剩余动校正,将非双曲线校正为双曲线再叠加,但剩余动校正不能校正焦散走时曲线,剩余动校正扩大面元叠加有可能损失复杂构造引起的绕射波,从而影响复杂构造断点的成像.信噪比低特点,需要考虑消除规则干扰和随机噪声的方法.规则干扰包括面波、多次波[4].随机噪声主要表现为野值、高斯型随机噪声、非高斯型随机噪声.随机噪声的消除办法,主要靠叠加.束叠加是一个重要探索方向[5],由此引发对边缘小波、曲线小波的探索[6,7].分辨能力低主要考虑粘弹性损耗对波形的补偿问题,还需要考虑速度频散造成的迭加损失分辨率问题[8,9].为了考虑强非均匀储层特征的刻画,需要考虑非水平地层剥蚀不整合面的散射,这需要考虑对称轴非垂直的横向各向同性介质的反射和透射[10 12].为了考虑强非均匀储层特征的刻画,还需要考虑近源沉积造成的相带快速变化,即地震波的振幅有较强的横向变化.[收稿日期] 2002 05 20; [修回日期] 2002 09 30.[基金项目] 中国科学院知识创新工程重大项目(KZCXI y01),国家自然科学基金和大庆石油管理局项目(49894190)资助.[作者简介] 田春志,1963年3月生,男,黑龙江省庆安县人,1985年长春地质学院获学士学位,现为大庆石油学院博士研究生,从事油气勘探开发研究.波动方程基准面通过波动方程波场深度延拓,可将炮点和接收点都延拓到地下某一深度的平面上.这样可以校正上覆层的透镜效应和对走时的影响,使目标层的多值走时曲线能展开成单值曲线并接近双曲线,振幅更逼真.同时可大幅度减少后续处理和成象的工作量.波动方程基准面方法从根本上消除了上覆层速度横向不均匀的影响,使依赖近双曲线的分频叠加和去噪技术有可能用于深层资料.因此,为开展深层高分辨率三维地震勘探方法研究,需要进行理论研究,其核心关键技术是波动方程基准面和叠前反演技术,其基础是深化地震波理论研究.本文评述了通过李群方法研究深化地震波理论研究的研究前景.1 深层地震勘探方法国内外发展现状美国科罗拉多矿业学院地震波场中心(CWP)近年着重研究复杂构造的速度 深度模型建立、地震波场的正演模拟、叠前深度偏移和反演方法,在以层析成像技术为基础的速度分析方面取得了重要进展.斯坦福大学地球物理项目组主要集中于叠前去噪和波动方程叠前深度偏移,分别在信号保真的噪音压制预测方法和方位角域叠前深度偏移取得重要研究进展.法国石油研究院重点是利用反射波层析成像方法确定速度模型,在无需层位拾取的速度分析方面取得了进展.德国卡尔斯鲁厄大学地球物理研究所提出了共反射面元叠加方法,可大幅度提高地震资料信噪比和分辨率,但用于深层尚有焦散问题待解决.对于裂隙性储层的地球物理预测,美国麻省理工学院地球物理系基于各向异性介质的地震波传播理论,研究了利用叠前信息识别裂隙储层发育条件的理论方法,在振幅、频率、相位随入射角(或炮检距)变化的储层条件分析方面取得进展,并在委内瑞拉油气田勘探中取得效果,这为利用叠前信息识别和预测裂隙储层的研究提供了可借鉴的经验.国内新疆、大港、胜利等油田对火山岩油气藏研究积累了一些资料和经验[10],但在深层地震资料处理和解释方面,尤其在火山岩储层预测、储层描述等方面尚未形成成套的勘探方法和技术.大庆油田在深层方面的研究,盆地内部侏罗系和火山岩分布、层序划分、深层油气成藏机制、地球物理识别等方面取得了重要研究进展,并在实际勘探中取得了重大突破.但因深层地质结构复杂、沉积类型多样、储集介质类型多、气藏控制因素复杂,尚需深入开展储层定量、半定量描述的地质与地球物理综合方法研究.通过 七五!、 八五!、 九五!连续攻关,我国东部主力油田的中浅层高分辨地震勘探已取得丰硕成果,形成了一套行之有效的高分辨率、高信噪比地震勘探采集、处理、解释方法及流程,其关键技术是分频速度估计、分频叠加、反褶积、剩余静校正.将但其应用与深层有焦散问题待解决.