伪随机编码源电磁响应的精细辨识

与传统阶跃源激励方式相比, 采用m序列伪随机编码对发射源波形进行编码, 提高了电磁探测的深度和分辨能力.然而受这种编码源发射波形自相关旁瓣效应的影响, 使得对大地冲激响应的精细辨识效果受到一定限制.为了解决这一问题, 在以往相关辨识方法研究的基础上, 进一步考虑发射自相关旁瓣的影响, 首先提出一种由收发互相关中高精度提取大地冲激响应的数学方法; 然后通过数值模拟给出了m序列编码源大地冲激响应的精细辨识结果; 同时对以m序列为发射波形的勘探系统相关参数选择进行了分析; 最后利用本文提出的方法对野外实测数据进行辨识处理, 通过与其他EM方法结果进行对比, 证明了本文提出方法的可靠性.     

脉冲编码可控震源信号设计

通过脉冲编码技术使震源向地下激发出可人为控制的变步长的脉冲序列,采用解码技术将这种连续多次小能量激发情形的原始地震记录转换为等价的单次大能量激发的地震记录.文中通过数值模拟技术对脉冲编码震源信号地震响应的规律和特点进行了研究.模拟结果表明,脉冲编码信号冲击间隔的增量是压制相关噪声的关键因素,调整冲击间隔的增量对相关噪声的影响要比增加冲击次数对相关噪声的影响灵敏得多,而重复的冲击间隔对压制相关噪声不起任何作用.     

基于三元伪随机编码的冲击夯可控震源控制系统设计

冲击夯可控震源具有移动方便、质量轻、输出力大等优点,在城市工程勘察以及中浅层地震勘探等领域具有一定的应用前景.其激励信号主要基于二元伪随机编码技术,由于旁瓣效应导致相关干扰严重、地震记录信噪比低等问题,制约了冲击夯震源的推广应用.本文针对传统控制方法的不足,开展了基于三元伪随机的冲击夯可控震源编码技术和编码匹配控制方法研究,并在此基础上设计和实现了相应的控制系统.野外实验结果表明：相比于二元伪随机编码控制方法,三元伪随机编码控制方法得到的地震子波的主旁瓣比提高了4.04 dB;震源信号穿透力强,在测线远端处能量约为30磅锤击震源的100倍,约为二元伪随机方法的4倍;单炮地震记录中干扰抑制能力强,信噪比显著提升,子波频带宽,提高了分辨率,在一定程度上提高了地震勘探效果.

     

可控震源匹配扫描方法研究

常规的可控震源Chirp扫描信号的地震响应存在着相关信号旁瓣大、分辨率低的缺点;用二元伪随机编码信号作为可控震源的驱动信号,地震响应剖面中存在严重的相关噪声,降低了地震记录的信噪比.本文提出的可控震源匹配扫描方法,利用匹配伪随机序列偶调制正弦载波信号作为可控震源驱动信号进行扫描激发,得到两个匹配的原始地震记录,对两个匹配的原始地震记录分别解码后再进行叠加形成最终的综合解码地震剖面.地震数值模拟的结果表明,该方法基本不存在常规Chirp扫描情形的旁瓣效应,可有效避免m-序列编码扫描情形的相关噪声,其最后形成的综合解码地震剖面可以与脉冲震源的炮集记录相媲美.     

北京断陷黄庄—高丽营断层伪随机可控震源地震剖面

位于北京断陷西北边界的黄庄—高丽营断层是区域新构造运动中的一条重要的隐伏断层,本研究利用伪随机可控震源及其高精度反射地震方法,调查了该断层在北京奥林匹克公园段的特征.研究工作首先从理论上分析了可控震源解码原理和抗噪声能力,然后利用三分量波动方程正演指导了黄庄—高丽营断层的野外地震观测,在城市强噪声环境下采集了高精度的地震数据,经过数据处理在该地区第一次得到地震偏移深度剖面.获得的地震偏移深度剖面清晰地显示了黄庄—高丽营断层的位置,地质解释结果为进一步明确剖面上断层两侧新生代地层的厚度提供了依据.     

