松散浅层结构的地震噪声探测综述

地表松散的浅层结构是造成地震场地作用、加剧强震破坏的主要因素。通过探测了解浅层结构是评估场地作用、进行场地分类、预防和减轻地震灾害的重要环节。地震噪声随时随地存在,其能量分布在很宽的频带范围内,故近几年地震噪声探测被广泛应用于深层和浅层结构研究。在地表浅层结构研究中,相对于主动源探测,利用地震噪声可以比较廉价地实现较深范围的探测,并适用于更多的场地。本文将概述地震噪声浅层探测的数据采集方式和几种常用的数据处理方法,及其最近几年的发展趋势。     

阵列式光纤地震仪在西藏易贡湖地区的浅层探测实验研究

随着野外观测数据的累积和地震成像技术的发展,对地球内部结构的探测范围越来越大,精度越来越高.利用新的技术手段获得更多的观测数据,不仅填补了研究区观测数据的空白,还有助于提高地下结构的探测精度.利用光纤地震仪耐极端环境和易于布设等优势,本研究使用自主研发的阵列式光纤地震仪在西藏易贡湖地区进行野外试验,首次获得了青藏高原地区主动源和背景噪声的光纤地震数据(包含一条水下测线的数据).利用背景噪声成像手段得到了易贡湖岸近地表S波速度结构,但未获得湖底的速度结构.经分析认为,湖水的流动对架设于湖底的探头造成了干扰.本次试验初步验证了阵列式光纤地震仪在极端野外环境中(尤其是水下)进行数据采集的可行性,为未来在极端环境下的数据采集提供了新思路.     

延矾盆地北缘断裂深浅构造关系研究

在已有的地表地质构造、浅层探测与深部探测等资料基础上，利用高精度地震局域网的数字地震记录，分析了延庆矾山次级盆地北缘断裂上的微、小地震活动特征, 及其与地表活断层和深部地壳结构关系. 通过对地震局域网获得的微、小地震的精确位置、震源机制解及其特点的分析，厘定了地表活断层延庆矾山盆地北缘断裂属旋转平面状正断层，揭示了延怀盆地区浅表地质与深部构造的相互关系，以及地壳脆韧性变形随深度的转换特征.      

深圳市断裂新活动与地震研究进展

回顾了深圳地区断裂最新活动性和地震的研究历史,总结了前人所作的主要工作与认识,以此为基础进一步介绍了深圳市活断层探测与地震危险性评价项目的最新工程探测成果与研究进展。项目选择了横岗-罗湖断裂、莲塘断裂、温塘-观澜断裂为研究对象,采用了卫星遥感解译、微震精确定位、野外地震地质调查、钻孔和探槽探测、浅层地震勘探、深部结构大地电磁阵列探测、地下电磁波勘探等工程技术方法,对断裂的近地表及中深部结构特征、新活动性和地震危险性进行了探测与评价,获得了一系列新的认识。最后,结合深圳市断裂构造运动和地震研究现状与存在的问题,提出了今后开展工作的若干建议。     

利用接收函数方法确定青藏高原东北缘近地表S波速度

公式推导和数值实验都表明远震接收函数直达波幅度对近地表S波速度比较敏感,可以用于确定近地表（如沉积层）的S波速度值.本文利用该方法分析了青藏高原东北缘区域数字地震台网36个台站的远震资料,得到了研究区近地表S波速度分布特征.研究结果表明：在深度5±2.5 km范围内,祁连山—河西走廊区域近地表S波速度均值较小;位于地形梯度带的甘东南区域近地表S波速度呈现较为复杂的分布.通过与该区域沉积层厚度结果对比,发现近地表S波速度与沉积层厚度呈现较好的负相关.本研究是对目前接收函数方法的有效补充,在探测研究近地表速度结构方面,相比人工地震方法其成本几乎可忽略且环保.在目前地震波观测数据海量增长的背景下,该方法对于确定不同区域近地表结构具有较大潜力.     

超短时线性台阵背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用

背景噪声地震成像方法已被广泛应用于探测壳幔深部结构;近些年来,该方法在浅地表结构成像中的应用研究也在蓬勃发展,然而近地表场源不均匀等因素导致高频面波信号往往难以准确恢复,以牺牲时间来提高信噪比的观测方式会极大限制其在工程勘查中的应用.本文尝试讨论超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构探测中的应用效果.笔者利用湖北应城地区超短时(1 h)线性台阵地震背景噪声记录,使用被动源面波多道分析法从虚拟炮集中提取相速度频散曲线,通过反演获取了浅地表二维横波速度结构.结果表明,利用本文方案可以恢复高信噪比面波信号、获取高信噪比的频散能量以及拾取高精度相速度;反演速度结构与实际测井数据吻合度好,成像结果有效揭示了测区150 m以浅的地层结构,证明了超短时背景噪声成像技术在浅层地质结构调查中具有很大的应用潜力．     

