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2017年中国地球科学联合学术年会(CGU2017)

2017年中国地球科学联合学术年会(CGU2017)

  • 召开年:2017
  • 召开地:北京
  • 出版时间: 2017-10-15

主办单位:中国地球物理学会 中国地质学会 中国地震学会 中国力学学会 中国岩石力学与工程学会

会议文集:2017年中国地球科学联合学术年会(CGU2017)论文集

会议论文
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  • 摘要:微地震监测是致密储层油气资源开发的关键技术之一,微地震监测中的核心问题就是如何对水力压裂过程诱发的微地震事件进行准确定位.微震震源定位往往需要高精度的地下速度参数,可以说微震监测中的震源定位与速度参数二者紧密相关,相辅相成,有必要建立一个联合反演算法,获得精度更高的震源位置和地下介质速度参数.
  • 摘要:目前,地震勘探的主要载体和核心是地震数据本身,它可以提供丰富的地质与空间信息量.随着地震勘探技术的日趋成熟,它已经贯穿油气勘探开发的全过程.针对基础资料的不同,还可以设置趋势面约束的权重值大小,这样便可以在有资料控制区愈加真实地反映构造起伏,而而在无资料控制区利用趋势面的有效拟合约束,从而避免了“构造盲点的产生”,对地震空白区进行了有效的趋势约束,得到了研究区地质图件,为下一步的构造分析以及构造单元划分、构造演化奠定了坚实的基础。
  • 摘要:在水力压裂过程中岩石的电阻率会发生异常,因此可以通过进行岩石电阻率的动态成像得到介质内部裂缝分布结构随时间的变化(Yamina E.Aimene,2014).通常为了理解裂缝生长,可以借助微地震方法监测和判断压裂效果.而岩石破裂时微地震信号非常弱,加上外界干扰因素的影响,想高精度的得到裂缝的分布形态比较困难.而电磁法对流体比较敏感,可以辅助微地震监测,能更准确地反应裂缝形态,为压裂提供参考.
  • 摘要:将平面波解构滤波器(PWD滤波器)运用到微地震资料处理是一种利用地震同相轴局部倾角进行去噪的方法.PWD滤波器可以估算地震同相轴的局部倾角,根据局部倾角信息对微地震数据进行平面波解构滤波.有效信号被解构,但噪声无法被分解与重构,可以将其从微地震资料中分离,从而实现微地震数据的信噪分离.实践证明,该方法能够对微地震资料中的噪声起到一定的压制作用.
  • 摘要:滩海地区主要是指位于济阳坳陷东北部的长堤-孤东-垦东及其西部附近的地区,该地区处于济阳坳陷与渤中凹陷、黄河口凹陷等构造单元的陆海交接部位,面积约5600km2.对研究区整体而言,油气主要呈现NW向成带、NE(NNE)向控藏的特点,但其深部潜山与浅部成藏规律具有明显差异性,除伸展作用外,走滑是控制研究区构造演化及成藏的重要因素之一.本文在对典型实例分析的基础上,并结合目前的勘探实践以及前人的研究,分析走滑及其派生作用对滩海地区潜山及浅层油气差异成藏的的控制作用,为下一步的石油勘探指明方向。
  • 摘要:中国海相页岩气富集成藏主控因素包括深水陆棚相优质页岩、良好的保存条件及有机质孔的发育.深水陆棚相控制下发育的优质页岩具有厚度大、生烃强度高、有机质丰度高、硅质含量高的特征,是页岩气富集的基础;致密、突破压力均较高的顶底板具有好的封闭条件,对页岩气层都具有很好的封隔作用;有机质孔、水平层理缝为页岩气提供了储集空间.通过综合信息叠合法和地震预测法来预测TOC含量、裂缝发育情况、高脆性指数发育区等来进行页岩气“甜点区”的预测,为优化页岩气定向水平钻井和储层压裂改造的部署提供了依据.
  • 摘要:四川盆地外围的中下扬子地区是近年页岩气研究的热点区域,但基于中央财政和各省级财政的页岩气调查工作一直没有获得理想预期;石油、石化企业在各自的勘探区块也未有工业气井的突破.近期,宜昌地区鄂宜页1井获得平均日产6.02*104m3产能的成果引起页岩气研究者的广泛关注,该井对宜昌地区早寒武世页岩的含气特征是否具有普遍的代表性?该井对整个扬子地区的早寒武世页岩气勘探有何启示意义?这些疑问随之成为页岩气研究的热点问题.笔者通过梳理宜昌地区的页岩气调查及勘探成果,发现鄂宜页1井所处的宜昌斜坡地区处于中扬子构造相对稳定的区域,且富有机质页岩沉积厚度较大,页岩有机质成熟度适中;但因深大断裂、岩相古地理等方面因素的制约,理想的页岩气甜点区极为有限;扬子地区其它区块的早寒武世页岩沉积演化特征与鄂宜页1井存在较大差异,因谨慎借鉴。
  • 摘要:川西坳陷是四川盆地重要的勘探阵地之一,近年来的天然气勘探取得了长足的进展,海相层系中三叠统雷口坡组是重要的勘探领域之一.尽管早在1972年就在坳陷北部发现了中坝雷三段(T2l3)气藏(Zhu et al.,2011),但之后海相层系天然气勘探进展缓慢.2006年以来,中石化在川西坳陷中部中三叠统雷口坡组四段(T2l4)勘探不断取得突破,相继发现了CK1、XS1、PZ1、YaS1等高产井,展现出雷口坡组良好的勘探前景,雷口坡组也成为川西坳陷天然气勘探新的热点层系.本文拟通过对川西坳陷中段雷口坡组天然气地化特征的分析,并通过与中坝气田T213天然气和新场气田陆相天然气地化特征的对比,明确川西坳陷雷四段天然气的成因类型。
  • 摘要:随着在四川盆地油气勘探的逐渐深入,近年四川盆地北缘相继发现了铁山坡、渡口河、普光、龙岗以及元坝等大中型气田后,长兴组-飞仙关组礁滩储层逐渐被重视,成为目前四川盆地北缘主要的勘探层系.受开江-梁平海槽演化的控制,研究区长兴期-飞仙关期主要为开阔台地-蒸发台地以及陆棚环境.长兴组-飞仙关组储层受岩石矿物成分、沉积相带、表生岩溶、埋藏溶蚀、白云石化以及后期构造改造等作用的控制,发育有生物礁相孔缝型灰岩、白云岩储层、台缘(内)滩相孔缝型白云岩储层以及台内滩相孔隙型白云岩储层.以下志留统、中上二叠统烃源岩为研究核心,并结合研究区油气成藏事件分析,该研究区主要发育S1-P3ch含油气系统以及P2.P3-P3ch.T1f含油气系统.通过对川东北典型气藏剖析,将长兴组-飞仙关组油气藏划分为S1.P2.P3生-P3ch储短距离垂向运聚模式(元坝模式)以及S1.P2.P3生-P3ch.T1f储垂向运聚模式(龙岗-普光模式).以长兴组-飞仙关组礁滩储层为核心建立3类油气成藏组合,分别为生物礁相灰岩成藏组合、台内滩相白云岩成藏组合以及浅滩相白云岩成藏组合.综合对四川盆地北缘油气成藏条件及其在时空上配置关系的研究,认为南大巴山前冲断带、川东冲断带的达州-开江-梁平一带以及阆中-平昌斜坡带的龙岗地区为长兴组-飞仙关组礁滩储层有利勘探区带,通南巴背斜西南部、九龙山背斜中南部以及中部断褶带为较有利勘探区带.
  • 摘要:边缘是图像识别、分割、增强及压缩的基础.边缘检测是采用边缘检测算子识别图像中的边界,获取所需信息,常见的算子有Roberts、Sobel、Prewitt、LoG、Canny等.本文对传统Canny算子进行优化,用于地震图像处理中对同相轴进行追踪与检测断层.本文对传统的Canny边缘检测算法进行了改进,对地震剖面处理的结果表明,改进后的算法能很好的抑制噪声对边缘检测的干扰,并具有较高的边缘定位精度,完整连续地追踪了同相轴,并检测到断层,为进一步的地层构造分析、层速度分析、断层解释等提供了基础。
  • 摘要:在地震勘探过程中,由于施工条件和生产投入的影响,使得地震数据沿空间方向不规则或出现稀疏采样现象,造成地震数据的道缺失、坏道或空间假频.这些问题常常影响到地震处理效果,并最终妨碍正确的地质解释.通常解决上述问题的办法有两种:加大采样密度和在处理时进行空间内插.但是,加大采样密度会增加成本,降低效益.因此,地震数据规则化和道间插值在地震资料处理和成像中有着重要的作用和实际经济价值.本文在自回归预测误差滤波的基础上,利用整形规则化的方法对该欠定问题进行约束,增加了求解的稳定性。最后通过数据试算验证了本文方法的有效性。
  • 摘要:柴达木盆地是青藏高原最大的盆地,面积达12万平方千米.盆地中沉积层最厚处达12km.2008布设在柴达木盆地及其周围的INDEPTHⅣ(International Deep Profiling of Tibet and theHimalaya PhaseⅣ)台站记录到2008年11月10日大柴旦Mw6.3级地震及后续余震,通过分析地震数据,可以看到地震记录在空间上的变化及地震地面运动的放大.本研究中我们依据前人研究建立了柴达木盆地三维速度模型,包括古近基、新近基和第四系三个沉积层。并在高性能并行计算机上利用有限差分方法(FDM)模拟地震波在三维柴达木盆地中的传播特征,通过模拟解释柴达木盆地中观测到的长周期面波的产生机制和地震地面运动的放大。
  • 摘要:地震勘探中,反射波是最主要的地震波类型,反射数据是地震观测数据中的主要成分.偏移成像是地震反射数据处理中的重要方法技术,也是获取地下三维构造图像的重要手段.由于成像原理建立的成像公式不完全满足波动方程,现有的偏移成像方法不是完全的波动方程方法,为了满足地下复杂构造油气藏、岩性油气藏和非常规油气藏勘探开发对高精度偏移成像的要求,需要为构建完全的的波动方程偏移成像方法推导出其相应的反射波方程.
