地震层析成像

摘要： 分布式光纤地震传感技术是新一代密集台阵观测技术,其利用光纤在地震波场作用下产生的光时程变化,探测地下介质的动态应变信号.其具有空间采样率高、恶劣条件耐受性强、运维成本低等优势,适用于城市、海洋、深井、冰川等传统地震学观测手段较难开展工作的环境.本文围绕该技术在地球内部结构成像研究中的应用,调研了从浅表数米到莫霍面深度等不同尺度成像的研究进展,其利用信号为从地脉动到高频交通噪声等多频段被动源和不同级别的主动源.文章同时分析了该技术面临的一些挑战,包括信号质量和信号保真度、海量数据处理和波场信息挖掘、海量数据存储和共享分析等,由此建议,须开展主被动源高分辨率动态成像、仪器传递函数计算及其校正方法、大数据有效信息挖掘等研究,从而更好地服务于高密度、高精度的光纤传感地震成像研究.

摘要： 选取1950年以来中国大陆内部发生的数十次6.0级以上强震的孕震、发震机制研究实例,本文回顾总结了近年来国内外学者对强震的发生与地壳介质结构不均匀性关系的研究进展情况,分析了不同研究方法的优点和存在的问题.相对定位方法获取精确的余震震源位置和地震层析成像方法,获得震源区高分辨率的三维速度结构是目前研究强震孕震构造和发震机制的主要手段.与流体触发俯冲带强震机制不同,大陆强震多发生于易于积累应力的高速块体内部或高低速块体过渡区域,中下地壳的低速高导层的弱化作用是触发强震的主要因素.深入了解发震地区的地壳介质结构、发震构造和地震活动的关系,可以为预测地震的发生和防震减灾提供重要的参考数据.

摘要： 秦岭造山带是华北板块和扬子板块南北两个大陆边缘长期演化的产物,各部分性质和时代不同,是一个复杂的构造混杂体。由于其所处位置的重要性,演化时间上的长期性、多旋回性,空间上的多样性、变异性,一直是地质和地球物理学研究的热点。为了沟通该区复杂的浅表地质现象与深部结构成像,获取更精细的上地壳结构成为厘定秦岭造山带不同块体之间接触关系,揭示其地球动力学演化过程的关键。本文对一条长450 km、南北向跨越鄂尔多斯地块南缘、渭河地堑、秦岭造山带、大巴山逆冲推覆带和四川盆地北缘的宽角反射与折射地震剖面采集的15个大炮数据进行了层析成像研究。本研究对690个初至走时拾取数据使用有限差分算法,采用变网格尺度及平滑参数的迭代策略,经20次迭代反演,走时均方根误差降至0.105 s,收敛良好。成像结果精细刻画了渭河地堑的低速沉积特征,系一个南深北浅的断陷盆地,最深处可达7 km,其发育主要受秦岭北缘断裂、乾县—富平断裂及渭河断裂控制。秦岭北缘断裂与安康—竹山断裂之间的秦岭造山带上地壳呈高速特征,横向变化剧烈,仅残余若干较浅的山间盆地。与南部四川盆地稳定沉积相比,大巴山逆冲推覆带下方沉积层速度结构不统一,反映了逆冲推覆作用的改造,但整体仍保留了3~6 km的沉积厚度。本文分析认为剖面中部的秦岭地区是古生代—早中生代南北板块汇聚的核心地带,之后造山带两翼的南、北陆缘分别于燕山期和新生代转入逆冲推覆和伸展两种迥异的构造环境,而现今研究区的上地壳构造格局是三次事件叠加的结果。

摘要： 城市浅层地质条件复杂,地下孤石是常见的地质灾害体。为降低城市地下空间开发过程中孤石造成的安全隐患,本文通过构建城市地下孤石的数值模型,分析地震波在含孤石介质中的传播特征,根据地震波的传播特征利用层析成像技术对孤石进行速度成像,并通过工程实例进行验证。研究表明:(1)地震波场的数值模拟是研究地球物理勘探的有效方法,能高效模拟地震波在给定地质模型中的传播规律;(2)对模型的数值模拟研究表明,地震层析成像法对孤石的形状、分布范围均有较高的分辨率;(3)对厦门某轨道工程实例研究表明,地震层析成像法对被测区域内速度差异反映敏感,能有效反映孤石的形状与位置,有助于全面细致地对岩体进行质量评价。

