Skeletonization技术及其在深地震反射剖面解释中的应用

"深部探测技术与实验研究"(SINOPROBE)专项的启动揭开了中国"入地"计划的序幕.大规模的深地震反射剖面是该计划最重要的组成部分之一,如何从深地震反射剖面中获取更多有用的信息成为我们即将面临的重要课题.Skeletonization技术是西方国家在实施深部探测计划时发展的一项深地震剖面信息提取分析技术,对我们具有重要的借鉴意义.本文在研究前人工作的基础上,综述了Skeletonization技术的基本原理及其在国内外的发展,并在此基础上介绍了该技术在深地震反射剖面解释中的应用,最后结合我国刚刚启动的SINOPROBE计划对其进一步的发展进行了展望.     

利用深地震反射大、中炮数据研究地壳深部结构—以六盘山深反射数据为例

为获得全地壳的有效反射信息,深地震反射数据采集常增加大药量的大炮和中炮来提高地球深部反射信息的信噪比;但深地震反射数据处理中用同一套流程和参数无差别的对待大、中、小炮数据,只考虑到大、中、小炮数据共性,忽视了不同激发药量数据间的差异,没深入挖掘和充分利用大炮、中炮数据特性,进而使一些在大、中炮原始数据上有较高信噪比的深部反射信息在常规剖面上却不能很好的体现,甚至不能成像.本文根据大、中炮的特征进行处理对地壳深部结构成像,弥补常规处理中存在的一些不足.并针对大、中炮数据联合处理中的静校正、资料净化、速度求取、AVO加权叠加等技术进行阐述.通过对大、中炮处理剖面与常规剖面对比分析发现,小炮适合中上地壳成像.大炮和中炮深部信噪比较高,有利于中下地壳和上地幔成像,在深地震反射资料处理中须区分对待.     

汶川地震发震构造带过WSFD-2钻井深反射地震数据3-D处理技术研究

2008年5月12日汶川发生里氏8.0级地震的发震机制与龙门山断裂带的构造特征紧密相关,应用反射地震探测方法精细探测发震构造内部的结构特征,对研究汶川地震的发震机理有重要意义.5.12地震后在地表错断最剧烈的区域之一虹口乡白庙村穿过发震构造和深钻科研井WSFD-1和WSFD-2布置了兼顾浅中深层信息的反射地震探测剖面,该区域断裂带硬岩出露,地形地貌复杂多变,起伏剧烈,只能采取弯线地震测线布设方式采集二维反射地震数据,而且弯曲度大,造成CDP点分散严重.区域内构造复杂,褶皱逆推构造发育,地层和构造倾角大,采用常规二维地震数据处理方法进行叠加处理时,易将不同地层的反射信息叠加到同一反射层.弯线叠加剖面上侧面波,混波干扰严重,会显著地降低原本低信噪比数据的分辨率,或剖面可靠性低,容易在二维剖面中造成解释陷阱.本文利用弯线地震采集的三维特性,用拟三维地震叠加技术处理汶川地震科学钻井附近横跨北川-映秀断裂带的二维弯线地震数据,弥补常规二维弯线地震数据处理技术的不足,将不同地层的反射信息分离归位到不同的三维叠加剖面上,解决二维弯线地震数据处理时混波干扰严重的难题.通过理论分析和实验选取合适的共中心点面元,获得了高分辨率的三维叠加剖面.相比于二维弯线叠加剖面,三维叠加剖面切片成像更真实,剔除了不同地层反射信息混叠的影响,能得到更准确的断点信息,并可以获得沿断层走向横向的信息,显著提高了构造解释的可靠性和精度.应用拟三维地震数据处理方法处理龙门山断裂带的二维弯线地震数据,获取高分辨率的构造信息,有利于断裂带内汶川地震发震机制和龙门山隆起机制的解释.     