  • 摘要:Seismic modeling is a crucial part of imaging and inversion and it can help determine optimal recording parameters in data acquisition.Explicit finite difference methods have been widely used to model seismic wave propagation.GPU (Graphic ProcessingUnit) has been widely used in seismic imaging and inversion, for example RTM (reversetime migration) and FWI (full-waveform inversion).Reverse time migration (RTM) canachieve high resolution imaging and the boundary condition is crucial to it. Althoughrandom boundary has been successfully applied in 3D RTM it can bring diffuse reflectionand increase computation amount. Some scholars have proved that the absorbing boundary isbetter than random boundary in RTM. Perfectly matched layer absorbing condition (ABC) isbest among sponge ABC and paraxial approximation ABC.
  • 摘要:Dellinger and Etgen(1990)solved the Kelvin-Christoffel equation corresponding to the anisotropic medium to obtain the polarization vector,and then projected the vector wavefields to the P-wave and S-wave of the polarization direction.Yan and Sava (2009)extend this method to inhomogeneous anisotropic medium by solving the Kelvin-Christoffelequation for each mesh point in the space domain. In order to reduce the compute cost,Yan and Sava (2011) derived the mix domain method with the IDW interpolation.Yan and Sava(2011) demonstrate that the polarization vector and the anisotropy parameter areapproximately linear, so that some reference models can be selected, the polarizationvector is obtained by solving Kelvin-Christoffel, and then the wave-mode can be separatedin the wave number domain.
  • 摘要:完全匹配层(PML)是地震波数值模拟最为有效的边界吸收技术,但传统PML在地震波近平行PML传播(掠射情况)时吸收较差,会产生很强的转换瞬逝波.复频移完全匹配层(CFS-PML)在PML的复坐标拉伸方程中增加了两个参数,使吸收效果等效于低通滤波器(低频成分不吸收,高频正常吸收),这种频率相关的吸收特征被证实可以有效的减弱转换瞬逝波的产生,因此CFS-PML近年来被大量应用于地震波的模拟工作中.本文通过从理论上分析双极点复频移完全匹配层中各参数的作用,提出了双极点复频移完全匹配层最优参数的选择方法。数值实验证明基于该最优参数选取,双极点复频移完全匹配层对宽频地震波的吸收效果优于其它PML。
  • 摘要:正演与反演是地球物理研究的两个重要环节,研究工作运用面向对象方法对正演与反演进行了系统分析,完成了基于有限单元法正演与正则化非线性反演的地球物理正反演统一程序框架.统一程序框架对正演与反演的基本功能进行了划分,将区域离散、有限单元法单元刚度矩阵生成、线性方程求解、非线性优化、正则化因子的选择、稳定因子的设计等基本操作定义为底层;而将具体的正演计算问题(如直流电阻率问题、大地电磁问题等)定义为中间层;将具体的反问题定义为最高层,也就是应用层.这种划分可以实现底层功能的重用,提高程序开发的效率,方便升级与维护,应用统一程序框架大大简化了正演与反演程序开发的过程。通过分析地球物理正演与反演的特点,建立了以有限单元正演、正则化反演为基础的地球物理正演与反演统一程序框架。统一框架,将地球物理正演与反演问题分成三个层次,将区域离散、有限单元法单元刚度矩阵生成、线性方程求解、非线性优化、正则化因子的选择、稳定因子的设计等基本操作定义为底层,提高了程序开发速度与代码的重用性,同进方便代码的升级。应用统一程序框架进行了实测数据反演应用,取得了较好的效果。
  • 摘要:地震波数值模拟是进行地球内部结构成像,全波反演的重要工具.由于反演过程需要进行多次正演计算,对正演过程的计算效率提出了较高的要求.本文调研了自适应网格框架的特点,并使用BoxLib 对一阶速度应力形式的声波方程进行了模拟,通过从计算精度和计算效率与全局细网格进行比较,可以得到结论,在地震波模拟过程中,使用自适应网格框架进行多级网格数据管理,可以做到在保证计算精度的情况下,提升计算效率。
  • 摘要:地震波数值模拟是研究地震波传播规律的重要手段,其中有限差分法由于其简单易实现、计算效率相对较高的优点,已被广泛地应用在地震勘探、强地面运动研究和全波形反演等方面.有限差分法波场模拟的结果准确性主要受两种误差的影响:色散误差和界面误差.采用交错网格有限差分方法,对有限差分地震波模拟中的界面误差进行了分析,测试了应用格点平均法、体积分平均法以及正交各向异性等效介质参数法模拟结果的影响。对在实际地震波模拟中,界面处的有限差分网格上等效介质参数方法的选取进行了讨论。我们同时测试了在经过等效介质参数处理的情况下,网格密度对不同震相结果的影响,我们的测试结果表明:应用了合适的等效介质参数方法情况下,网格密度满足色散误差要求的PPW时,反射波和透射波能够比较准确的被计算,但是转换波需要更密的网格才能计算准确。
  • 摘要:乌里雅斯太凹陷是内蒙古二连盆地东北部的一个次级构造单元,整体呈NNE 向展布,面积近3000km2,由南、中、北三个洼陷组成.乌里雅斯太凹陷中、北洼具有丰富的油气资源,其中,中洼的油气资源量约1.1×108吨、北洼的油气资源量约0.9×108吨,已在北洼西南斜坡带发现中康油田,具有较大的勘探潜力.进一步搞清该凹陷的资源潜力及展布情况对油气勘探决策具有重要的意义.但在作为资源潜力评价的重要基础工作之一的现今地温场方面却未有研究.本文根据五口井的稳态系统测温数据,岩石热导率、生热率的测试结果,开展了乌里雅斯太凹陷现今地温场的研究.该工作不仅对资源潜力评价具有重要的指导意义,还可以为进一步研究盆地的成因动力学和构造-热演化等基础问题提供科学依据和约束.
  • 摘要:岩石热物性参数是开展区域大地热流、深部热状态、岩石圈热结构以及盆地热历史恢复等研究中必不可少的基础数据,也是进行盆地模拟和油气资源评价等工作的重要约束.岩石热物性参数主要包括热导率、生热率、比热、热容和热扩散率等.实际研究中需要在研究区采集相当数量的有代表性的岩样进行实测,以获取和计算高质量的热物性数据.本次测试结果表明,泥岩和砂岩的热导率值随石英含量的增加而增大,其他矿物成分的含量也会对沉积岩的热导率值产生影响,如砂岩的热导率随钠长石含量的增加而增大,随高岭石含量的增加而减小;泥岩的热导率随方解石和伊利石含量的增加而减小。孔隙度对岩石热导率也有较大影响,岩石热导率整体随孔隙度的增大而减小,而石膏的热导率随孔隙度增加变化不大。此外,岩石密度对岩石热导率也有一定影响。
  • 摘要:油气的生成和运聚与温度及盆地热演化等地温场条件息息相关,因故可以从温度等地热学角度来评估盆地油气资源状况.近年来,国外学者经过对全球12万个已知油气田数据的统计分析,提出了油气勘探的黄金温度带理论(Buller et al.,2005;Nadeau,2011).其核心观点就是:油气资源集中在储层温度约为60℃~120℃的地带,这一区域内有着全球90%以上的石油和天然气资源.扬子地区的古生界海相泥页岩等烃源岩广为发育,是我国页岩气勘探的重要选区.目前,上、中扬子区的页岩气勘探已取得重大发现,而江苏、南黄海、皖南和浙江等下扬子区域虽然也具有与之相似的烃源岩条件和地质演化背景,但油气勘探仍没取得突破。鉴于温度条件是油气形成和聚集的关键因素之一,我们结合该区已有的地温和岩石热物性参数,全面勾勒了该区特定深度和目标层系的深部地层温度等现今地热特征,进而探讨了其与油气富集的关系。
  • 摘要:岩石热物性是开展盆地热体制研究的关键参数,也是影响盆地油气资源准确评价的因素之一,主要包括热导率、生热率、比热、热容、密度和热扩散率等.获取高质量的热物性数据是进行上述相关研究的必要前提,而浅部岩石的热物性可以通过采样测试获取.扬子区包括川、黔、滇、鄂、湘等省的大部分地区,陕南和桂北地区,以及长江下游的皖、苏和沪两省部分地区,是我国海相碳酸盐岩分布的重要地区,油气显示活跃,具有较大潜力,一直都是海相油气勘探的重要区块,近年来又成为我国页岩气勘探的主要选区。上、下扬子区具有古生代统一的构造动力学背景,因而泥页岩的发育层位较为相似,主要位于下寒武统、下志留统以及二叠系。前人虽然报导过扬子区的一些岩石热物性参数,但大多零散,缺乏系统数据,而且页岩的热物性缺乏关注。本次研究中,我们通过采集上、下扬子区共60块古生界页岩的露头样品,获得了扬子构造区古生代页岩的热物性参数及其时空演变规律,发现页岩具有“高生热率和低热导率”这一特殊热物性,为深入研究该区的现今地温场特征以及评价该区页岩气资源提供有利依据。
  • 摘要:丹东地处辽东半岛,区内有多处温泉出露,其中较为著名的有五龙背、东汤和北汤等.目前五龙背和东汤温泉的开发已颇具规模,主要用于洗浴、疗养和度假.北汤温泉的热水为医疗矿水,也已初步开发.由于热水的过量开发和缺少回灌,造成五龙背和东汤地热区热水水位下降,亟需增加新的地热井.当地因盲目打井导致干孔的现象十分普遍,故有必要开展温泉成因模式研究,为找热提供理论依据.为此,我们基于地质构造和水文地球化学调查,对三处温泉进行了成因分析.
  • 摘要:岩石热物性参数主要包括岩石热导率、热扩散率、比热、热容和放射性生热率等.岩石的热导率和生热率则是研究一个地区大地热流、深部热状态和岩石圈热结构及盆地热历史恢复的必不可少的参数[1].本文根据实测和搜集的数据,对相关研究比较薄弱的二连盆地白音查干和乌里雅斯太凹陷钻孔岩芯样品进行了热导率和生热率测量和统计分析.结果表明,不同类型岩石的热物性存在较大差异.研究区地层岩石热导率值介于海拉尔盆地和鄂尔多斯盆地地层岩石热导率之间,而生热率则明显偏大,这可能与该地区在沉积过程中发生的火山活动有关.