塔里木盆地西南坳陷山前带复杂地震资料“六分法”叠前去噪方法应用研究

塔里木盆地西南坳陷山前带勘探程度较低,是开展油气勘探的重要潜力区之一.受地表条件复杂、近地表激发条件差、目的层埋藏较深等地震地质条件的影响,研究区地震资料信噪比低、品质较差,严重地制约了地震资料解决地质问题的能力.本文在分析研究区新采集的深反射地震资料基础上,根据不同类型地区地震数据记录特点和噪声分布规律,采用"六分法"叠前去噪方法进行噪声压制,在实际资料处理中取得了较好的应用效果,中深层资料信噪比得到较大程度的改善.     

近地表Q因子估算影响因素分析

利用微测井资料对近地表吸收结构进行观测和估算,消除近地表吸收衰减对地震数据分辨率的影响,是近年来高分辨率地震勘探的重要尝试.为提高近地表Q值建模的可靠性,本文结合微测井资料,指出近地表Q值建模的主要问题,就各个影响因素进行了讨论和分析.分析结果表明:震源子波和检波器耦合响应一致性假设并不成立,激发和接收因素差异对近地表Q值建模的影响不容忽视.另外,利用微测井资料进行Q值建模要合理的选取频带范围,避免近场分量对信号低频端的影响.有效的提取高质量的直达波,避免面波、浅层折射波和虚反射等噪声干扰,是近地表Q值建模成功的关键.在此基础上,针对不同的影响因素,提出了相应的解决策略,这对于提高近地表Q值建模的精度具有重要的现实意义.     

天然地震频率范围内首都圈地区近地表S波速度结构

近地表沉积层的S速度结构是强地面震动模拟和地震灾害估计的重要参数,尤其是浅部的S波速度结构在工程上具有重要的应用意义.目前大部分资料来源于工程钻孔或工程地震探测,很少有地震波频率范围内的S波速度结构,或者深度达数百米的S波速度结构.通过对天然地震的井下摆波形记录的分析,提供了一种测量地震波频率范围深达数百米的S波速度的有效方法.收集了首都圈地区44个井下摆的近震记录,利用广义射线方法确认了直达S波及其在地表的反射波震相,并通过测量不同台站上两个震相的到时差,获得了首都圈地区浅层100—500m深度范围的S波速度结构.研究发现,浅部100m的平均S波速度低于300m/s.当深度增加到500m时S波速增加到800m/s,平均速度梯度为0.8(m/s)/m.研究结果表明,井下摆地震记录波形是研究沉积盆地浅层S波结构的重要资料,将为沉积盆地的强地面震动模拟提供重要基础参数.     

黄河三角洲冲积平原区地震资料低频问题剖析

随着胜利油田勘探开发的逐步深入,对地震资料分辨率的要求也越来越高,而位于海陆过渡带的黄河三角洲冲积平原区,由于受控于海洋与河流两种环境,海岸侵蚀与河道淤积交替出现,致使近地表结构异常复杂.在义古60—义古48—义东13连井地区,地震单炮记录出现了明显的低频现象.为找到产生低频的主要原因,通过静力触探、钻孔岩芯和近地表沉积物样品分析,对激发岩性中的有机腐殖质和贝壳层、激发岩性自身的物性参数、地表环境以及近地表微地貌进行了层层剖析,从中找出了该地区产生低频是由于近地表粉砂含量较大,岩性疏松,加之旱季时蒸发量大,使得激发岩性中含水率降低造成的.研究结果对于该区后续地震采集及类似地区地震采集具有很好的借鉴意义.     

利用深反射地震数据构建的多阶面波频散曲线反演近地表横波速度结构——以跨班公湖—怒江缝合带深反射地震资料为例

深反射地震剖面法为了获取深部结构特征常常采取大的偏移距采集数据.目前公开发表的相关资料中,鲜有利用深反射地震炮集数据获取近地表的结构特征.为此,本文通过正演测试了相关数据处理流程,即利用有限差分正演了起伏地表模型的大偏移距地震单炮弹性波场特征,通过共检波点域面波信号F-K频谱叠加构建新方法,从深反射地震数据集中提取了高品质的多阶面波频散曲线,再利用多阶面波联合反演获得了近地表的结构特征.在前述正演流程基础上,利用跨越班公湖—怒江缝合带的SinoProbe深反射地震剖面中的实际炮集数据,求取了基阶和一阶瑞利波频散曲线,联合反演后得到近地表横波速度结构.该结果与初至波走时反演获取的纵波速度结构具有较好的一致性,且在近地表的浅层分辨率较纵波速度结构特征更高,而更与已有地质认识相吻合.本文提供的相关数据处理流程表明利用深反射地震炮集数据,也能够获取近地表浅层的横波速度结构.     