若能与波动方程叠前深度延拓技术相结合,则可为更复杂的深层储层建模提供了前期技术保障.在此基础上进行精细储层地质建模,需要大力发展断层检测技术和地层分析.尽管相干数据体技术用于断层检测已引起了广泛关注[13 15],但其用于地层分析效果并不明显[16,17].随着对分辨率、处理速度、地质信息含量的要求越来越高,需要更合理有效的断层检测和地层分析技术[18,19].最近,在国际信号处理领域正在研究噪声为非高斯分布的边缘检测和信号分析技术,提出了独立分量分析[20,21]、Hilbert Huang 变换[22],在石油勘探信号处理领域已取得一定进展.其科学依据是,Nature 杂志1996年曾报告了一种图像处理中的稀疏分量分析方法.其目的是如何用最少的数据表示一个图像,所得到的稀疏分量主要∀565∀4期 田春志,等:深层地震勘探的地震波传播理论研究前景以稀疏线段为主,引起了图像处理、计算机视觉、人工神经网络分析等领域的广泛重视.这个方向的进展,表明稀疏分量分析与小波分析和 p 变换有密切关系,因此人们提出了第二代小波如S 小波、边缘小波(Ridgelet)、楔形小波(Wedgelets)、曲线小波(Curvelet)[6,7]、束形成技术[5]、适合非高斯分布噪声的保边缘去噪技术[18].将上述有关技术与窗式Hilbert 变换结合,在断层检测和地层分析中得到成功应用[18,19].中国科学院地质与地球物理研究所在火山岩喷发期次与储层特征提取等方面提出了小波Hilbert 变换与此原理类似[23 25].同时,从非平稳统计分析发展的独立分量分析,也显示了分解不同特征信号的强大功能,1999年系统总结了Hilbert Huang 变换,已导致了不同特征信号的快速分解算法.在地震波传播理论研究中应用李群和辛群是目前中国科学院地质与地球物理研究所探索的一个方向[26 36].这项工作的背景是用哈密顿体系描述波传播的研究.目前,对应三种等价的波传播动力学体系存在三种离散化算法:牛顿体系 有限差分法;拉格朗日体系 有限元方法;哈密顿体系 辛几何算法.对于前两者,已经有了很多研究,后者的研究国内外刚刚开始.单程波场随深度z 的延拓过程,实际上是波场在一个以z 为参数的单参数李群作用下的变换过程,保持波场演化的李群变换性质的离散化算法为李群算法.辛几何算法是李群算法的一种.研究辛算法和李群算法的最终目的是使地震波偏移成像具有保真性、稳定性和快捷性.他们的主要进展是:(1)发展了基于e 指数的二阶对角Pade 近似辛格式的深度域波场延拓算法,证明了其精度优于两步法的数值特性,为实现波动方程叠前深度偏移提供了计算方法[38,39];(2)在时间域的波传播辛几何算法研究中,导出了波场计算显式、隐式、蛙跳式三类辛格式,在均匀介质和Marmousi 模型上就计算效率、精度、哈密顿量性质进行了比较,说明了辛算法的优越性[35 37];(3)给出了逆时延拓辛几何算法+射线方法的深度偏移方法,计算的青海柴达木盆地北缘地质模型,为合理进行地震采集设计提供了理论依据;(4)在深度域的波场延拓研究中,结合谱法和直接解法的优点,提出了大型稀疏矩阵求逆LU 分解的混合方法,在精度和速度上能更好满足三维隐式李群算法求逆运算的需要.1999年12月用4~6个节点微机集群,在松辽盆地四条二维深大剖面上实现了波动方程叠前深度偏移实际资料处理,不仅证明了波场延拓辛几何算法的数值稳定性和精度,而且揭示了微机集群方案的高效性和低成本特点[38,39].在此基础上,2000年该所与大庆油田联合装配了24节点和32节点微机集群并行机,经过对所研制的辛几何算法处理能力比测,32节点机较SP2(24个CPU)机的运算速度快4倍[40].针对大庆东部深层陆上三维观测系统,完成了炮集、面炮、分裂AMO 等波动方程叠前深度偏移方法效果试验[26,27].表明了波动方程叠前深度延拓方法取得了成功,从而可用于波动方程基准面、波动方程叠前反演方法的研究.