  • 摘要:水土双源地源热泵技术,就是地下水和地下岩土同时综合利用、耦合成整体源热泵系统的技术.是更先进的地源热泵技术,它不但充分利用地下岩土中的热量,同时也利用了地下水中的能量,高效利用地下空间和能源.几个突出优势是:解决了地下水回灌难题,为地下水源热泵成为普遍可用的成熟技术打下基础;地下水和地下岩土耦合利用,突破了原来地源热泵对埋管场地或地下水出水量的简单依赖,大大拓展地源热泵可使用地点;地下水强化渗流,能够提高地埋管的换热能力和地下岩土热利用效率.同时地下水利用能够做到同层同深度回灌,不改变地下水地层结构,技术原理上完善且与国家规范中的地下水回灌原则一致.
  • 摘要:鄂尔多斯盆地油气煤铀资源丰富,是我国重要的能源矿产基地.盆地现今地温场、古地温热演化史对油气煤、铀的成藏成矿有重要控制作用,不同学者对鄂尔多斯盆地热演化史研究进行了深入研究,在盆地现今地温场、古地温、抬升冷却时间、热事件、油气生成历史、成藏期次等方面取得了一系列重要进展,在盆地油气成藏及油气评价及开发中发挥了重要作用.作者系统地补充了新的地层测温,对鄂尔多斯盆地现今地温梯度及关键地层界面现今地温分布特征进行了深入分析,根据现今地层测温及地温梯度,盆地延长组长7 段、石炭二叠系、奥陶系顶面现今地温分布具有西高东低近南北向分布的特点。不同界面现今地温分布主要受东浅西深的构造格架、埋藏深度及现今地温梯度控制。
  • 摘要:重庆地热水资源十分丰富,在国民经济建设中发挥着重要的作用,其地热水主要赋存于碳酸盐岩地层中,多以钻孔的形式被开采.目的:探讨重庆主城区地热水的地球化学特征、热储温度及地热水成因模式.方法:采用独立样本t 检验、温标法、氢氧同位素等方法.结果:t 检验结果表明井深对地热水的各物理化学指标无明显影响,说明地热水形成于相似的水文地质条件.发现除个别点外,地热水的水化学类型主要为Ca·Mg-SO4或Ca-SO4型,石膏溶解形成地热水中高浓度的Ca2+和SO42-,同离子效应抑制了碳酸盐岩的溶解,导致HCO3-浓度普遍低于上覆浅表岩溶水.研究区地热水为非成熟水,说明地热水在上涌的过程中受到浅部冷水的混入,因此研究区地热水不适合采用阳离子温标法.
  • 摘要:电磁监测试验卫星是中国地震立体观测体系第一个天基平台,也是中国地球物理场探测卫星计划首发星.旨在建造全球电磁场和电离层监测平台,对中国及其周边地区开展电离层动态准实时监测和地震前兆跟踪;开展全球7级以上、中国6级以上地震电磁信息分析研究,探索地震电离层响应变化的信息特征及其机理,为大震预测提供有价值的前兆信息;研究地球系统特别是电离层与其它相关圈层相互作用及其效应,向国家安全、航空航天、导航通信等相关领域提供空间电磁环境监测数据应用服务.卫星发射运行,将使中国首次具备全疆域和全球三维地球物理场动态监测能力.根据地球岩石层-大气层-电离层耦合机理,结合地震电磁辐射及其传播特征,电磁监测试验卫星搭载3类8种有效载荷。一是电磁场有效载荷,包括高精度磁强计、电场探测仪、感应式磁力仪,用于测量直流和低频电磁场及其变化信息;二是电离层原位参数测量有效载荷,包括等离子体分析仪、朗缪尔探针、高能粒子探测器,用于测量电离层电子和离子的密度、温度、漂移速度以及带电高能粒子通量与运动方向;三是电离层结构层析成像载荷,包括GNSS掩星接收机和三频信标机,用于测量电离层二维、三维等离子体精细结构及其变化。
  • 摘要:电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电场磁场监测试验卫星,地球磁场探测是其重要的科学任务之一,本文将介绍执行这一任务的载荷高精度磁强计的设计、研制和标定的情况.根据卫星平台观测磁场的特点,以及电磁监测试验卫星对矢量磁场准确度的需求,设计了矢量结合标量的磁场探测方案.高精度磁强计包含2个磁通门探头及1个绝对磁场校准装置探头,安装在卫星舱外伸杆的顶部.本文介绍了高精度磁强计总体设计,数据地面处理流程,以及单传感器的物理量标校、绝对矢量校正、剩磁干扰消除和坐标系转换等算法。对高精度磁强计飞行件进行了线性度试验、温度试验、磁轴与结构坐标系转换标定试验、传感器互扰试验和CDSM转向差试验的测试,对磁场探测方案和高精度磁强计的性能进行了验证,并为地面数据处理提供了依据。按照所设计的磁场探测方案,高精度磁强计已经完成了全部的载荷研制、理论算法研究、标定试验等地面工作,载荷性能指标和地面数据能够满足任务要求。
  • 摘要:本报告介绍安装在中国电磁监测试验卫星上的高能粒子探测器.该探测器用于探测500km轨道高度上南北纬65度之间地磁场束缚的高能电子、质子的方向、能谱和通量,并监测太阳X射线的能谱和通量的变化.高能粒子探测器由三个子探测器组成:高能段探测器、低能段探测器和太阳X射线监测器.
  • 摘要:电离层研究对于我国科学研究、军事应用等都有着非常重大的意义.目前国内针对电离层的天基探测手段较少,天基GNSS电离层掩星探测技术是一种新型的天基电离层探测技术,相比于其它探测系统,GNSS电离层掩星探测技术具有成本低、多源发射、全球覆盖等优点.为满足电磁监测试验卫星对全球电离层电子密度及电子含量等进行高精度监测的任务需求,GNSS掩星接收机系统能够接收双频GPS/BD直达信号进行定位,并接收双频GPS/BD2电离层掩星信号,通过对GNSS掩星观测数据的幅度与相位延迟信息进行处理,可以反演得到90km~卫星轨道高度(507km)的电离层电子密度Ne与电子总量TEC信息。此外为了兼顾大气层探测,GNSS掩星接收机增加了大气层掩星天线,能够实现对地面至60km高度左右的低层中性大气的探测,能够反演得到大气弯曲角、折射率、温度、气压、湿度等大气参数。
  • 摘要:三频信标地面接收站网是电磁监测试验卫星工程应用系统的重要组成内容.电磁监测试验卫星载荷三频信标机向地面发射VHF(150MHz)、UHF(400MHz)、L(1067MHz)三个频段的载波信号,其穿越电离层后辐射至地面的信号测收和数据传输等工作由地面接收站网完成.地面站接收设备通过天线接收信号,经过三波段信标信号相干处理等运算后,产出原始观测数据,并自动推送至卫星地震应用中心.本文详细介绍了三频信标地面接收站网的系统组成、建设情况和试运行情况,对地面接收设备、站点分布、建设要求、接口关系、观测试验等内容进行了描述。
  • 摘要:高能粒子探测器是电磁监测试验卫星的有效载荷之一.高能粒子探测器的目的是实现对高能带电粒子的入射方向和能量的测量,配合空间电磁测量,寻找空间高能粒子通量变化与地震引起的电磁辐射的可能关联.高能粒子探测器将产生包括原始数据、0级数据以及1至4级标准科学数据产品。基本数据处理流程如下:下行的原始数据经过帧同步、解扰、纠错、去重、按时间排列得到原始二进制O级数据;将获取的0级数据首先进行十进制转换,然后根据定标参数进行粒子种类鉴别、能谱重建、能谱反演以及投掷角反演等,得到中间结果和最终的物理量,从而生成1级标准数据;从星务数据包中获取星下点位置等信息,通过电磁场模型(或者高精度磁强计)得到磁场数据,获取地震记录、空间天气指数等辅助信息,对应叠加至1级数据,生成2级标准数据;利用获取的当前轨道以及之前多个重访周期(暂定之前5个重访周期),生成时序分析产品作为3级标准数据;利用全球以及中国区域的当前轨道以及之前多个重访周期(暂定之前5个重访周期)重访数据,生成空间产品数据,为4级标准产品。
  • 摘要:电磁监测试验卫星感应式磁力仪基于法拉第电磁感应定律,采用正交三轴磁感应式传感器测量沿卫星轨道的交流磁场矢量,其三分量的工作频带均为9.5Hz~20.5kHz.在定标模式下,感应式磁力仪通过自带的标准正弦波信号对自身的输入输出响应状态进行检验,确定是否需要在轨进行二次定标.在测量状态下,感应式磁力仪具有详查和巡查两种工作模式,其在轨输出数据产品包括波形和频谱两大类型。在地面进行感应式磁力仪0-2级数据预处理的过程中,需要按照数据产品的不同类型采用相应的处理方法。对于频谱数据,对原始数据的有效性进行识别和进制转换后,直接在频域进行定标校正。对于波形数据,对原始数据的有效性进行识别和进制转换后,需要通过傅里叶变换将信号从时域转换到频域,在频域进行定标校正后,再通过傅里叶逆变换在时域对信号进行还原。
  • 摘要:页岩气是最近几年研究的焦点,甜点(sweet spot)识别是页岩气储层评价的关键技术.国内外研究表明,页岩气甜点主要包括:总有机碳含量(Total Organic Carbon Content,TOC)、脆性、地层压力、地应力、裂缝、含气性等,其中总有机碳含量是影响页岩气产量的关键因素.如何有效的预测总有机碳含量一直是国内外学者关注的焦点.本文正是基于此种前提下提出一种考虑不同沉积环境下分段预测总有机碳含量方法,提高单井总有机碳的预测精度,为后续水平井位设计提供依据。
  • 摘要:为有效解决中性大气反演中大气多路径问题,本文在低对流层采用全谱反演方法(FSI),高对流层采用传统的几何光学反演方法,通过Abel积分最终获得弯曲角廓线.利用全谱反演方法对CHAMP掩星数据进行处理,解算结果与对应欧洲中期天气预报中心(ECMWF)分析场资料进行统计比较,结果表明:全谱反演方法计算结果和COSMIC结果相差较小,FSI总体反演精度优于COSMIC反演精度,其中均方根误差在7.5km以下较大;折射率负偏差明显分布于热带低对流层区域,可能由该区域水汽含量较大,大气多路径效应明显导致.