S变换谱分解技术在深反射地震弱信号提取中的应用

在深反射地震资料处理中,当来自深部的有效弱信号和噪声干扰频带差异较小且难以区分时,传统滤波方法的应用会受到限制.谱分解方法是一种使用离散傅里叶变换,基于信号的频率-振幅谱等信息生成高分辨率地震图像的方法,通常用来识别介质物性横向分布特征,处理复杂介质内频谱变化和局部相位的不稳定性等问题,包括定位复杂断层和小尺度断裂等.S变换作为一种新的时频分析方法,具有自动调节分辨率的能力,近些年来被广泛应用到勘探地震、大地电磁等数据处理中,逐渐成为地球物理方法中噪声压制的有效方法之一.与常规石油反射地震资料相比,深反射主动源地震为了探测深部结构信息,常采用大药量激发方式、长排列观测系统等,导致深部有效信号基本湮灭在噪声干扰之中.针对深反射数据特点,本文结合谱分解和S变换技术,首先设计了简单的脉冲函数实验数据,证实S变换方法的有效性,同时说明谱分解方法的效果受所用时频分析方法影响较大,而其中决定分辨能力的变换窗函数的选取尤为重要.在此基础上,分别应用到深反射地震资料的单道和叠加剖面实际数据上,对比分析了传统变换谱分解和S变换谱分解的应用效果,单道资料对比结果表明:相比传统谱分解,S变换谱分解方法具有自动调节分辨率的能力,能够精确的标定深反射地震资料中弱信号不同时刻的频率分量;叠加剖面资料应用结果表明:由S变换谱分解得到的剖面结果与其他谱分解方法结果整体上具有较高的一致性,同时清晰地刻画出原叠加剖面上被噪声湮灭的低频细节特征,提高了剖面的分辨率及同相轴连续性;对比结果明显看出,Gabor变换谱分解方法得到的结果同相轴较为破碎,分析原因认为这是由Gabor变换的时频分解方法的定长窗函数所致,窗口大小不会随着信号频率的变化来调节长度,只能在处理的过程中根据一定的记录长度范围选取窗函数参数,而S变换谱分解方法在窗函数的选取时,通过时变信号的局部频率特征自动调节窗口长度,能够更好的刻画各个频段的细节特征,在深反射剖面成像应用中效果尤为明显.本文结果表明S变换谱分解技术在深地震叠加剖面上的应用有效地提高了来自深部弱反射信号的信噪比和分辨率,并刻画出了叠加剖面上所不具有的低频细节特征,在实际深反射地震资料处理中能有效保护低频弱信号获得更好的成像效果.本文为深地震反射资料中弱信号的保护处理找到一种有效的方法.     

深地震反射剖面构造信息识别研究

随着我国深部探测计划的实施,近年来在中国大陆地区实施了多条深地震反射剖面,获得了大量揭示地壳上地幔精细结构的宝贵资料. 为了更充分地挖掘这些资料中所包含的深部构造信息,本文在研究和总结前人工作的基础上,提出一种快速识别深地震反射剖面构造格架的方法. 该方法通过数据预处理、强振幅提取、中值滤波、对象识别、连续性计算和连续性滤波实现对深地震反射剖面构造格架识别. 同时,该方法还可通过对象倾角计算对复杂区域进行属性分析.     

超浅层地震勘探在青岛王哥庄断裂探测中的应用

目前国内外对目标层埋深仅有几十米（甚至十几米）的超浅层地震勘探经验不多,理论研究也不够深入。本文从城市活断层探测的角度出发,利用地质学、地球物理学及数学等学科中的相关理论和方法,探讨超浅层地震勘探在青岛复杂地质构造背景下取得有效探测结果的前提条件,并对青岛市主要活断层的典型剖面进行重点研究,力求在城市活断层超浅层地震勘探数据采集技术、数据处理等方面有所进展,为青岛及类似地质构造背景的地区开展活动断层超浅层地震探测提供参考。研究表明超浅层地震反射波法可以获取深度仅有十几米的地层反射信号,且大部分反射剖面都可较清楚地揭示出超浅部断层位置和断层特征。     