为提高分辨率,高精度叠前波场延拓还需考虑粘弹性影响.宋守根推导出考虑速度频散的波动方程深度延拓方法[8,9],该方法以小波理论为基础通过在延拓中利用速度频散和振幅反褶积,实现等效的空变和时变反褶积,并且更符合粘弹性介质波传播规律.同时求出的反褶积和频散参数可做为提取吸收和衰减参数的依据.2 运用李群方法深化地震波理论研究2.1 李群方法概述李群方法在物理学和应用科学中已取得进展.在理论声波和地震波领域,与李群表达密∀566∀ 地 球 物 理 学 进 展 17卷切相关的保辛保结构算法、Weyl Heisenbeger 框架下的步进算法的研究,近年来都取得迅速发展.在光学和雷达方面,关于合成孔径雷达、多普勒扫频、射线光学、高斯束方法与李群、李代数、Weyl Heisenbeger 框架之间的关系也已有了理论的阐述.将水平层状介质下传播矩阵研究的结果,推广到横向非均匀介质,这对旨在于淡化对先验性速度模型要求的条件下,研究多次波成象、多次波消除、面波计算、裂缝带成象等方面的研究开展,均有重要理论意义和实用价值[41 44].在水平层状介质中,频率域的弹性波表达遵循Hamilton Jacobi 方程.其求解已有成熟的传播矩阵方法和正反向传播方法,其在数学上对应于初射法和LU 分解法.在某些情况下,如求面波频散函数时,由于倏逝波的存在,传播矩阵方法会存在数值不稳定性.通过本征向量矩阵元素组成的反对称矩阵,构成了高效准确的递推关系,面波频散函数也得到了较精确的计算[4].从李群角度看,传播矩阵算法的递推关系与李代数有密切的关系.多方向分裂在三维声波单程波算子的隐格式构造和元胞自动机研究中都起到重要作用.将这些研究推广到弹性波三维深度延拓中,借助于李群方法的成果,将起到巨大的推进作用.在水平层状介质条件下,弹性波的深度延拓可归结为如下Hamilton Jacobi 方程f ~z=A f ~.(1)其中f ~为位移应力向量,A 由广义虎克定律、牛顿运动方程导出,此处称之为Hamilton Jac obi 矩阵.为便于理解,给出两个具体实例[45].在SH 波情况下A =0 (z )-1(z )k 2- !2,(2)在P SV 波情况下A =k-1-k ∀(z )[∀(z )+2 (z )]-100[∀(z )+2 (z )]-14 (z )[∀(z )+ (z )][∀(z )+2 (z )]00k ∀(z )[∀(z )+2 (z )]-1-!2(z )-k,(3)通过矩阵的指数函数式求解(1)式:f ~(z +#z )=e A #z f ~(z ),(4)其中e A #z 为传播矩阵.在传播矩阵的求解中,A 的特征分解或对角化十分重要,有A =MEM -1.(5)M 为合成矩阵,其物理意义是将特征波合成为位移应力矢量,其逆为分解矩阵,即将位移应力矢量用特征波展开.在横向非均匀介质中,如果弹性参数横向变化不大,仿照声波方程时的分裂步相移方法[46]-A 0(0,0,z ))+(6)∀567∀4期 田春志,等:深层地震勘探的地震波传播理论研究前景其中e (A (x ,y ,0,0,z)-A 0(0,0,z))#z可在空间域假定波为垂直入射完成,e A 0x ,y ,z#z在波数域分为各个模式正反向部分波后完成.但如果需要更高精度,则需要研究声波方程单程波的各种近似方法[4649]与李群方法[50,51]相结合.(2)、(3)式给出的A 有一个共同的性质tr A =0,(7)从而有 det(exp (A #z ))=exp (tr A #z )=1,(8)说明exp(A #z )#SL (n),A #sl (n),SL (n)为行列式为1的n ∃n 矩阵组成的特殊线性群,sl (n)迹为零的n ∃n 矩阵组成的特殊线性代数.SL (n )是一种李群,sl (n)是其李代数.