摘要： 2022年1月8日1时45分青海省门源县发生M_(S)6.9地震.本文基于青藏高原东北缘水平分辨率为0.3°的地震层析成像结果,获取了震源周边区域的地壳浅部构造信息,包括波速、泊松比以及估计的裂隙密度和饱和率的空间分布.结果表明:此次门源M_(S)6.9地震发生在P波和S波波速剧烈变化的区域,靠近高速体的边缘.泊松比和饱和率同样都显示,门源M_(S)6.9地震发生在高低值变化的过渡区.地震活动参数分析显示,震前冷龙岭断裂带的震源周边区域显示出了低b值、较低的a值和高a/b值的特征,与龙门山—岷山构造带强震之前的情况类似.裂隙密度在冷龙岭断裂两侧呈现出显著差异,北侧高于南侧,这可能是震后现场科考发现的断裂带地表破裂北侧高于南侧的构造成因.

摘要： 中国东北地区自晚古生代晚期以来,受古亚洲洋、蒙古—鄂霍茨克洋、太平洋构造域的叠加作用,壳幔结构极为复杂。本文收集中国东北地区国家地震台网接收的100 980个P波和91 030个S波到时数据,采用地震走时层析成像方法获得了该地区地壳P波和S波速度结构,进而获得了泊松比结构,用以探讨复杂的地壳结构。成像结果显示:中国东北地区地壳地震波速度结构呈明显的横向不均匀性,不同构造单元和构造单元内部都存在不同程度的不均匀性。松辽盆地整体上浅层地壳以低速异常为主,尤其是S波速度,但部分区域分辨率较低,中下地壳存在较大范围高速异常,推测与太平洋俯冲、后撤导致的岩石圈拆沉和热物质上涌等动力学过程有关;北部的大兴安岭重力梯级带和长白山一线主要表现为低速异常,表明具有大范围的岩浆作用,广泛岩浆作用为固体矿产资源的形成提供热源或物源;长白山、五大连池等近代活动的火山下方部分地壳区域均表现了较强低地震波速度和高泊松比异常结构特征,表明仍存在活动的可能。

摘要： 1654年礼县8级地震的发震区地处新构造活动强烈的青藏高原东北缘,位于南北地震带中北段,发育多条活动断裂。礼县8级地震发生在黄土覆盖区,距今约370年,受自然侵蚀与人类活动的影响,其地表破裂带和次生灾害现在已经难以分辨。为此,文章收集整理了1970年以来的地震台网和流动台网观测资料,基于地震层析成像方法,经过联合反演计算,研究1654年礼县8级地震的发震构造。研究根据岷县—礼县—两当一线的小震活动分布,推测存在“岷县—礼县—两当断裂”,可能是1654年礼县8级地震的发震断裂,但仍需野外地质工作的进一步研究。

摘要： 对海滩地下结构的认识是海岸带研究的一个重要方面,也是海滩保护和开发的基础。目前对于海滩的研究大多集中在表面动态变化监测和研究,而对于海滩内部结构和基底形态研究还非常有限。现有的钻探和探测手段一般只能研究表层砂体,难以探测到砂体的底部,无法建立海滩的整体结构模型,不利于分析砂的储量和研究海滩的演化。因此,需要一种探测手段,以便快速有效地开展砂体结构的大范围探测。本文把多尺度地震层析成像方法应用于海滩结构研究,以山东半岛东南部花岗岩石质海岸的一个典型海滩—青岛石老人海水浴场为例,对石老人海滩下方从地表到结晶基底的整体结构开展研究。通过采用新研制的重锤震源得到较高信噪比的地震数据,使用多尺度地震层析成像方法对海滩地下结构进行建模,建立了青岛石老人海水浴场海滩下方深达50 m的速度结构模型。所建立的速度结构模型与该区域已有的对砂体厚度的认识,以及海滩钻孔取样得到的柱状样品的砂粒度变化曲线吻合。该速度结构模型显示,测线下方砂体北厚南薄,在后滨的厚度约为15 m,而在前滨仅有5 m左右。我们推测,海滩下方的砂体中可能存在直立的岩石和未风化完全的岩石,海滩下方的不均匀风化作用导致其下方基底呈现下凹的形态,这种基底形态可能具有稳定砂体的作用。本文方法能够快速有效地构建海滩下方速度结构模型,并且可以方便地推广到其他海滩的结构探测,对于研究海滩结构、演化过程和沙滩保护具有重要意义。