  • 摘要:2013年,美国能源信息署(EIA)发布报告指出全球页岩气的技术可采资源总量为220.73×1012m3,显示出全球页岩气资源丰富,开采潜力大.页岩气的赋存形式主要包括游离态、吸附态和溶解态等,其中游离气主要保存在页岩储层中微裂缝和有机质或矿物颗粒间大孔中,而吸附气主要保存在页岩的矿物颗粒和有机质结构内部的微孔隙之中.本文以黏土矿物中伊利石为研究对象,利用计算机分子模拟技术构建了伊利石狭缝孔骨架模型,采用巨正则蒙特卡罗模拟方法研究甲烷分子在伊利石孔中的吸附行为,从分子水平角度研究甲烷在伊利石中的微观吸附机理,该研究对页岩气的勘探与开发具有重要的理论指导意义。
  • 摘要:中国首颗自主研发的电磁监测试验卫星ZH-1(张衡一号)搭载GNSS(Global NavigationSatellite System)掩星接收机,可以同时接收和处理来自GPS与BD-2导航星座的直达信号、电离层掩星信号,大气层掩星信号.不同于传统的电离层电子密度测量手段,掩星探测具有高精度、高垂直分辨率、全球覆盖、全天候(不受云、雨、气溶胶影响)等优势.GNSS掩星接收机由航天恒星科技有限公司制造。通过掩星观测,可以获得大量电离层和大气层的观测数据,对促进空间物理研究和发展发挥更强大的作用。主要针对GNSS掩星接收机的系统组成和数据处理进行简单介绍。
  • 摘要:川南龙马溪组是中国页岩气勘探的重点区域,复杂的地形地貌导致地震勘探在川南区域开展困难、勘探成本较高、无法实现大规模的勘探.地面电磁法是传统的油气勘探方法,在油气方面有成熟的应用.时频电磁和大地电磁法适应复杂的地质条件,被国内外广大研究学者用于在富有机质页岩层系的勘探.音频大地电磁能够识别页岩气储集层和围岩的电阻率区别,大功率的激电能够有效激发页岩层系的响应,利用极化异常可以在页岩层系中圈定页岩气的'甜点'区.为了研究黄铁矿在页岩中产生激发极化响应的机理,本文以川南龙马溪组页岩样品中的黄铁矿为对象;采用电镜扫描、有机地化测试、等手段研究黄铁矿微观特征,分析黄铁矿的形态特征及其可能指示的页岩中TOC的形成环境;通过岩石电学参数测试,探讨由黄铁矿在页岩中引起激发极化的机理,定性分析黄铁矿的含量与极化率的关系,为进一步使用时频电磁方法进行页岩气勘探提供有力依据。
  • 摘要:小波包分解能够为信号提供一种更加精细的分析方法,利用小波包方法将特定点OLR(长波辐射)信息的时间序列分解成不同频带的信号,研究各频带的能量变化规律,检测地震事件的前兆异常信息.本文针对不同震例,对地震前后震中及其附近区域的OLR时间序列,运用MATLAB平台上开发的小波包工具,进行4层小波包分解重构。采用Daubechies母波进行小波包分析。
  • 摘要:鄂尔多斯盆地新安边地区延长组长7致密砂岩油储层是目前国内非常规油气勘探开发的主要理论与实践领域之一,属于典型三角洲前缘水下分流河道沉积岩,含油饱和度高,储层物性差,开采难度大.多期沉积、压实、改造作用形成的致密孔喉始终处在油水共同饱和状态,由于后期成岩改造作用或人工干预将造成油水分布改变,引起自发渗吸现象的发生.自发渗吸现象可引起地层能量传播,造成地层水与原油相互置换,实现“渗吸排油”。然而,目前针对长7致密油储层自发渗吸的研究多数仍停留在理论模型层面,而油水置换率的精细定量化、矿物和微观沉积、构造现象对其影响的内在机制及渗吸现象发生过程中油水在储层孔喉中的非稳态分布等方面尚未在国内外文献中发现深入报道。基于此,独立设计并开展了致密砂岩油储层恢复至地层原位条件下超长时间段(480h)自发渗吸&核磁共振联合实验,同时结合储层矿物和微观沉积、构造现象发育规律对自发渗吸开展了全程追踪和定量研究。
  • 摘要:储层与压裂液之间离子交换的过程包含了储层大量的信息,可成为认识储层特征的另一个窗口.储层孔隙是离子向压裂液中迁移的通道,分析离子在孔隙内部的迁移特征对进一步认识储层具有重要意义.孔隙内离子运移的监测,医学上多采用核磁共振增强成像的技术.而在非常规储层中,由于孔隙尺度微小,难以成像,但根据锰离子增强成像的原理,利用一维核磁共振弛豫谱结合Mn2+一定程度上可实现对不同尺度孔隙内部离子扩散特征的监测.根据本实验的结果,粘土矿物对离子迁移有重要的影响,在保留储层可溶解性盐类中的重要作用,可以一定程度上的说明高粘土矿物储层高矿化度的原因;同时,储层离子向压裂液扩散的过程中,不同孔隙内部存在着浓度差,小孔隙内部离子更高,离子需要先从小孔隙扩散到大孔隙,再从大孔隙扩散到外界压裂液中。
  • 摘要:致密砂岩是全球非常规油气勘探开发的热点,其孔隙度和渗透率极低、孔隙结构复杂、非均质性强,利用测井参数-渗透率相关关系建立的模型难以满足精度要求.核磁共振直接测量孔隙中氢核的信号,不受岩石骨架的影响,是唯一能够提供比较合理地层渗透率的测井方法,在地层评价中发挥着重要作用.SDR模型、Coates模型是目前常用的核磁共振测井渗透率计算模型,在中、高孔渗的砂岩及碳酸盐岩等地层的渗透率计算中取得的不错的效果,但同样存在应用局限性,其中SDR模型不适用于含烃地层;Coates模型需要精确的T2截止值。因此需要建立适合针对特定储层如致密砂岩储层的渗透率评价新方法。本文选取鄂尔多斯盆地XX油田延长组长8段储层共28块致密砂岩岩心开展配套岩石物理实验。
  • 摘要:水力压裂是非常规油气开发的核心技术,它是指通过对非常规储层的大规模体积压裂,使储层形成复杂裂缝网络,实现超低渗非常规储层中油气的工业化开采.非常规储层的可压性指的是储层在水力作用下形成缝网,从而增加改造体积的难易程度.有效评价储层的可压性是非常规油气勘探开发中的重要内容.本研究在实验室中采用无声破碎剂致裂模拟压裂实验,并监测岩石破裂过程中的声发射信号,结合岩样剖分和CT扫描获得裂缝扩展形态,与声发射监测解释结果进行对比分析,以研究岩石受力后破碎产生裂缝及裂缝扩展的能力和影响因素。
  • 摘要:中国含油气盆地致密油资源潜力巨大.其中,广泛分布的烃源岩,致密砂岩储层、复杂的孔喉结构及相对较高的含油饱和度使得鄂尔多斯盆地致密油大量富集.本文结合铸体薄片、恒速压汞等分析测试技术,分析了鄂尔多斯盆地西南部延长组长63—长72段致密油储层微观孔喉发育特征及其与储层物性关系.研究区致密油储层的孔隙类型以原生孔为主、次生孔为辅。微观孔喉参数对储层物性的影响主要体现在渗透率上,而对孔隙度的影响较小。其中,喉道控制着储层品质,并对储层流体的渗流能力起到了决定作用。
  • 摘要:非常规油气开发近年来被列为中国油气资源开发战略.水平井钻井和水力压裂技术的实施需要对非常规油气储层物理特性细致准确的认识.波速及其各向异性的研究对于非常规油气的探测、甜点预测都十分重要.本研究在实验室中开展了致密砂岩和页岩的波速及其各向异性的实验研究.实验结果表明:影响致密砂岩和页岩的各向异性,大致可以分为两类,一类是层理及天然裂隙的各向异性。这类各向异性随着应力的增加会发生降低;第二类是基质的各向异性,随着应力的变化,基质各向异性变化不大。在单轴压缩和三轴压缩下,层理裂缝随压力增加而逐渐闭合,各向异性降低,各向异性应力敏感系数的大小与层理发育程度有关。压力加载到弹性阶段末时,样品残余的各向异性与其黏土和有机质的总含量呈良好的正相关。掌握这个规律可以有效区分两类各向异性对岩石整体各向异性的影响,对于地质甜点预测和工程甜点评价具有重要作用。
  • 摘要:石油天然气资源一直是中国能源的重要组成部分.随着社会和科技的发展,人们对于石油天然气资源的需求在不断增加,而传统的常规油气资源已经渐渐无法满足人们日益增长的需要;加之中国非常规油气分布广,储量高(占可开采油气的40%),因此非常规油气的开采逐渐成为焦点.然而非常规油气通常存在于致密的岩层当中,具有低孔隙度、低渗透率的特性,传统的Biot理论无法解释实验数据中低频段出现的强频散和高衰减特性,所以,我们需要建立新的模型来解释这一现象。在我们的研究中,在Biot理论得基本框架下,首先针对岩石骨架的特性给出了分数阶粘弹性本构关系,然后基于这一分数阶本构关系建立了双相介质中包含粘弹性机制的波传播模型,并通过岩石物理实测数据验证了新模型的有效性、可靠性。
  • 摘要:在固定翼时间域航空电磁探测中,受到风向、飞机颠簸等影响,发射、接收线圈姿态以及吊舱摆动角度发生变化,引起了发射磁矩方向、系统收发距、接收线圈分量方向的改变,严重影响了电磁响应数据质量.本文引入了发射、接收线圈姿态的旋转矩阵,推导了任意线圈姿态、吊舱摆动角度的电磁响应的计算表达式,实现了接收线圈在地磁场旋转产生的电磁响应以及线圈姿态、吊舱摆动角度在二次场中变化产生的响应的校正.校正前后的反演结果表明,该算法能有效地校正线圈旋转和吊舱摆动所带来的响应.