李群方法的应用包括:(1)波算子的多方向分裂;(2)李代数与递推计算;(3)算子解耦的李代数方法.2.2 波算子的多方向分裂Hamilton Jacobi 矩阵特征分解是求传播矩阵的重要方法.在推广到横向非均匀介质时,要求解单程波方程.已导出了一系列显格式和隐格式方法.单程波算子的多方向分裂是导出隐格式的重要手段.根据元胞自动机研究,这和波的粒子表示是等价的.多方向分裂公式为f (k x ,k y )=12∃%∃g(k x cos (%)+k y sin (%),%)d %.(9)(9)式可通过Radon 变换的反投影定理证明g(u ,%)=1∃ p (u,%) u *P f 1u,(10)p (u,%)=%&-&f (u cos (%)-v sin (%),u sin (%)+v cos (%))d v .(11)若,f (k x ,k y )=f 1(k 2x +k 2y ),则(10)和(11)式还可简化,例如f 1(k 2)=k 2a 2-k2,(12)p (u,%)=p (u)=i ∃2a 2u (a 2-u 2)32,(13)g(u,%)=g (u)=%&-&i ∃2a 2v (a 2-u 2)3dvu -v =12a 2v(a 2-v 2)32+%&0∃at (1+t 2)32dt u -iat .(14)2.3 李代数与递推计算面波频散函数是分解矩阵的反对称子矩阵经正向传播和反向传播递推计算得到.当考虑大角度入射时,例如深部有高速层,由于倏逝波的存在,用传播矩阵方法计算面波频散函数会存在数值不稳定性.但如果将正向传播和反向传播同时计算,则有可能得到较高精度[4].设K L,1为从1层面到L 层面的传播矩阵(即exp (%zlz1A d z )),Y L +1为L 层面以下分解矩阵M 的子矩阵构成的一个二次反对称子矩阵,有∀568∀ 地 球 物 理 学 进 展 17卷Y L+1=M T L+1,2M L+1,4-M TL+1,4M L+1,2,(15)D L ,1=K T L,1Y L+1K L,1.(16)则面波频散函数是矩阵D L,1的一个元素.设D L,L =K TL,L-1Y L+1K L,L-1,(7)则利用 D L,i =K Ti+1,i D L,i+1K i +1,i ,(18)从i =L -1到i =1递推,可求得D L ,1.注意到D L,i 与D L ,i +1是线性依赖的关系,其线性变换系数可以解析推出,从而可提高计算精度.在地震成象领域,有很多变换是由正反变换序列实施组合而成,如变换到零炮检距(MZO)定义为非零炮检距偏移与零炮检距反偏移的组合.又如,在有限孔径地震波成象中,畸变函数是由孔径函数经正向传播和反向传播形成的.剩余偏移是某一速度反偏移和和另一速度正偏移的组合而成.利用李群方法将同时计算的正向传播和反向传播加以简化是十分重要的.从李群方法的角度看,递推关系与李代数有密切关系.当层厚趋于零时,(18)式就可化为新的Ha milton Jacobi 方程,其新的李代数为dd z(exp(d z A T )exp(d z A ))|d z=0.(19)用几何方法已导出MZO 和剩余偏移的李代数[53 55],孔径畸变函数的李代数也可导出.2.4 算子解耦的李代数方法深度延拓算子或传播矩阵属于一个行列式为1的特殊线性群.在传播区内,深度延拓算子或传播矩阵用辛几何算法是合适的.在传播区外,辛几何算法是不稳定的[52].在单平方根算子情形,传播区边缘的算子逼近非常困难,用非辛的显格式,算子较长;切比雪夫、台劳展开也往往不能保持精度.在物理上,在传播区的边缘,意味着波沿水平方向传播,出现焦散,通常用WKBJ 或Maslov 方法处理.李群方法的基本思想是,乘积分解后李代数不变.行列式为1的特殊线性群应表示为基本特殊线性群的乘积,基本特殊线性群应表示为李代数基的指数映射.这样一来就从保辛的思想进一步深入到保李代数.