胜利探区隐蔽油气藏高精度勘探地震采集技术进展

为满足隐蔽油气藏老油田进一步勘探开发对地震成像精度的要求,胜利油田不断研究、发展和完善高精度地震采集技术和方法,来提高野外原始地震资料品质.在胜利探区,针对复杂岩性隐蔽油气藏勘探的实际需求,对影响地震资料品质的高密集空间采样观测系统设计、近地表结构探测与建模方法、新型炸药震源研制与激发技术、数字检波器接收及低噪声施工等地震采集技术环节进行了重点研究,取得了一系列成果,进一步发展和完善了高精度、高密度地震采集技术系列.在胜利油田YX、B12和LJ等多个地区的应用显著提高了原始地震资料的品质.     

普洱大寨深井噪声压制效果及井孔附近波场特征研究

基于2011年建立的云南普洱大寨深井台站,开展了噪声压制及附近波场特征研究.通过计算该台站的噪声功率谱概率密度函数,显示该井下台站对1 Hz以上的高频噪声具有明显的压制效果, 最高能降低40 dB,其降噪能力优于其它井下台阵,推断与该台站附近的场地条件有关.基于地表与井下地震记录的差异,应用正则化反卷积干涉方法进一步研究该台站附近的波场特征.以地表记录为参考,对井下记录进行反卷积,获取两台站之间的格林函数,直接识别出了原始记录上无法区分的上行入射波与下行地表反射波,然后利用两震相的到时差建立了一个浅层地震波速度模型,与理论模拟的结果一致.研究结果表明,相对于地表观测,井下台站在压制噪声和近地表地震波传播特征研究等方面具有很大的优势,同时该研究对其它地区开展深井观测具有参考意义.      

京津地区顺义—塘沽高分辨地震折射剖面的走时成像结果及其揭示的上地壳断裂构造特征

在大中型城市汇集的城市群及其邻近区域,利用高分辨地震折射探测方法开展城市活断层探测,对于开发利用城市地下空间、提升城市韧性、构建城市减灾参考模型和防范地震及地质灾害具有重要的科学和现实意义。文中运用正则化层析反演方法,对穿越京津地区的高分辨折射地震剖面进行走时成像,构建了控制京津地区的上地壳精细速度结构模型。结果显示,京津地区存在巨厚的沉积盖层,近地表速度低至1. 6km/s,结晶基底最浅埋深位于北京凹陷(约2km),最深位于武清凹陷(约8km),研究区不同构造单元的结晶基底埋深与结构性质主要受新生代期间的断陷沉降作用影响。文中还利用成像结果的速度差和地震记录的横向变化,对速度差异较大的断裂构造特征进行了分析研究,获得了研究区主要构造单元主控断裂的成像结果及其在上地壳的展布特征,为活断层探测中利用地震折射成像方法判定断层形态提供了参考。     

人工源深部地震探测与壳幔结构及对异常体的分辨

利用地震波场研究地球内部壳、幔结构的方法主要包括天然地震波场中的远地震观测法、近地震观测法和人工源地震深部探测法.其中,由于人工源地震探测的震源位于浅表层介质中,且其震源位置、爆炸时间、接收条件等均为精确已知,因此其所得结果的精度最高、且最为准确.人工源深部地震探测分为深部地震宽角反射和折射剖面探测及深部近垂直反射波法探测.前者可求得壳、幔介质的分层结构和速度分布,后者可较详细了解地壳构造形态的细节.两种方法具有不同的特点、但却相辅相成.当今,将深地震宽角反射/折射和深反射法联合观测以取得较详细的速度结构和构造展布特征将必成地球内部研究的必然轨迹.     

复杂地表边界元-体积元波动方程数值模拟

复杂近地表引起来自深部构造的地震反射信号振幅和相位的异常变化,是影响复杂近地表地区地震资料品质的主要原因.本文采用边界元-体积元方法,通过求解含复杂地表的波动积分方程,来模拟地震波在复杂近地表构造中的传播.其中,边界元法模拟地形起伏和表层地质结构对地震波传播的影响;体积元法模拟起伏地表下非均质低降速层的影响.与其他数值...     