摘要： 宽频带海底地震仪(OBS)是进行海洋岩石圈结构成像等地震学基础研究的核心仪器设备.本文介绍了南方科技大学自行研制的分体式宽频带OBS(命名为磐鲲)的设计特点及其在南海深海区的测试状况;并对于设备性能和数据质量进行了细致分析.除了分体式结构以外,磐鲲还具有独特的抗底流设计、地震计自动分离装置、宽频带地震计(100 Hz~120 s)、以及低功耗和长工作时间等特点.与2012年在南海进行的地震观测实验中的OBS设备相比,磐鲲在回收率、水平方位确定、调平装置以及时钟精度等OBS设备的基本性能方面都有了明显的提高;更为重要的是,得益于独特的抗底流结构,磐鲲记录的地震波形质量有了较大改善,尤其是水平分量,达到了与附近陆地台站相近的数据质量,而低频成分(>10 s)的噪声水平低于国际同类OBS.这些分析说明磐鲲记录的数据可以实现绝大多数地震学研究目标,包括应用于接收函数和各向异性等需要使用三分量地震数据的常用方法.此外,其数据的宽频带特征,尤其是较高质量的低频信号(如长周期面波的频散特征和低频体波的有限频效应),将更有利于研究海洋岩石圈和上地幔的深部结构和过程.

摘要： 2020年2月3日四川省成都市青白江区发生M_(S)5.1地震,震中烈度为Ⅵ度。该地震事件震中位于龙泉山断裂带上,距离成都市中心38 km,是龙泉山断裂带历史上非常罕见的5.0级以上地震事件。针对该事件成因进行了综合分析与研究,具体内容包括:(1)通过收集历史地震资料讨论龙泉山断裂带的地震活动性;(2)利用高质量的波形数据对主震位置进行重定位;(3)根据地震层析成像获得的三维vP、vS以及泊松比(σ)模型分析了孕震构造和流体影响,以及(4)利用固体潮理论模型分析了固体潮与地震触发的相关性。结果表明,本次M_(S)5.1地震发生在龙泉山断裂带北段,震中坐标为(30.732°N,104.529°E),震源深度为15.12 km;震源位于高-低泊松比过渡带附近,并伴随着大范围的低速异常,初步推断与深部流体有关;同时,固体潮在断层面上产生的剪切应力变化,也可能与本次地震的触发密切相关,暗示着在地震发生前龙泉山北段的地震危险性已经达到了较高水平。因此深部流体侵入作用、强震同震效应以及特定孕震构造环境的综合影响可能是导致本次地震触发的主要因素。

摘要： 地震层析成像是研究地球内部结构的最强有力工具,在认识地球内部结构和动力学机制、地球资源的勘探和开发等方面起着非常重要的作用.经过三十多年的发展,地震层析成像在数据的利用、地震波传播模拟、反演计算等方面都取得了长足的进步,发展出了包括射线、有限频率以及波形层析成像等方法.射线方法因为简单、计算要求低等优点,至今仍是探测地球内部结构的主要成像方法.但射线方法因为利用地震信息单一,忽略了地震波有限频率的特征而存在成像结果分辨率偏低等问题.而有限频率方法则考虑了地震波有限频率的性质,但由于这类方法依然依赖于射线理论而无法解决复杂地质情况下的问题.波形层析成像以实现利用全部地震信息为目标,并且通过求解全波方程模拟地震波的传播,从而能够准确描绘地震波在复杂介质中的传播情况,其成像结果的分辨率有望达到半个波长尺度.但波形层析成像面临着初始模型的选取、正演计算效率以及非线性反演等方面的挑战.