可控震源非线性扫描地震响应的数值模拟

讨论了几种非线性扫描信号自相关函数的旁瓣特性.对可控震源非线性扫描的地震响应进行了数值模拟.当震源扫描持续时间是检波器接收时间的一半时,相关运算把反射扫描信号压缩成脉冲信号的效果是显著的.有限度地增加震源扫描持续时间以及与之相适应的接收时间可以使反射扫描信号得到进一步的压缩,但在固定扫描与接收时间的条件下,增加采样点个数对反射扫描信号的压缩并不起作用.采用具有低频相关子波特性的非线性扫描震源信号,将有利于相关噪声的消除.模拟结果还证实了二次扫描在某些特定条件下会出现鞍点效应这样一个事实.     

伪随机编码源激发下的时域电磁信号合成

将伪随机编码技术引入到人工源电磁法后,可以通过加大发射功率以及应用后续的相关处理技术来达到压制噪声、加大探测深度及提高分辨率的目的,因此引起了越来越多学者的关注及研究,但大多数研究集中在资料处理的相关技术上,对模拟电磁信号关注较少.然而,资料处理工作大多是从电磁信号出发的,模拟伪随机编码源激发下的电磁信号不但可以为资料处理环节提供理论数据,而且可以为检测资料处理的效果提供中间结果,因此,模拟电磁信号工作必不可少.本文根据获得接收信号的物理过程来实现伪随机编码源激发下的电磁信号合成.首先用解析公式获得特定地电结构的大地频率域响应,然后通过余弦变换得到时间域阶跃响应,接下来用阶跃响应的时间导数得到大地脉冲响应,通过将大地脉冲响应与伪随机编码源的褶积得到理想接收信号,最后,用低通滤波器来模拟发射设备和接收设备的频带限制,将之和噪声一起加到理想接收信号上,最终模拟出仿真的合成信号.通过和野外实际接收信号对比发现本文合成信号仿真度较高,可以服务于后续的数据处理环节.     

震源区的地震序列频度

最近几年,在地震学中由M.A.萨多夫斯基提出的地球物理介质模型正在得到很大的普及。该模型把地壳设想为由若干地块或不同尺度的非均质层组成的多层次自相似结构。在这个模型范畴内,地震乃是一定尺度的构造单元之间快速动力学相互作用的结果。这种把岩石圈看作是广阔尺度范围内的“自组织”介质的观点,是以地壳的某些总体(综合)特征的存在,尤其是地震过程的存在为前提的。     

小金地震序列的震源区应力场

用Ｐ波和Ｓ波最大振幅比方法测定了１９８０年９月２２日小金Ｍｓ６．６级地震前后的１１７个小震的震源机制。根据小金地震序列中３次最大地震和１１７个小震震源机制解,了震源区应力场的基本特征的变化形态。对小震机制解进行系统聚类分析,小震机制解的优势取向和３次最大地震的震源机制一致。由小震机制主要类型的平均解和３次最大地震的震源机制反演得到的应力场方向与区域应力场相符。和主震相近的优势走滑类型及逆倾滑动类型     

武定6.5级地震序列震源机制

由地震Ｐ波初动符号资料,求解得到１９９５年１０月２４日武定６．５级地震序主震及２１外强余震的震源机制解。主震的两个节面走向分别为北西西向,倾向ＮＮＥ,倾角７０°;另一个节面走向为北北东,倾向Ｗ,倾角７７°;等效释放应力场主压力力方位为３２４°,仰角２４°。表明与区域应力场基本一致的主要震震源应力场及发震断裂控制着整个序列的地震活动。     

1999年9月14日绵竹清平5．0级地震序列分析

1999年9月14日绵竹清平乡发生了一次5．0级地震,应用中国地震局开发的SSRA软件,对这次5．0级地震序列时、空、强特征进行分析研究,为后续地震预报提供依据。     