  • 摘要:三频信标(Tri-Band Beacon,TBB)是中国电磁监测试验卫星的主要载荷之一.它用于测量中国境内电离层的TEC、电子密度及NmF2等参数.其探测原理是由卫星上的三频信标发射机发射三组相干的载波信号,通过地面架设的三频信标接收机对该三组信号进行接收,再经过一定的数据处理及反演,从而对站链上空的电离层相关参数进行反演.将重点介绍三频信标3级数据处理流程与算法,以及卫星经过一段时间运行后得到的相应的数据产品。
  • 摘要:全球每年发生的地震可达数百万次,尽管仅有约15%的地震发生于大陆内部或板块内部,但是大陆地震所造成的死亡人数却占全球地震灾害死亡人数的85%.因此,研究板内地震具有重要的经济与社会价值及科学意义.本文利用最新的全球岩石圈磁场模型,分别定量反演了中国及邻区大陆、澳大利亚大陆及邻区的大尺度岩石圈三维磁化率异常结构。结合其它地球物理、大地测量、地质学与地球动力学等资料,通过对比分析岩石圈磁性结构与板内地震的空间分布。
  • 摘要:感应式磁力仪(Search Coil Magnetometer,SCM)是中国电磁监测试验卫星的主要载荷之一.它用于测量沿卫星轨道位置处10Hz-20kHz频率范围的交流磁场波形和频谱.其探测原理是基于法拉第电磁感应定律,通过具有高倍磁通放大和磁通负反馈控制的传感器将空间变化的磁通信号转换为电压信号进行测量和处理.SCM3级数据产品定义为:在2级数据产品基础上对磁场数据进行重采样生成全球及中国区域的重访轨道观测数据的时间序列产品,并标注地震及磁情指数信息。SCM4级数据产品定义为:在2级数据产品基础上对磁场数据进行重采样生成全球及中国区域的重访轨道观测数据的时间序列产品,并标注地震及磁情指数信息。
  • 摘要:电磁监测试验卫星搭载的高精度磁强计由两个磁通门探头以及一个绝对磁场校准装置组成,能够对507km高度DC~15Hz的空间磁场进行探测.其中磁通门探头基于法拉第电磁感应定律对磁场矢量进行探测,而绝对磁场校准装置则利用塞曼效应实现磁场总强度的测量.高精度磁强计科学数据产品包括O级,1级、2级、3级和4级,各级数据产品包括科学数据、图像产品以及数据处理报告。主要对各级数据产品的分级定义、存储格式、存储内容、产品可视化等信息进行介绍,同时给出高精度磁强计O至4级数据处理的流程、主要算法和坐标转换等。最后根据高精度磁强计实际在轨运行情况,展示其初步探测结果。为高精度磁强计科学数据发布之后广大科研工作者的数据使用提供参考。
  • 摘要:等效磁场噪声、重量及带宽是星载感应式磁力仪的核心指标.本研究的目的是在部分给定磁力仪参数及等效磁场噪声(NEMI)、重量约束下,求解星载感应式磁力仪最优感应线圈匝数、线径配置.文中首先给出了感应式磁力仪电阻、电感、磁导率数学公式,建立了星载感应式磁力仪等效磁场噪声、重量模型并基于罚函数算法求解其数值解,从而得到感应线圈匝数、线径参数最优值.根据磁力仪优化参数实际制作星载感应式磁力仪,测试结果与设计指标基本一致.
  • 摘要:在地震的长期监测和预报活动中,太阳活动对地震的影响是重要的研究方向之一.本文定量研究了在过去的10个太阳活动周期间(1902年~2008年),不同时间尺度下地震与太阳活动之间的关联.在百年尺度方面,在震级为4≤M<10)发生之前,行星际物理量(如电场、磁场)均有明显的变化.
  • 摘要:电离层夜间电子密度升高现象,最早于1958年在南极附近的威德尔海地区发现,称之为威德尔海异常(Weddell Sea Anomaly,以下简称WSA),主要表现为夏季夜间电离层电子密度增强.很多研究者对此现象展开过研究.本文利用Demeter卫星朗缪尔探针2005-2009年连续5年近9000万条电子密度原位观测数据对夜间电子密度升高现象进行了时空演化过程的分析,本文所呈现的结果几乎可以涵盖对夜间电子密度升高现象研究中所发现的一些规律和特点,其中一些互相矛盾的结果也可以从本文得到统一的确认。但本文呈现的结果不支持多年来不同学者试图从水平和垂直向的离子搬运机制来解释此类现象的研究。首先夜间电子密度升高现象明显随太阳活动周期变化,太阳活动低年时,全球大部分区域都可能发生此现象,水平搬运机制无法解释全球分布的现象;其次,该现象存在于很大空间高度范围,本文原位观测数据也清晰展示了这种现象,垂直搬运作用无法解释原位观测数据出现的这种现象。另外,以往成因研究着重于解释夜间电子密度升高现象,而忽略了在夜间升高的区域,白天反而更低,白天和夜间对称但反向的现象,无法得到统一的解释。
  • 摘要:电磁监测试验卫星是按照国务院发布的《国家防震减灾规划(2006-2020)》提出的天地一体化地震立体监测网络发展的要求,发展天基地震监测手段的第一步.该卫星是中国首颗用于电离层特性及电离层地震电磁效应研究的空间探测卫星,是中国地震立体观测体系的第一个天基平台.其轨道高度为500km左右,其主要科学目标是获取全球电磁场、等离子体、高能粒子观测数据,提取地震电磁信息,研究大震短临预测新方法,探索地震发生机制,为地震预报实现突破提供基础.朗缪尔探针在轨探测获得的电子密度、温度信息可以与等离子体分析仪载荷获得的离子密度、温度信息进行比对分析,形成全面的空间等离子体信息。同时,朗缪尔探针在轨数据和电场仪、磁强计等载荷获得的其它空间电磁信息,并结合全球地震数据进行综合研究,将为中国的地震立体观测以及探索大地震短临预测提供新的方法。
  • 摘要:安徽省位于华北块体与扬子地块碰撞耦合区,是华北块体、秦岭—大别造山带与扬子块体交汇的区域.在秦岭大别造山带与切穿地壳的郯庐断裂带交汇的前陆,以长江为中线,南北各50~100km范围形成了南西狭窄、北东宽阔的V字型长江中下游成矿带.地壳速度结构成像结果显示,该区域整体呈结晶上地壳结构横向差异明显,中下地壳横向差异较小的特征。结合地表地质,该区域上地壳具有典型的分区差异,主要表现为典型的两隆两坳相间的特征。庐枞盆地以西的安庆一带,基底埋深较深,约为4~6km,该区测点位于长江北岸,具有较厚的沉积层覆盖,地表速度约3.5km/s,地表表现为大面积的冲积平原。庐枞盆地结晶基底埋深约4~5km,沉积盖层呈明显的坳陷盆地形态,显示了中生代以来经历的伸展坳陷过程。庐枞盆地地表速度为3.5~4.0km/s,在庐枞盆地边缘3km 左右埋深处存在明显的低速异常,可能与中生代以来经历的火山-岩浆活动有关,暗示了其基底坳陷型火山盆地的特点。庐枞盆地内部埋深浅于3km 的低速介质,结合在贵池区域开展的深地震反射和MT成像结果,可能对应了该区域残留的岩浆活动通道。
  • 摘要:气枪震源在不同沉放深度激发的震源信号具有能量和频率的明显差异,本文对甘肃祁连山主动源气枪在水库中不同沉放深度所激发的气枪震源特征进行了对比分析,研究表明,气枪震源信号的幅值(能量)随着气枪沉放深度的增加而增强,主频也随之变大,最佳激发效果对应的沉放深度为25m,主频为3-10Hz.研究结果为提高甘肃祁连山主动源观测系统的监测能力和微弱信号的提取,探讨祁连山区域内部介质速度变化,以及强震的孕育研究提供了极其重要的科学意义.
  • 摘要:本文主要研究了不同装药结构情况下的激发效果,从洞壁参数随时间的变化规律和能量利用率的角度分析了不耦合装药系数、耦合介质与围岩孔隙度等因素的影响.对比分析耦合装药与不耦合装药发现,在合适的不耦合系数装药下,炸药爆炸后洞壁的速度与压力均比耦合装药时的大,因此在实际野外地震勘探中,不是惟耦合装药激发效果就好,而是根据勘探区介质的岩性条件和选用炸药类型来确定最佳不耦合系数。通过该理论方法并与现场实验效果对比,合理的设计不耦合系数是可以提高激发能量,增强炸药的能量利用率的。在此基础上,进一步分析了不同的耦合介质对激发效果的影响发现,由于水的不可压缩性和较高的密度,较大的流动粘度,水中爆轰产物的膨胀速度要慢,传递给岩石的爆破能量较多,分布更加均匀、利用率高,优于空气不耦合与泥土不耦合装药。
  • 摘要:台站间的格林函数直接携带台站区域的地下结构信息,为得到格林函数,需要反卷积计算去除震源的影响.反褶积计算结果的信噪比直接影响后续工作的结果.频率域中的阻尼系数法(Gurrola etal.1995),水准法(Menke1984),以及最小二乘法(Bostock,1998)实际全部是温纳反卷积法的变身,但是由于信号的质量及参数选择的不同,每方法的处理效果及处理效率也不尽相同.本研究对比了阻尼系数法,水准法,以及最小二乘法应用在气枪源的结果。发现只要参数选取正确,计算效果并无较大差异,但最小二乘法的效率及精准度优于阻尼系数法及水准法。研究最后提出一种能自动寻找最优解的水准反褶积法,计算效率明显高于最小二乘法。
  • 摘要:大容量气枪震源是在陆上人工地震地震波激发的脉冲源之一;而人工爆破是人工激发地震波使用最长、探测距离最大和用途最广的震源;前面两种都人工地震波脉冲源,除此之外,天然地震由于其产生的地震波信号强,是研究地球内部结构的重要地震波震源.人工爆破激发的地震波能量主要集中在高频部分,低频信号能量低。人工震源能量十分有限,远距离观测时由于地震波传播时的能量衰减和接收点背景噪音的存在,接收到的激发地震波距离有限。天然地震具有更宽的信号频带,大地震激发的地震波能够传播至全球任何角落。自有地震记录以来,天然大地震的发生次数少,研究资料需要积累时间过长,人工震源激发地震波方法得到广泛的运用。本文选取震级较小,以及震中距较近的台站记录数据。从振幅、周期、面波等不同的角度进行波形分析,从而更准确地识别各类地震事件。
  • 摘要:本文叠加了甘肃和青海数字测震台网记录到的甘肃祁连山大容量气枪连续激发的大量观测波形,单次激发的气枪震源信号最远可以在距气枪震源304km的古浪台(GLT)识别,110次叠加的信号可以追踪到412km的安西台(AXX),通过4600次的信号叠加可以在距气枪震源677km的乌图美仁台站(WTM)观测.研究结果为提高甘肃祁连山大容量气枪主动源观测系统的监测能力和微弱信号的提取,探讨祁连山区域内部介质速度变化等工作提供了极其重要的科学意义。
  • 摘要:地震在孕育、发展及发生的过程中,常常伴随着地下介质应力状态的改变.介质应力状态的改变会造成介质弹性力学性质的改变,进而影响在其中传播的弹性波的波形和波速.无法直接测量地下介质的应力状态,而通过对弹性波波形和波速的定量分析,可以对地下介质的应力状态变化有一个客观的了解.与天然地震相比,主动震源具有激发时间和位置精确可控、信号重复性好等特点,引起了越来越多学者的重视。2013年5月底,在新疆呼图壁县建成的“新疆主动震源野外科学观测研究站”投入运行,这是我国第一座基于人工水体建立的大容量气枪发射台站。
  • 摘要:近些年来,利用人工震源主动向地下发射地震波已成为监测地下介质结构及其变化的另一种手段,可以在某种程度上克服天然震源的不足.天然地震时空分布的局限和地震数目的有限很大程度上制约了研究的分辨率和精度,利用背景噪声则需要长时间叠加且噪声源等因素的变化也可能影响介质变化的测量.气枪震源环保、高效、重复性好、安全且经济、具有精确的激发时刻、位置和清晰的横波信号,将其应用于探测地壳精细结构和监测地壳介质变化具有潜在优势.