若尔盖盆地－西秦岭造山带结合部位深反射资料的静校正和去噪技术

深地震反射剖面技术是探测岩石圈精细结构的有效手段.通常情况下工区地质情况复杂，尤其在盆山结合部位，地表地形起伏大，地下构造复杂，其深地震反射资料具有低信噪比、干扰强、构造复杂等特点，给后续处理和解释造成很大困难，因此获得真实的叠加剖面是地质解释的前提和基础.复杂地区低信噪比深地震反射资料处理的关键是做好静校正和去噪工作.本文以若尔盖盆地－西秦岭造山带接合部位深地震反射资料作为例，通过方法试验和参数测试，找到适合该工区的静校正方法和去噪技术，得到较好的处理结果，为揭示若尔盖盆地－西秦岭造山带结合部位的细结构提供了可靠的依据.     

大陆及其边缘地震探测国际讨论会综述

1988年7月1—8日于澳大利亚堪培拉举行了大陆及其边缘地震探测国际讨论会,会上主要交流了世界各国近年来用地震反射方法探测岩石圈的工作经验及成果。全球3万公里的深反射地震剖面及三维人工地震观测,给出了大陆及其边缘地区的岩石圈细结构图像,为研究地壳演化及深部过程提供了重要依据。本文综合介绍了这次国际讨论会的主要内容,包括:全球深地震反射剖面的主要成果及展望、岩石圈细结构及反射性质的研究、人工地震的地壳三维成像,及数据搜集和处理方法的进展。     

INDEPTH Ⅳ深反射地震揭示的东昆仑造山带隆升过程

INDEPTH Ⅳ深反射地震数据处理的重点和难点是近地表风化壳静校正和异常振幅噪音衰减,通过初至波剩余折射静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术获得了信噪比较高的地震剖面.由INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面揭示,东昆仑造山带上地壳地层具有挤压走滑、断展褶皱等动力学特点,岩石圈上、下地壳之间存在不连续的松潘—甘孜古洋壳反射特征,东昆仑山下偏南局部Moho面以上低频异常反射特征指示局部熔融、低速高导体存在.综合INDEPTH Ⅳ深反射地震剖面和其他地球物理数据分析认为,东昆仑造山带隆升过程非常复杂,隆升过程至少经过两次主期变形,一期是中生代三叠纪松潘—甘孜洋向北俯冲引发被动大陆边缘造山,另一期是新生代古近纪印度—欧亚板块碰撞致使羌塘地块北移造成的上地壳挤压隆升.利用INDEPTH Ⅳ深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,最终提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以有助于深化对东昆仑造山模式的认识.     

INDEPTH IV深反射地震揭示的东昆仑造山带隆升过程

INDEPTH IV深反射地震数据处理的重点和难点是近地表风化壳静校正和异常振幅噪音衰减,通过初至波剩余折射静校正技术、异常振幅噪声衰减技术和CRS优化叠加技术获得了信噪比较高的地震剖面.由INDEPTH IV深反射地震剖面揭示,东昆仑造山带上地壳地层具有挤压走滑、断展褶皱等动力学特点,岩石圈上、下地壳之间存在不连续的松潘-甘孜古洋壳反射特征,东昆仑山下偏南局部Moho面以上低频异常反射特征指示局部熔融、低速高导体存在.综合INDEPTH IV深反射地震剖面和其他地球物理数据分析认为,东昆仑造山带隆升过程非常复杂,隆升过程至少经过两次主期变形,一期是中生代三叠纪松潘-甘孜洋向北俯冲引发被动大陆边缘造山,另一期是新生代古近纪印度-欧亚板块碰撞致使羌塘地块北移造成的上地壳挤压隆升.利用INDEPTH IV深反射地震单炮、速度和叠加剖面等成果,综合解译数据,最终提出东昆仑造山带隆升过程的另一种模式,以有助于深化对东昆仑造山模式的认识.     