宽频地震数据瞬时振幅属性优势分析及在南海深水区的应用

在过去十几年时间里,海洋宽频地震采集和配套处理技术取得了长足进展,在我国南海深水区已采集地震资料的频带宽度已达5个倍频程,低频信息可拓展至3 Hz,高频信息可达120 Hz.与常规地震数据相比,宽频地震数据中子波的波形特征有了明显变化,除了可以大幅提升地震资料的信噪比和改善中深层地震成像精度外,在地震属性计算过程中还有很多明显的优势.本文从瞬时振幅属性计算原理出发,通过模型对比分析了常规子波与宽频子波在瞬时振幅属性计算方面的差异及产生原因.分析表明,宽频地震数据可以有效降低瞬时振幅属性计算结果的误差,有效提高基于振幅属性进行储层刻画和储层物性参数预测的精度.最后,将该方法应用于南海深水区实际数据的对比中,进一步阐明了宽频地震数据在瞬时振幅属性计算方面的优势,有效支持了深水区勘探进程,取得了良好的应用效果.     

地震计仪器噪声测量中的几个问题

研究了地震计仪器噪声测量中的几个问题,并从理论、模型仿真和测量实验3个方面证实了下述结论:①平稳地噪声中,两台并列地震计的通频带差异、灵敏度差异及阻尼系数差异对测量结果没有影响;②非平稳的地背景噪声和干扰必然引起测量误差;③地震计自身噪声测量必须在安静的台基上进行。     

地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数的计算及其Matlab实现

介绍了地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数计算方法及涉及的一些概念,以台站实际数据为例,给出了应用Matlab计算噪声功率谱密度及其概率密度函数的程序算法,该方法直接输入文本格式数据,计算台基噪声功率谱概率密度函数;以洛阳地震台24小时的连续波形记录为例,详细叙述了原始数据去仪器响应、计算功率谱密度、倍频程计算和噪声功率谱密度的概率密度函数计算实现的全过程。该方法编程简单,适用于单台噪声水平评估,在野外台站的快速勘选中具有潜在应用价值。     

宽频带流动地震台站中地震计浅井式安装研究

在井下地震观测中,各种地表背景噪声具有显著衰减作用,针对中国地震科学台阵现有大量非专用浅井式设计的Guralp CMG系列地震计,以及目前多个新获批项目在高背景噪声区域的观测需求,设计一种野外实用浅井观测方式,在北京国家地球观象台进行不同深度、不同井壁材质的观测对比实验,分析研究观测数据的背景噪声功率谱密度,结果表明,随着浅井深度的增加,地震背景噪声在垂直、水平向得到改善,改善程度随频率变化有所不同。分析认为,在华北现有地质环境下,6 m浅井是较为经济的观测方式,性价比高、占地小、施工简便,可用于后续多个项目的宽频带流动地震台阵观测。     

地震雷达

利用绿色、环保的人工震源,主动向地下发射地震波,构建地震雷达,实现大范围的地下探测,是地球科学的一个前沿课题.最早,探测地球内部利用的是天然地震产生的地震波,这是因为天然地震释放的能量大,一次天然地震释放的能量相当于万吨级炸药.几千公里远处仍可以接收到信噪比大于1的地震波信号,但天然地震发生频度低和震源位置定位精度低限制了利用天然地震进行地下探测的精度;后来,利用人工源的地震勘探得到迅速的发展,探测精度明显提高,但受到人工源能量的限制,探测的空间尺度有限;今天,以小当量激发实现大尺度探测是发展地震雷达的一个关键问题,是将地震波理论和现代信息科学相结合的一个新的领域.发展人工震源的编码和接收信号的解码等理论和技术,可以从电磁波雷达在过去半个世纪所经过的道路得到许多借鉴和启发.可以预期,地震雷达的发展将会对观测地震学带来全面的影响.