保李代数的想法不仅适应于辛群,而且适应更广泛的特殊线性群.保李代数比保辛要求更高.设G 是一个李群,g 是其相应的d 维李代数.我们选择一个g 的基{V 1,V 2,V 3,∋,V d }.这样对每个充分靠近I 的元素Y #G ,可以表示为Y =exp (&1Y 1)exp (&2V 2)exp (&3V 3)∋exp (&d V d ).(20)这里exp:g (G 是指数函数映射.在数值计算上,经常考虑g gl (n )G GL (n),此时,e xp为通常的矩阵指数函数.给定B #g ,可唯一地表示为B =)di=1∋i V i .(21)有可能将exp(t B )写成U(t)=exp (t B )=exp (g 1(t)V 1)exp (g 2(t)V 2)exp (g 3(t)V 3)∋exp (g d (t)V d ).(22)除某些简单的低维李代数外,g i (t)的形式一般比较复杂.Celledini and Damtp [50]研究了用多项式(i (t)近似表示g i (t)的方法,即求满足exp (t B ∗exp ((1(t)V 1)exp ((2(t)V 2)exp ((3(t)V 3)∋exp ((d (t)V d )的(i (t).并给出了李代数的结构常数求(i (t)的方法.∀569∀4期 田春志,等:深层地震勘探的地震波传播理论研究前景Lorenz 群是一个6维群SO(3,1),它是由所有满足AJA T =J 的4∃4矩阵A 组成,其中j =diag(1,1,1,-1).其李代数为Lorenz 代数so (3,1),它是由所有满足BJ +JB T =O 的4∃4矩阵B 组成:B =∋1∋2∋3-∋10∋4∋5-∋2-∋40∋6∋3∋5∋6.(23)李代数基为{V 1,V 2,V 3,V 4,V 5,V 6}=0100-10000000000,00100000-1000000,00000100-100000,0001000000001000,0000000100000100,0000000000010010.(24)其交换算子的表为[V 1,V 2]=-V 3,[V 1,V 3]=V 2,[V 1,V 4]=-V 5,[V 1,V 5]=-V 4,[V 1,V 6]=O,[V 2,V 3]=-V 1,[V 2,V 4]=-V 6,[V 2,V 5]=O,[V 2,V 6]=V 4,[V 3,V 4]=O,[V 3,V 5]=-V 6,[V 3,V 6]=V 5,[V 4,V 5]=V 1,[V 4,V 6]=V 2,[V 5,V 6]=V 3.利用交换算子的表中的结构常数,利用Celledini and Iserles A [51]的方法可以导出(1(t)=∋1t +12(∋2∋3-∋4∋5)t 2,(2(t)=∋2t -12(∋1∋3+∋4∋6)t 2,(3(t)=∋3t +12(∋1∋2-∋5∋6)t 2,(4(t)=∋4t -12(∋1∋5+∋2∋6)t 2,(5(t)=∋5t +12(∋1∋4-∋3∋6)t 2,(6(t)=∋6t +12(∋1∋53-∋2∋4)t 2.(25)此理论对单程波算子的多方向分裂、DMO 和MZO 理论中指数算子的构造十分有益[54 56].可见弹性波的研究与李群方法密切相关,加强李群方法的研究有重要意义.3 弹性波反演方法考虑一个各向同性的大地,x 表示大地内的一点,而!为时间变量, 0(x )、∀(x )、 0(x )∀570∀ 地 球 物 理 学 进 展 17卷分别为背景的密度和拉梅常数,有(x )= 0(x )+) 0(x ),∀(x )=∀0(x )+)∀0(x ), (x )= 0(x )+)0(x ).(26)u i (x ,!,x s )=u i 0(x ,!,x s )+)u i (x ,!,x s ).