隐伏断裂的活动时代与影响带宽度分析——利用浅层地震和钻探资料

在现场实验探测的基础上 ,获得了最佳浅层地震反射探测参数 .数据处理过程中采用了滤波、编辑切除、预测反褶积、初至时拟合静校正和速度分析等技术 ,得到了高质量的浅层地震反射探测剖面 .利用地震剖面中反射波组信息、测线附近多个钻孔的地层和新年代学资料 ,揭示出探测到的断层带上断点位于埋深 75～ 80m ,距今约 2 2万年的中更新世地层中 .从反射波组的连贯性、间断性、数量的增加或减少和形态变化等特点 ,结合钻探地质剖面等资料 ,认识到断层带上断点的宽度为 1 0 0m .从反射波组的数量在剖面中的变化推测 ,隐伏断层陡坎的宽度为 2 0 0m ,它在早更新世和中更新世早期是一条同沉积活动断层 ,中更新世晚期以来没有发生明显错断上覆地层的构造活动 .     

高分辨深反射地震探测采集处理关键技术综述

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.     

隐伏断裂的活动时代与影响带宽度分析-利用浅层地震和钻探资料

在现场实验探测的基础上，获得了最佳浅层地震反射探测参数. 数据处理过程中采用了滤波、编辑切除、预测反褶积、初至时拟合静校正和速度分析等技术，得到了高质量的浅层地震反射探测剖面. 利用地震剖面中反射波组信息、测线附近多个钻孔的地层和新年代学资料，揭示出探测到的断层带上断点位于埋深75~80 m, 距今约22万年的中更新世地层中. 从反射波组的连贯性、间断性、数量的增加或减少和形态变化等特点，结合钻探地质剖面等资料，认识到断层带上断点的宽度为100 m. 从反射波组的数量在剖面中的变化推测，隐伏断层陡坎的宽度为200 m，它在早更新世和中更新世早期是一条同沉积活动断层，中更新世晚期以来没有发生明显错断上覆地层的构造活动.      

活动断层地震勘探中的高精度偏移与反偏移技术（英文）

为了进一步发展活动断层空间位置和精细结构探查技术,解决在活动断层探测地震数据处理过程中,缺少一种通过数学手段对地震成像结果进行可靠性评价的问题,开展了将‘反偏移’这一地震波偏移成像的逆运算引入活动断层探测地震数据处理的研究。分析了偏移与反偏移的关系,提出了以叠前深度域逆时偏移和波动方程反偏移为核心的主动源地震勘探数据高精度处理流程。选择了生长断层、花状构造等有代表性的复杂断裂构造实际探测数据进行处理。处理结果表明,利用本文提出的以波动方程逆时偏移和反偏移为核心的地震数据处理流程,能够有效提高活动断层地震成像剖面的可靠性和精确度。通过本次研究可以认为将偏移和反偏移这一对严格对应的地震数据处理算子引入活动断层探测领域,有助于推动活动断层探测精确度和分辨力的提升。尤其是在开展钻孔联合地质剖面探测或科学钻探研究时,应用本文方法进行地震勘探数据高精度成像处理,利用多种数学手段相互检验,能够有效确保断层上断点定位准确,节约钻探成本。     

塔里木盆地结晶基底的反射地震调查

大型克拉通内部沉积盆地基底组构与盆地起源和油气聚集有密切关系.除了钻井岩心及周缘露头研究可提供盆地结晶基底类型证据外,反射地震信号记录了沉积盆地起源时期的有关大地构造作用信息,盆地基底组构可通过记录长度大的反射地震剖面研究.2007年中石化在塔里木盆地将1400 km的地震剖面接收记录从6 s加长到12 s,为研究克拉通盆地结晶基底的组构和类型提供了难得的第一手资料.这篇文章主要介绍这次调查的反射地震剖面,讨论深反射地震数据处理的关键技术,展示塔里木盆地巴楚—塔中地区的四条12 s反射地震剖面,并对反射剖面的散射模式作初步分析.本次调查表明,将地震剖面接收记录从6 s加长到12 s,采集处理的成本只增加了3％左右,但是可为研究克拉通盆地结晶基底和上地壳不均匀性提供很有价值的第一手资料.     