摘要： 不同板块的俯冲碰撞引发的强烈频繁的地震活动为地震层析成像研究提供了极大的便利条件。本文通过对菲律宾海板块的地震层析成像研究，对现存的三种关于西太平洋地区的板块动力学问题的观点进行了探讨。

摘要： 地震层析是利用大量地震观测数据反演研究区域三维结构的一种方法.菲涅耳带层析成像考虑波频率的影响,具有较 高的分辨率,但所需的存储空间和计算量很大.本文基于MapReduce 编程模型,利用开源hadoop 软件设计并实现了具备高扩 展性、可容错的菲涅耳带地震层析成像并行算法.实验表明,在集群系统上,此算法可靠稳定,节点数较多时仍能保持较高的 加速比.

摘要： 目的：地震波层析成像是个非线性的反问题。在实际地震勘探中，采用正问题来解反问题的办法，一般用迭代法求解。分析各算法的优缺点。方法：简单介绍了3种反演算法，并对其进行编程实现。结果：通过程序得出结果进行对比分析，证明了地震层析成像反演各算法的正确性和有效性。结论：3种算法(ART，SIRT，LSQR)各有优缺点。

摘要： 在藏区某水电站的勘察工作中,根据现场情况及地质人员要求,需要解决平洞数字化及三维成像、碎裂岩体探测及分层、卸荷裂隙探测等问题.本院通过大量的现场试验,研究开发了平洞可视化三维成像技术、碎裂岩体深层探地雷达探测技术及平洞-钻孔-地表多方位地震层析成像技术等,取得了较好的实用效果.

摘要： 50Ma以来,印度板块与欧亚板块开始发生陆陆碰撞,其东缘缅甸块体向东俯冲,形成了缅甸弧.该区域的地震分布于0-250km深度,大致反映了俯冲带的形态.近年来许多地震层析成像的结果显示,高速异常的俯冲板片在青藏东南缘下方到达了地幔转换带,腾冲火山的形成与此深俯冲有关.本研究采用接收函数共转换点叠加方法,结合地震层析成像结果,研究地幔转换带形态.本研究认为缅甸板块向东深俯冲在腾冲火山西侧穿过410km间断面滞留在地幔转换带底部，影响了660km间断面的深度，整体上使转换带加厚。腾冲火山的形成可能与板片俯冲有关，其热活动使火山下方转换带厚度减薄。

摘要： 菲律宾海板块由于处于板块汇聚带,其内部的结构特征及其与周边构造单元的接触关系越来越受到世界地学家的广泛关注.本文利用地震层析成像得到的纵波速度扰动转换为密度扰动,并以此作为初始模型,再利用经过温度效应改正的地幔重力异常,最后在球坐标系下反演得到菲律宾海板块及其邻区岩石圈上地幔的三维密度结构(50 km～300 km).为了评估岩石圈上地幔温度与化学成分分布的差异性,本文采用地震层析成像得到的横波速度反演得到岩石圈上地幔的温度分布(50 km～300 km).结合岩石圈卫星磁异常、大地热流等地球物理数据,综合分析表明:采用地震波速度数据作为约束,可以明显改善三维密度成像结果;菲律宾海板块的表层构造与深度岩石圈地幔构造存在差异性,且岩石圈强度与内部存在的强烈的形变-应变场受控于上地幔动力学;在棉兰老岛、西伯里斯海与摩鹿加海碰撞带区域的深度岩石圈上地幔,推测存在古老的大洋板块残留,可能对菲律宾海板块西部与欧亚板块的俯冲形式与过程造成影响.