  • 摘要:利用陆地气枪震源作为地震学监测工具,可以有效地捕捉到信号覆盖范围内地下介质的速度变化.但是目前应用陆地气枪震源观测到的波速变化,所用数据多来自于单一震源和单侧接收台站的监测配置,不能应用传统的二维或者三维地震反演方法来定位波速变化存在的位置.利用观测资料中走时变化被观测到时的震中距及变化幅度信息,我们可以进一步确定最符合实际结果的异常体位置模型。在横向异常体位置模型中,当波速变化幅度设置为2.5%时,黄色异常块体模型的结果与观测数据对应最好,相似地,在纵向异常体位置模型中蓝色异常块体模型较优。由此我们可以推断,位于53036台站向源侧约18km远10km深处的位置出现的速度异常造成了我们观测到的走时变化。由于该地区并未布置更密集的观测台站,我们很难约束模型以得到更精确的定位结果。但可以看到数值方法依然为我们提供了一种方便灵活的定位波速变化的手段。我们注意到,该地区10km深处本身为低速层,地震前此处的波速变化可能预示着地下流体的运移等过程。对该波速异常位置进行进一步的监测与研究,有助于我们了解该地区的地球物理构造运动和孕震过程。
  • 摘要:气枪信号的传播距离是衡量气枪发射台效果的重要参数之一,也是决定气枪源实用性的关键因素.较准确的估计气枪信号的传播距离需要考虑有限水体中气枪激发效果,枪信号随距离的衰减关系,以及台站对气枪信号的检测阈值.研究表明,台站检测微弱气枪信号能力是传播距离的关键,而背景噪声强度的大小是检测能力的主要影响因素。噪声强度的相对变化在背景噪声成像的相关研究中有详细的研究,但是对于噪声的绝对强度以及噪声强度和气枪信号可识别性的关系的研究还较少。其中一个可能的原因是传统的时间域噪声强度估计方法需要大量人工的干涉,时间花费较大,且结果可能具有一定的局限性。
  • 摘要:地壳结构的反演长期以来都是地球物理学中的重要问题,现今地震学家可以利用地震波中不同震相信息来反演地壳结构.限于观测技术,地震波振幅的可靠性要远比走时或是相位信息差很多,有的时候难以直接利用;但是,同一震相的垂直水平分量的振幅比(ZH振幅比)的测量相对可靠,因此可以用来约束地球内部的结构.面波频散反演是当前非常流行的反演地壳上地幔结构的方式,由于地震波的信息主要集中在较低频部分,而越高频率的面波频散才能约束越表层的结构,这使得浅地壳结构难以得到很好的约束。从理论计算中我们得出,相比于同一周期的相速度或群速度,瑞利面波ZH振幅比对浅层结构更为敏感,因此可以用ZH振幅比的信息来对浅地壳结构进行约束。
  • 摘要:关于上地幔间断面特征的研究能够将地震学和矿物物理的研究成果结合起来,并且能够更好的约束地幔物质组成和地幔对流方式.410km和660km间断面一般认为是由于随着上地幔温度和压力升高导致橄榄石发生相变转为瓦茨利石以及由瓦兹利石发生相变转化为林伍德石产生同时伴随着波速和密度的增加.横向温度或组成成分的变化都可以导致两个间断面地形的局部变化.在本研究中,利用华北科学台阵(约200个台站)记录的大概两年的垂直分量连续记录计算互相关函数。在叠加不同台站对互相关函数之前,首先矫正了3D地壳和地幔的速度变化以及台间距导致的走时变化。然后研究去被划分为约0.3°×0.3°的网格,每个网格点被当作了共反射点叠加圆形区域的中心。反射点在同一个圆形区域的校正互相关函数会利用相位加权叠加的方法进行叠加。每个格点得到的相位加权叠加结果会被进一步用来研究上地幔间断面的变化特征。
  • 摘要:在全世界范围内,都可以观测到微地震的影响(Microseisms).它主要是在海陆耦合的过程中形成的.微地震很早以前就被观测到,发展至今形成了各种相对成熟的数理模型,但对于微地震的研究尚处于探索阶段.在南海微地震的研究中,通过三分量地震记录的相位差统计分析,发现了南海微地震以Love波和Rayleigh波传播,且Love波主导南海中央东部海盆而Rayleigh波主导南海沿岸的微地震。在本文中,我们利用2009年4月到2010年5月布设在广西和广东两个小的密集台阵以及在浙江的一个较大的台阵,采用聚束分析和互相关函数方法,定量研究中国南部地区微地震的主要来源和成分,并且与前人的研究成果进行对比分析。我们通过对台阵数据进行互相关函数和三分量F-K分析了解到该地区微地震来源比较稳定,受季节的影响比较小。因此可以推断此处的微地震受到其附近的震源影响比较大,而远洋的影响比较小,这与我们此前在南海的研究一致。另外,不同频率的微地震的来源是不一样的,相对高频的微地震主要来自近岸,低频的微地震可能受到较远地区的能量较高的微震的影响比较大。除此之外,我们还在前人的基础上利用海洋数据对微地震的震源分布进行了模拟,发现与我们的观测结果比较一致。
  • 摘要:全球陆地及海底采集的地球背景噪音的频谱显示,0.1-0.2Hz频段内的地球背景噪音能量明显高于其他频段内的能量,一般认为,该能量的产生与海洋活动有关,且由于该频率范围约为海洋波浪频率的两倍,因此,将该频段内的背景噪音称为双频微地震(double-frequency microseisms,DFM,或者secondary microseisms).本研究展示了在美国密西西比州和路易斯安那州内陆和沿海共7个地点采集的13段长期(LTR,时长大于8小时)地球背景噪音和在密西西比州北部地区采集的234段短期(STR,时长为20-30分钟)地球背景噪音数据,计算了这些背景噪音在DF频段内的功率谱密度(PSD)。对长期观测的DFM和大西洋与墨西哥湾内海洋波浪频率、海浪高度,海浪传播方向等海洋活动参数做相关性分析显示,研究区域内的DFM同时受到大西洋与墨西哥湾海洋活动的影响;对包括LTR和STR在内的所有DFM的质点分析和极化分析显示该区域内的DFM的主振方向为东西向和南北向,即分别指向大西洋和墨西哥湾。
  • 摘要:相比于地震体波,面波衰减较慢,且振幅大,波形明显,易于识别.其次,面波具有频散特征以及对S波速度较高的敏感性.基于上述特性,使得面波反演成为一种获取高分辨率的地球速度模型的重要方法.对于正频散型的面波,周期越大,其对应敏感深度越深,所含深部信息越多,所以小周期面波主要反应浅层结构.但周期越小,面波的测量越困难,尤其是在浅层结构较复杂的地区,因此面波对浅层结构的分辨力较差。而与面波相反,因为重力异常的幅值是随着深度的增加而减小的,它对于浅层结构具有较强的分辨力。另外,单一地球物理方法具有很强的多解性,多种数据的联合反演可以增加反演中的模型约束,减小解的非唯一性。所以面波与重力的联合反演可以不但可以提高浅层结构的分辨率,也可以使深层结果得到有效的约束,给出具有高分辨率的三维地壳速度结构。
  • 摘要:非侵入式的地震噪声勘探技术,例如背景噪声成像(ambient noise tomography,简称ANT)、微动勘察技术、被动源MSAW等,利用大地噪声对地质结构成像,无需震源激发,最大程度的降低了对研究区本体的人为干预,是一种有效的浅层勘探手段和地质灾害监测方法,能够应用于地铁孤石识别、地热资源勘查、滑坡稳定性监测、大坝边坡监测等领域.本文设计的差分定位系统提高了仪器的定位精度,能够在噪声地震学和地震监测预报中非常方便快捷的使用,提高了野外工作效率和数据处理能力,有着广阔的应用前景。通过对该传输系统整机测试,该数据传输系统在长时间的数据传输测试中具有高可靠性、高精度和高稳定性。
  • 摘要:在地震学研究中,准确的台站时钟扮演着重要角色,例如高精度的地震定位和速度结构成像都依赖于准确的时钟.然而,某些台站的时钟可能有漂移,特别是早期全球台网台站的时钟.位于几内亚湾的26秒持续定点源有些时候会激发出较强的几乎全球都能接收的信号,该信号可以用来作为重复源监测台站时钟稳定性.利用该26秒信号可以对于早期台网稀疏情况下短周期背景噪声面波方法不适用的情况来进行时钟准确度检测。然而该方法受到26秒周期混叠的影响,在实际运用当中需要结合近/远震P波到时或者其他方法来校验。此外该信号源的位置变化可能会影响时钟检测的准确性。利用多个具有相对稳定时钟的近台数据,我们对该源的位置变化进行了估算。我们计算了该方法的精度估计,并讨论了该精度对于地震定位和速度结构成像的影响。
  • 摘要:地震勘探过程具有采集范围广,持续时间长等特点,采集得到的地震数据中常常含有频率不稳定的强工频噪声,同时其频带分布与有效信号频率成份经常互相混叠.目前大多数工频压制方法主要针对信号频率和工频噪声频率不重叠以及工频频率稳定时进行处理,并没有考虑工频噪声在地震数据中的实际特征,因此压噪效果不理想、方法适用性窄.PCA技术是将一组相关性较强的信号转换为一组不相关的主成分,利用强相关性的工频信号集中在低阶主成分的特点,将低阶主成分置零重构获得压噪信号.从而解决了工频噪声与有效信号在频谱重叠时以及工频噪声不稳定时的压制问题.仿真信号和实测信号处理结果证明了本文方法的有效性和实用性.