深反射地震资料的偏移处理

本文在对偏移理论和相关算法进行概括性的梳理和总结之外,主要针对深反射地震资料叠前偏移方法进行介绍,对初始数据的规则化、偏移孔径、去假频因子以及速度模型等关键参数进行详细的测试和深入地探讨.适当的规则化处理能提高深反射地震资料中反射信号的连续性和剖面整体能量的均一性;合理的偏移孔径能让波场能量很好地收敛、陡倾角反射层能够准确归位以及岩石圈中、深部的精细结构能较好地成像,同时又不至于引入严重的偏移噪音;通过选择适当的去假频因子来减少剖面上的高频干扰,使得整个剖面的高、低频能量分布适中;精确的速度模型是影响偏移结果的关键性因素,通过对速度模型的不断迭代优化,能显著地提高深反射地震剖面的中、深部偏移成像的精度和准确性,为后续深反射地震资料的综合解释打下良好基础.     

地震电磁卫星辅助数据处理及原型系统设计

地震电磁卫星的辅助数据处理是卫星数据处理分系统的一部分,它为卫星科学目标的实现提供重要的辅助信息.本文在参考法国地震电磁卫星DEMETER和探测双星的辅助数据等基础上,对我国地震电磁卫星的辅助数据进行了定义和分类;介绍了原型系统采用的JNI技术及软件架构设计;根据每类辅助数据的内容和特点,给出了各种辅助数据的处理流程,并对其处理方法分别进行了分析;最后对卫星辅助数据处理及原型系统设计进行了总结.本文所述内容和方法是我国地震电磁卫星数据处理的一个前期准备工作,将服务于利用地震电磁卫星进行地震预报.     

用深反射大炮对大巴山-秦岭结合部位的地壳下部和上地幔成像

根据近垂直反射原理对秦岭和大巴山结合部位的深地震反射测线上的5个大药量的反射大炮进行静校正、去噪、速度求取、CDP分选等处理获得沿深地震反射测线的大炮单次覆盖剖面.单次剖面和原始单炮数据结果初步显示:深地震反射测线最南端TWT 16 s处存在地幔反射,该地幔反射界面向北可以追踪到凤凰山下TWT 18.5 s.地幔反射在原始大炮数据表现为信噪比较高的连续震相.莫霍面反射在凤凰山南10km,TWT在16 s,从该处向南莫霍面震相难以识别,不能追踪;从该处向北,莫霍面反射可连续追踪,界面变化平缓、南深北浅,在测线最北端莫霍面反射TWT 14.2 s.初步认为测线最南端的地幔反射为扬子板块向北俯冲证据.     

现代功率谱估算在反射地震剖面随机介质参数估算中的应用

由于地壳深部物质呈现出多尺度的非均质性,导致了地震剖面上反射能量弱、同相轴连续性差、多成带状分布.传统的反射地震解释方法难以有效应用到深反射地震资料解释中.统计分析的方法为深反射地震资解释提供了新的工具,地下介质这种随机分布的非均质性可以借助随机介质模型来进行描述.深反射地震剖面继承了地下介质的非均质性,因此可以通过从反射地震剖面估算随机介质参数来研究地下介质非均质性的空间分布.由于地震剖面长度有限,随机介质参数估算中自相关函数计算误差较大,导致了估算的不准确.现代功率谱估算克服了短数据自相关函数难以准确求取的问题,提高了参数估算准确性.模型计算和实际数据测算都证明了该方法能有效提高自相关函数计算精度和随机介质参数剖面的分辨率.     

一种用于地震初至反演的可靠、灵活的方法

多次覆盖反射地震数据为获得地下资料提供了一个重要来源。但是,由于在数据处理过程中使用了叠加和偏移技术,初至受到抑制因而剖面上有关的头段部分的详细信息大都被丢掉了。本文描述了一种用于速度横向变化和浅层模型反演的计算机处理方法,这在反射地震数据