(27)为了避免问题所固有的病态,重要的是识别独立参数,根据物理上的证据I p (x )= (x )((x )=(x )[∀(x )+2 (x )],(28)I s (x )= (x )∋(x )=(x ) (x ).(29)纵波和横波波阻抗是独立参量.弹性参量和它们的换算关系是∀(x )=1 x(I 2p (x )-2I 2s (x )),(30) (x )=1 x I 2s (x ),(31))∀(x )=-((2(x )-2∋2(x ))) (x )+2((x ))I p -4∋(x ))I s (x ),(32)) (x )=-∋2(x )) (x )+2∋(x ))I s (x ).(33)由于介质扰动产生的频率域散射场可表为[56])u =A 0)I p +B 0)I s +C 0) =(A 0 B 0 C 0))I p)I s).(34)其中:A i0)I p =%d x A i 0(x r ,x s ,!,x ))I p (x ),(35)B i 0)I p =%d x B i(x r ,x s ,!,x ))I s (x ),(36)C i 0)I p=%d x C i 0(x r ,x s ,!,x )) (x ),(37)A i(x r ,!,x s |x )=-2((x ) ∗i j x j(x r ,!|x )∗mm(x s ,!|x ),(38)B i (x r ,!,x s |x )=-4∋(x ) ∗i j x m (x r ,!|x )∗jm (x s ,!|x )- ∗i j x j(x r ,!|x )∗mm(x s ,!|x ),(39)C i (x r ,!,x s |x )=-!2∗i j (x r ,!|x )∗j (x s ,!)+((2(x )-2∋2(x )) ∗i j x j (x r ,!|x )∗m m (x s ,!|x )+2∋2(x ) ∗ij x m(x r ,!|x )∗jm(x s ,!|x )(40)对应的弹性波反传公式为)u ,(41)∀571∀4期 田春志,等:深层地震勘探的地震波传播理论研究前景对应的反演公式为)I p)I s)=A T 0B T 0C T(A 0 B 0 C 0))I p )I s )=A T 0A 0)I pB T 0B 0)I sC T0C 0).(42)这是波阻抗反演在深度域和弹性波的推广[57].在高分辨率和高保真的要求下,(42)式是多解的,需要引进先验模型约束.先验模型的计算机生成的思路是,在构造模式、地层时空配置及叠置关系约束下,结合地质知识、测井解释、地震资料建立储层地层厚度,分布范围及几何学形态的统计特征和储层发育的统计规律,借助于随机建模方法和虚拟井技术,用以快速地建立储层模型.(42)的反演仅能反映的储层的弹性参数信息,而用以描述储层参数主要是包括孔隙度、渗透率、含油气性.为利用地震资料描述或预测储层特征参数或借助于正演模拟技术进行储层条件地震波场的影响特征研究,需要根据岩石物性理论和技术搞清储层参数与弹性参数张量之间转换关系,利用分析力学原理和张量反演方法,建立储层参数与弹性参数张量的转换关系,进而利用测井资料、岩石物性测量数据,建立储层参数与弹性参数之间的统计规律,并进行利用弹性参数预测储层条件及含油气性精度与可靠度的定量分析研究.参考文献[1] 张颖,余云英,陈立康.东部油区深层勘探中的地震处理技术[J].勘探家,1999,4(2):50~52.[2] H +ocht G,de Bazelaire E,Maj er P,Hubral P.Seismic andoptics :hyperbola and curvature[J].J.Appl.Geophys.,1999,42:261~281.[3] 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