摘要： 本研究收集了二维流动观测台阵中356个台站的数据资料，通过对原始数据进行0.02~O.1Hz带通滤波，采用自适应叠加方法拾取P波的相对走时残差。在获得地震波走时资料后，采用了Zhao等提出的地震走时层析成像方法来反演南北地震带南段地下三维速度结构。最后使用IASP91一维速度模型作为参考速度模型。

摘要： 隧道洞身所在范围内风化层厚度以及断裂和隐伏构造的调查对隧道穿越至关重要,对于破碎严重、速度横向不均匀、下覆地层起伏变化较大或存在透射地形地质情况,传统工程物探工作方法很难达到令人满意的效果.本文采用基于地震波层析成像理论的地震勘探方法,通过模型反演及应用实例证实了地震波层析成像方法对解决上述问题具的有效性.rn 层析成像技术能够在不损坏物体的前提下，得到物体内部的物理参数分布、几何形态等需要的信息。它一般是通过接收在物体外部发射并且穿过物体而携带有物体内部各种信息的物理信号，利用计算机重建技术，重现物体内部结构。估算波在地下介质中的传播速度在地震勘探中是一个很重要的问题，而层析成像技术能够通过接收炮点与检波点之间的地展波旅行时，利用计算机技术反演得到勘探区域的速度结构，从而为解决此问题提供了一个切实可行的方法。

摘要： 本文在以上广义地球内部形状三阶理论基础上，利用由地震学资料得到的全地慢三维密度模型、和地壳(含海洋和陆地地形)的三维密度模型，重点计算了核慢边界的形状参数。计算结果表明，即使只考虑深至70千米的地壳层三维密度分布的影响，核慢边界等势面的地形非椭球起伏也可以达到二百米左右。而如果考虑全地慢三维密度分布的影响，核慢边界等势面的地形起伏会更大。最后，将计算结果与地震层析成像的结果进行了比较和分析。

摘要： 本发明揭示一种软场层析成像系统。该软场层析成像系统包括：软场层析装置，用来向被测对象施加激励，并获得所述激励所对应的测量响应，所述软场层析装置包括若干传感元件，用来连接至所述被测对象；跟踪装置，连接于所述传感元件，用来获得所述传感元件的位置信息；前向模块，连接于所述跟踪装置，用来产生所述被测对象的对象网格及所述激励的预测响应，所述对象网格包括所述传感元件的位置信息；及重建模块，连接于所述软场层析装置及前向模块，用来根据所述对象网格、所述激励、所述测量响应和所述预测响应重建所述被测对象的图像。

摘要： 公开了一种计算机实施的射束层析成像方法和系统，用于产生改进的地震图像和地层模型而不依赖于反射层构造。记录的地震数据被变换为与使用具有速度模型的地层模型的正演模拟的射束进行对比的数据射束，以计算射线路径和地震图像来说明反射层。对地层模型和速度模型的层析成像更新基于数据射束与从速度模型和地震图像正演模拟的相同射束之间的未对准。更新的地层模型和地震图像更好地描述了这些射束经过大地的真实传播。

摘要： 本发明公开了一种跨孔地震波层析成像地质解释方法，提供一种充分利用地震测线观测系统各条测线平均波速和层析成像反演计算获得的地震波速度，进行地质解释的方法。所述方法步骤包括：布置交叉的地震波测线，制得地震波测线图；根据地震波测线中水平测线的平均波速～深度曲线，确定若干项第一特征波速及其对应的深度，根据第一特征波速划分地震波测线图中测线，分别绘制测线分布图并制作外包络线；根据跨孔地震波层析成像反演计算获得的地震波速度等值线图，找到等值线密度较高的分布带，确定第二特征波速的分界线；根据外包络线和第二特征波速的分界线，解释获得地层或区块分界线。

摘要： 本发明涉及一种基于深度加权的地震斜率层析成像方法，属于地震资料处理的速度建模技术领域。其解决了由于复杂构造区域深部反射同相轴微弱，有效信号较少而导致深部速度建模效果差的问题，在保证浅层速度精度的同时，提高了深部地层速度的反演精度。本发明包括如下步骤：对地震数据进行预处理；拾取反射波的走时和斜率，形成观测数据；建立初始速度模型和初始射线段参数，形成模型空间；射线段参数和速度模型联合反演；对反演结果进行质量控制，如果反演结果不收敛，则继续进行反演迭代，如果反演结果收敛，则输出速度模型和射线段参数。