滇南及临近地区基底结构——镇康—泸西深地震测深剖面结果

位于南北地震带南段的云南地区是中国大陆内部地震活动最强的地区之一,近年来该区地震活动频繁,展开对该区的探测与研究对人们认识地震孕震背景及板块相互运动具有重要意义.在中国地震局"中国地震科学台阵探测——南北地震带南段"行业专项的支持下,2011年底中国地震局地球物理勘探中心在滇南沿镇康—泸西一线布设一条近东西向的深地震宽角反射/折射探测剖面.该探测剖面跨越三江褶皱系、扬子地台、华南地块等多个地质构造单元,同时穿越南汀河断裂、澜沧江断裂、红河断裂带、小江断裂带等多个重要断裂带.探测剖面长600km,沿线共布设11个炮点和400余台三分量地震数字仪进行爆破和接收.本文利用有限差分和时间项方法对沿线11炮初至波资料进行了计算处理,获取了探测剖面的基底速度结构.研究结果表明:沿线不同地质构造单元基底界面形态起伏变化剧烈,其深度在1.0~7.0km范围内变化,速度横向不均匀性明显.在测线西端地表速度约4.6km·s-1,基底深度较浅,起伏变化不大;地表速度在三江褶皱系下降至4.3km·s-1,而基底埋深达7.0km左右.在扬子地台基底埋深有一个缓慢的变浅,基底深度约5.0km,地表速度约4.5km·s-1.测线在东端进入华南块体,基底深度迅速变浅,甚至出露于地表,地表速度增至约5.2km·s-1.在速度等值线变化剧烈的地方与该区分布的断裂带有很好的对应关系,尤其是在红河断裂带两侧速度等值线及界面形态变化剧烈,该特征在首波的记录截面图上也能清晰的体现.本结果为进一步研究该区强震发生背景及深部动力学意义提供了重要的科学依据.     

中国强震动观测台网建设与发展

<正>强震动观测利用仪器测量和记录地震现象和效应,即地球地表和近地表介质的地震运动以及工程结构反应,其目的是借助于观测记录资料研究地震地面运动及工程结构的反应和破损特点与规律,为认识地震过程及进行工程抗震设防与减灾提供依据。1932年美国研制出世界上第1台强震动观测仪,即USCGS型加速度仪。1933年在美国南加州地区布设第1批     

天然地震频率范围内首都圈地区近地表S波速度结构c

近地表沉积层的S速度结构是强地面震动模拟和地震灾害估计的重要参数,尤其是浅部的S波速度结构在工程上具有重要的应用意义．目前大部分资料来源于工程钻孔或工程地震探测,很少有地震波频率范围内的S波速度结构,或者深度达数百米的S波速度结构．通过对天然地震的井下摆波形记录的分析,提供了一种测量地震波频率范围深达数百米的S波速度的有效方法．收集了首都圈地区44个井下摆的近震记录,利用广义射线方法确认了直达S波及其在地表的反射波震相,并通过测量不同台站上两个震相的到时差,获得了首都圈地区浅层100——500m 深度范围的S波速度结构．研究发现,浅部100m 的平均S波速度低于300m/s．当深度增加到500m 时S波速增加到800m/s,平均速度梯度为0.8 （m/s）/m．研究结果表明,井下摆地震记录波形是研究沉积盆地浅层S波结构的重要资料,将为沉积盆地的强地面震动模拟提供重要基础参数．      

近地表地震地质复杂性的一种定量分析方法

复杂近地表散射衰减所有的地面观测波场,形成半随机半相干的近地表强散射噪音背景,弥漫整个炮集,淹没深层反射信号,是导致地震资料极低信噪比的主要原因.如何研究和评价近地表散射强度一直是石油勘探未解决的问题,这与起伏地表的粗糙度、近地表速度横向变化和结构倾角分布密切相关.基于前期复杂近地表边界元法波动方程数值模拟研究,本文提出一种复杂近地表散射振幅矩阵方法来分析近地表散射强度.首先对复杂近地表结构进行边界元配置方法离散,根据边界积分方程生成矩阵方程.我们不求解该矩阵方程(涉及海量计算),只是利用矩阵分析技术来解析矩阵方程中的散射振幅系数矩阵,研究复杂近地表结构对不同频率波场的散射强度.该方法利用边界元对近地表结构几何特征的精确表征,研究起伏地表和非规则地质分界面对地震波传播的影响,由基本解及其在边界上的法向导数经过高斯数值积分计算得到的散射振幅系数矩阵,不仅描述了任意两点之间的相互影响,同时还刻画了边界形状特征的影响,为评价不同地质结构的散射强度提供了可能性.作为初步评价手段,我们采用矩阵元素总和与矩阵维数之比作为表征散射振幅系数矩阵散射特征的标量复杂系数,通过理论和实际模型测试,形成了一套行之有效、计算快速的近地表复杂性分析方法.