  • 摘要:面波沿着地表传播,对浅部的横波速度结构有很大的敏感性,常用于近地表或者地壳S波速度层析成像.目前面波成像中使用的信号通常来自于地震和背景噪声.近年来,随着地震台站布设的越来越密集,恢复最浅层地壳结构成为可能.传统的面波成像基于高频假设的射线理论,即把面波的的传播波场简化为一条单一的射线,但是实际上射线路径周围的结构也会影响面波的走时,这就会给计算和成像带来误差.本研究将基于面波走时有限频理论提出一套伪三维分辨核的横波速度结构直接反演方法。该方法将使用fast marching的方法计算面波的走时场,然后根据该走时场构建由于较大结构差异引起射线路径弯曲的二维走时分辨核,通过迭代,不断的更新走时场,由面波走时在平面上分辨核以及深度上的敏感核构建新的伪三维分辨核,进而反演更新三维横波波速,使得目标函数最小化,达到最终的收敛。这种方法可以用于实际的三维横波速度结构成像研究,尤其是速度变化较大的浅层结构研究中。
  • 摘要:研究区域位于南海北部,受到菲律宾板块、西太平洋板块、印度洋板块向欧亚板块的俯冲作用,在历经多幕裂陷期、区域热沉降期和晚中新世以来的新构造期等构造演化阶段后发育了一系列陆缘裂陷盆地.因此,该区域地质背景以及构造演化特征复杂,其大陆边缘的张裂类型存在着较大的争议,故构建该区域壳幔速度模型对了解构造演化特征具有重要意义.本次研究利用分布在越南、广西省、海南省共63 个台站2010 年全年的背景噪声数据,对其进行单台数据预处理、互相关计算、面波层析成像以及S波速度结构反演处理后,获得了研究区5-35s的瑞利波相速度分布图和60km以上范围的S波速度结构。
  • 摘要:结构地震反应观测是一种了解和掌握工程结构体系在强地震作用下的反应性状的有效手段.结构地震反应观测记录,是结构在地震中的一次原型试验,其中包含的大量信息可用来揭示结构的抗震性能,这可用于提高结构抗震设计的水平,改进抗震设计标准,减轻地震灾害.基于开展结构地震反应观测的16层钢结构上得到的地震记录,本文进行了结构的地震反应观测及其振动特性识别分析。通过引入一维地震波传输模型,开展结构反卷积分析,构建虚拟物理波场。根据上行波和下行波组成的物理波场,提取出剪切波在结构中的行波时间和分层到时,识别得到剪切波在结构中传播的平均剪切波速和分层剪切波速,了解结构的刚度分布。结构地震反应观测数据是识别结构振动特性的有效手段,下一步将在波动分析方面进行探索,以期获得更丰富的结构动力特性信息。
  • 摘要:2008年5月12日的汶川Mw7.9大地震出乎意料的发生在位于青藏高原东缘的龙门山断裂带,对龙门山断裂带强震危险性低估的重要原因之一是由地质和GPS等浅表观测给出的低滑动速率.然而,这些浅表观测能否反映震前地下深部的活动速率有待明确.模拟研究证实了由重复地震观测得到的龙门山断裂带周围的滑动速率随深度加深而增大的变形图像,为阐释2008年汶川地震的突然发生提供了可靠的依据,可为潜在的强震危险性分析提供重要的参考。结合Igarashi等基于重复地震分析得出的滑动速率亏损区,在2011年发生了超出预估强度的日本东北近海Mw9.1巨大地震等实例表明应特别关注构造变形闭锁空区或滑动速率亏损区的强震危险性。在进行强震危险性分析时,尤其应注意深浅构造变形存在显著差异的地区,不要因浅部观测得到的低构造滑动速率,而忽视未探测到的深部大变形所可能导致的强震危险。综合分析研究提出:应充分利用重复地震这一天然的“地下蠕变计”来探测深部构造变形的活动,为强震危险性分析提供必要的“原位观测”约束信息。
  • 摘要:2008年汶川地震使两条断裂同时发生破裂不同性质的地表破裂带,映秀-北川断裂产生了~280km的走滑兼逆冲地表破裂,灌县-安县断裂产生了~80km纯逆冲地表破裂.两条地表破裂带出露了大量断裂岩,这些断裂岩成为研究汶川地震断裂带提供了重要的研究对象.两条地表破裂带出露了大量断裂岩,这些断裂岩成为研究汶川地震断裂带提供了重要的研究对象.断裂岩岩石磁学能获得地震过程中的摩擦热、流体作用、机械碾磨等信息,是探讨地震机制的有效方法之一.汶川地震后,地球科学家在地震地表破裂带上开挖了多个浅表探槽,对探槽内断裂岩开展了系统的岩石磁学研究。结果表明两条地表破裂带上断层泥存在不同的磁化率异常,映秀-北川地表破裂带上存在断层泥高磁化率异常,而灌县-安县地表破裂带上存在断层泥低磁化率异常。
  • 摘要:本文系统收集、研究与2008年汶川地震有关的各种地球物理观测异常变化及相关研究成果,初步整理出汶川地震如下前兆异常特征:中国大陆及邻区处于2001年以来的7.8级大震活跃时段,而中国大陆内部2005年以来先后出现6级、5级以上地震的显著平静.1996年11月以来,7级以上地震集中分布在巴颜喀拉地块.需要指出的是,汶川余震区达300多公里,孕育这样一个大震必然需要一个非常大的空间范围。根据总结,汶川地震震中区附近前兆异常比较少,而且多是背景异常,但周边的甘东南地区和川滇交界地区存在一些突出的异常(这与观测台点布局也有一定关系)。虽然以往震例同样显示震中区前兆异常较少,周边多的特征,但汶川作为8级大震,震中区范围是比较大的,孕震区范围更大,如何界定异常与汶川地震的关系是比较困难的,因为一些异常也与汶川地震后发生强震(如2008年四川攀枝花6.1级、2009年云南姚安6.O级、2013年甘肃岷县6.6级、2014年鲁甸6.5级等)有关,以往并没有这样的震例并缺乏相应理论依据。
  • 摘要:2008年汶川Mw7.9地震后,科技部、国土资源部和中国地震局快速组织实施了'汶川地震断裂带科学钻探'(WFSD)项目,经过多年的不懈努力,在发震构造、应力场变化、破裂过程、流体作用、物理-化学性质变化、断层变形作用、滑移机制、地震能量以及断裂愈合作用等诸多方面取得一系列研究成果,对汶川地震机制有了全新的认识:汶川科钻(WFSD-1,2)岩心剖面显示,从地表至地下近三千米深度,新元古代彭灌杂岩体逆冲在晚三叠世须家河组沉积岩之上的组合重复出现三套,第一次直接揭示了龙门山由多重逆冲岩片叠置所构成.2008年汶川Mw7.9地震就发生在这种具有强烈水平缩短作用的构造环境中.
  • 摘要:龙门山构造带位于青藏高原东缘,也是南北地震带的中南段,龙门山构造带及邻区深部地球物理探测结果表明:青藏高原东缘松潘地块和川滇地块中下地壳存在广泛的塑性物质,扬子克拉通地块(四川盆地)则表现出明显刚硬物质,以岷山-龙门山构造带-玉龙雪山一线,存在明显北东-南西走向的物性差异梯级带,梯级带左右两侧岩石圈表现出明显二元结构。
  • 摘要:本文利用双谱计算方法,针对姑咱台四分量钻孔应变仪观测数据,计算了2007年至2014年时间段内每日的局部双谱,将其标准化后,按时间序列取各对角向量构成时频谱并分析其幅度信息,讨论了双谱幅度异常与汶川Ms8.0地震的相关性.结果表明,在正常背景下,地震事件发生前后,钻孔应变曲线会出现较为集中的非高斯、非线性现象,其程度随地震发生时间的临近增大,震后减弱,是可能的地震前兆现象.