摘要： 本发明揭示一种软场层析成像系统。该软场层析成像系统包括：软场层析装置，用来向被测对象施加激励，并获得所述激励所对应的测量响应，所述软场层析装置包括若干传感元件，用来连接至所述被测对象；跟踪装置，连接于所述传感元件，用来获得所述传感元件的位置信息；前向模块，连接于所述跟踪装置，用来产生所述被测对象的对象网格及所述激励的预测响应，所述对象网格包括所述传感元件的位置信息；及重建模块，连接于所述软场层析装置及前向模块，用来根据所述对象网格、所述激励、所述测量响应和所述预测响应重建所述被测对象的图像。

摘要： 光学相干层析成像设备包括光源单元，发射包括从具有不同的中心波长和部分重叠的输出光谱范围的扫频光源发射的光，光具有各自的输出光谱范围并且在时间上相互分离，分割单元，连接到所述光源单元并且将对所述光源单元发射的光进行分割，波长选择单元，连接到所述分割单元并且从输出光谱范围重叠的范围中选择具有预定波长的光，时间检测单元，连接到波长选择单元并且检测扫频光源以预定波长振荡的时间，以及波数检测单元，连接到所述分割单元并且检测来自扫频光源的光具有相同波数的时间。

摘要： 一种用于确定样本（13）的体积表示的计算层析成像方法，包括：初始重建步骤（22），从由X射线系统（10）所取得的样本（13）的X射线投影（21）来重建样本（13）的初始体积数据（23）；确定要更新的所述重建的初始样本体积的一部分的步骤（24）；以及迭代更新过程（32），用于使用迭代重建法仅对确定为要更新的体积数据（23）的一部分产生更新的体积数据（23）。该方法包括，在所述确定要更新的样本体积的一部分的步骤（24）中，基于重建的体积数据（23）的可用的质量信息，对所述体积数据（23）中的每一个单个体素单独评估这一体素是否满足指示这一个体素需要更新的预定的条件，并在所述迭代更新过程（32）中仅对已确定为要更新的那些体素才产生所述更新的体积数据（23）。

摘要： 本申请实施例提供了一种地震走时获取方法及基于其的井间地震走时层析成像方法，该成像方法包括：首先利用初至提取算法的方式获得地震剖面的初至，然后建立一个均匀初始慢度模型，接着使用高阶多方向程函方程有限差分法计算慢度模型的地震走时，再用最速下降法追踪射线路径，进而构建出雅可比矩阵，最后进行走时层析成像来反演慢度场，得到一个新的慢度模型。通过迭代线性反演算法不断更新慢度模型并计算误差，最终得到一个误差足够小的慢度模型来对井间慢度场进行描述，从而获得比基于常规FMM算法的井间地震走时层析成像更好的重建结果和更高的反演精度。

摘要： 本发明公开了一种计算机实施的射束层析成像方法和系统，用于产生改进的地震图像和地层模型而不依赖于反射层构造。记录的地震数据被变换为与使用具有速度模型的地层模型的正演模拟的射束进行对比的数据射束，以计算射线路径和地震图像来说明反射层。对地层模型和速度模型的层析成像更新基于数据射束与从速度模型和地震图像正演模拟的相同射束之间的未对准。更新的地层模型和地震图像更好地描述了这些射束经过大地的真实传播。

摘要： 本发明公开了一种基于测斜技术的井间地震层析成像方法及系统，涉及地震层析成像领域，该方法包括：由激发井的井口位置坐标、接收井的井口位置坐标、第一、第二测斜数据确定激发井全井段的下井井轨迹和接收井全井段的下井井轨迹；根据下井井轨迹建立井间地震层析成像的观测系统；由井间地震层析成像的观测系统采集野外地震数据；根据激发井的井口位置坐标、接收井的井口位置坐标、第一、第二、第三和第四测斜数据，得到激发井全井段的井轨迹和接收井全井段的井轨迹；基于激发井全井段的井轨迹、接收井全井段的井轨迹和提取的初至波旅行时，采用射线层析法确定井间地层结构图像。本发明解决了井下收发系统定位不准、边界条件不清晰的问题。