  • 摘要:紫坪铺水库位于中国西南的岷江流域上游,水库始建于2001年1月,2005年9月30日建成蓄水,正常水位877m,死水位817m.库区位于青藏高原东南缘龙门山断裂带中段,龙门山断裂带的中央断裂北川-映秀断裂带横穿过水库水域,属于构造背景复杂、本底地震活动强烈的西部高烈度区库盆型水库.2008年5月12日汶川Ms8.0地震发生后,由于地震震中距离紫坪铺水库不足21km,紫坪铺水库蓄水与库区地震活动间的关系引起学界的广泛关注。本文利用2004年8月16日至2008年5月10日之间1569个小震精定位结果,结合1988年1月1日至2004年8月16日的地震区域地震台网记录到的库区17年的地震观测记录,开展了蓄水后库区的小地震活动时空特征分析。同时,利用孔弹耦合模型下扩散孔压求解理论以及半空间Bousinessq弹性理论,针对水库蓄水后引起的北川-映秀断裂断层面上的扩散孔隙压、正应力变化量、剪应力变化量和库仑应力变化量开展定量计算,对紫坪铺水库蓄水与汶川地震的关系开展初步分析和讨论。
  • 摘要:Parkway坐落在新西兰惠灵顿近郊的一个小型第四纪盆地上.Taber和Smith(1992)的地震观测发现,在一次地震中该区的地震动幅度被放大了40倍.这样大的地震动放大倍数使人感到非常困惑.事实上,该区曾经进行过一系列相关地质勘测,其中Barker(1996)的压杆勘测发现该区土层的地震横波速度在地表处的84m/s到底部的260m/s之间变化,Duggan(1997)的重力测量发现土层的密度为2.2g/cm3,而基底岩层的介质密度为2.6g/cm3.在这种介质参数约束下,发生40倍的放大幅度是难以解释的.在该盆地安置了一个二维地震台站阵列,观测记录到了34个地震的高质量数据。通过处理分析发现,该处确实存在极为严重的地震动放大效应,是由土层共振放大效应以及周边地质背景的放大效应二者叠加在一起形成的,这样的叠加结果可造成高达30倍的放大作用。在记录到的34个地震中,确实可以通过傅立叶振幅谱比函数发现存在高达40的放大峰值。但是具体深入分析发现,这是由某个特定的参考场址的地震记录存在振幅凹陷造成的。这样的振幅凹陷在记录数据中并不多见,无法判断其具体成因,只能暂时将其归为一种随机现象。鉴于该现象只发生在特定的某个场址中,通过部署多个参考场址,利用平均效应可以有效降低这种随机现象对地震动放大效应因子计算的影响。
  • 摘要:关于电性源发射机的相关研究,普遍停留在发射机本身,对于发射机负载的研究很少.虽然研究人员都很清楚发射机负载包括各种分布参数与寄生参数,但对这些参数的量级认知却不多,原因是无法获得这些分布参数的数学物理模型.可以确定影响发射机负载特性的主要因素,在实际施工中具有指导意义,尽量减小不利的寄生参数对发射电流波形的影响;通过负载模型,可以研究更加科学的驱动方法,从而获得更加理想的发射电流波形,减小谐波分量,提高电偶极子的能量利用率;从实验波形数据来看,改进后的发射电流波形获得了极大的改善,谐波能量被大幅度降低,电能利用率获得了大大地提高,尤其在一些施工环境以及天气恶劣条件下,发射波形的改进效果更加明显。
  • 摘要:选择性谐波可控脉宽调制(SHCPWM)通过对逆变器输出信号进行傅里叶分解,得到电力电子开关角的非线性方程组,利用神经网络递归算法求解非线性方程组,实现逆变器输出波形满足理想的谐波分布.与其他脉宽调制方法相比,具有一系列显著的优点,包括在同样的开关频率下,可以产生最优的输出波形;在同样波形质量的情况下,SHCPWM方法的开关频率下降约1/3,降低开关损耗.针对时间域电磁法输出电压含有为零时间段的特点,提出分段式SHCPWM技术,实现精确控制输出波形各次谐波能量.本文提出基于神经网络的SHCPWM控制策略实现输出梯形波电流,利用其对输出目标波形的傅里叶分析计算得到控制脉冲的原理可获得与目标波形频域信息一致的输出波形.实现精确控制输出波形的频域信息,对比PWM控制策略,基于SHCPWM分段控制策略的电磁法技术优势有,在逆变器开关频率相同的情况下,SHCPWM波形质量明显优于PWM;在发射波形质量相当的情况下,SHCPWM逆变器开关频率为PWM的三分之一。
  • 摘要:近十余年来,中国基础设施建设进展迅速,工程的设计与施工对物探技术提出了新的要求.例如:工程的施工设计和施工要求提供分辨率达米级的精细探查资料(例如,中小断层可能引起隧道施工的塌方落石,造成人身事故;一个1m直径的土洞、溶洞可能造成地面坍陷,钻探机毁人亡,隧道中涌水淹没),中国38个城市修建城铁、地铁,而由于强大的振动和地电及电磁波干扰,使常规物探方法难以进行城市的面积勘察;中国陆地面积约30%发育岩溶,许多工程在岩溶发育地区进行、岩溶地区的地面坍陷,都要求查找出单个溶洞并精确定位;许多工程要在崎岖地上做地质勘查,而大多数物探方法难以克服这些地形影响;人们几乎天天在电视中听闻滑坡、泥石流,但物探方法却在这些严重地质危害预报方面不能发挥作用;近年来,长大隧道很多,10km、20km、30km长的隧道埋深都在800m~1000m以上,而物探方法对埋深超过800m~1000m的隧道却无能为力.这些都要求新的物探方法技术和装备的诞生.满足工程的需要,就是我们的前沿技术.实际上,固体矿产物探和石油物探也遇到类似的需要解决的前沿问题,例如深达1000m的矿产探查技术,而矿产的轮廓是不规则的;在我国要应对复杂的断裂地质构造,石油物探需要有分辨10m~20m的能力。这些都需要发展新的技术。
  • 摘要:利用拖曳式海洋可控源电磁发射系统在探测埋藏较浅的天然气水合物资源时,遇到一些新问题.比如拖曳式轴向发射偶极源不能贴紧海底,发射偶极源和海底间海水的电磁衰减,使得10Hz以上的相对高频能量难以导入至海底以下介质;发射偶极源有可能出现水平或垂向摆动;拖曳式发射时,时间窗口内叠加的数据有限;拖曳路线可能与海底构造走向平行,不利于揭示探测目标体的异常形态.新型坐底式发射系统有望解决上述问题.坐底式发射系统的硬件部分包括甲板端供电和监控单元、长距离电力和数据通信单元,以及水下发射机主体.新型坐底式发射系统的发射电极紧贴海底,没有海水层衰减,有利于相对高频的人工源电磁信号经过海底以下介质传输至接收端;通过超短基线信标更容易精确定位发射机拖体,利用姿态方位参考系统确定发射电极的供电方向,可以精确校正电偶源水平偏角的影响;增加单点供电时间,提高接收信号信噪比;提供两对电偶极源,从两个相互垂直的方向对异常体进行人工源激发.2015年海洋试验的结果表明,坐底式与拖曳式发射系统联合作业,可从多角度对海底异常体进行宽频带电磁激发,为数据采集提供丰富的场源信息.
  • 摘要:地空时域电磁探测系统在世界范围内得到广泛应用.定义实际探测深度为埋藏异常体对系统响应的影响大于测量误差阈值时所在的深度.三维正演数值模拟,应用有限差分网格法对地空时域电磁探测系统的三维电阻率结构模型计算响应.为了估计地空时域电磁探测系统的实际调查深度,应用正演数值模拟计算了均匀的两层地质模型和三维异常体在不同埋深的模型.对三维异常体在不同深度,电阻率以及体积大小的dhz/dt响应曲线进行比较.结果表明,实际探测深度是取决于异常体的大小和深度.
  • 摘要:自2013年以来,中国科学院电子学研究所在国家重大科研装备研制项目'深部资源探测核心装备研发'03子项目'航空瞬变电磁勘探仪'(项目编号:ZDYZ2012-1-03)支持下,开展航空瞬变电磁勘探仪研发,研制出具有全航空和半航空两种模态的航空瞬变电磁系统.全航空模态指系统的发射、接收以及传感器均搭载于飞行平台之上,其搭载平台常见有飞艇及有人直升机;半航空模态指仅将接收及传感器搭载于飞行平台上,发射部分在地面布设,其搭载平台常见为有人及无人直升机.本文将详细介绍全航空模态航空瞬变电磁系统近年来取得的研发进展.
  • 摘要:利用超导电性和超导测量原理构建的重力测量仪器,内禀噪声低,格值稳定,可突破常规仪器的测量灵敏度极限.美国GWR公司研制的超导重力仪,是目前地面时变重力场测量的最佳仪器.而航空超导重力梯度仪则被当作下一代高分辨重力梯度测量前沿技术,在国际上被广泛研究,其目标是实现更大深度、更小目标的航空资源勘查.华中科技大学引力实验研究中心自十二五开始研制超导重力仪器,其基本技术途径是采用超导磁悬浮技术构建磁力弹簧振子,采用基于超导量子干涉器件的超导电路进行微小位移检测,以此构建高灵敏度垂向超导加速度计。将两个加速度计在垂向分来放置,采用超导电流差分原理,读取两个加速度计的差值,获得时变重力梯度信号。同时,使用单个垂向超导加速度计,在系统中集成温度稳定控制单元、倾斜稳定控制单元与液氦低温系统,研制超导重力仪。
  • 摘要:分析了宽频发射技术中存在的发射电流不稳定、扫频发射探测周期长的问题,提出了稳流控制的方法,避免了低频时负载线圈承受电流过大,高频时系统发射矩不足的问题,同时发射电流可根据发射线圈参数进行调整.对于扫频模式下存在的探测周期长的问题,提出了调制波发射的方法,对比分析了扫频模式、SPWM调制模式、和伪随机调制模式的优缺点.仿真结果验证了提出方法的有效性.
  • 摘要:文章提出了一种新型频率域SAEM系统即地空频率域电磁探测系统(GAFEM),进一步扩大了勘探深度和面积.预估了GAFEM的理论勘探深度和范围,构建了地空频率域电磁探测系统,建立了基于全区视电阻率公式的反演程序.引入2n伪随机序列作为发射波形,确保分辨率和探测效率.设计并成功实施了针对两次地下采空区的勘探实验,冶山矿区的应用中在地下150米范围内探测到含气采空区;晋城矿区的应用中实现了地下75-500米范围内电性结构成图,并成功探测到含水采空区.结果证明GAFEM系统具有比传统的SAEM系统更深的探测深度和更大的探测范围.
  • 摘要:地球重力场在众多领域以及各个学科中都具有非常重要的作用,如地球科学、大地测量学、地球动力学、潜艇导航等.因此,地球重力场的测量就显得尤为重要.随着重力测量元器件发展以及数据处理技术的快速发展,国内、外科学家和工程师针对不同的测量环境开发并研制了适用于各类恶劣环境和特殊环境的重力梯度测量仪器,分别为航空重力仪、海洋重力仪、卫星重力仪以及陆地静态和动态重力仪,针对于不同的环境,各类型重力仪发挥着重要作用.然而各个行业对于重力场测量作业要求,测量精度等要求的差异,研制针对于各个行业的具有一定针对性的重力仪,来适用于各个行业作业的特殊作业要求非常重要.高精度的重力仪都是以零长弹簧为其核心灵敏器,基于这种原理研制的重力仪精度和稳定性非常高,但是以目前的研究水平很难做到小型化的动态仪器,而根据目前核心敏感器的发展情况,石英挠性加速度计正好可以弥补这个弱点。虽然,石英加速度计的稳定性较差,长期观测的零漂具有非线性特征,但是在短期测量中,这些缺点都是可以很好地克服,非常适合短期地动态重力测量需求,而以石英加速度计为灵敏器为核心的动态重力仪可以具有小型化,智能化的特点,并且其精度也相对较高,满足部分比例尺的重力测量作业需求。正是由于这些特征,基于惯性稳定平台的石英加速度计的重力仪的研制与推广具有非常重要的意义。
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