地震体波面波联合反演研究及应用

发布时间：2018-01-02 10:05

  本文关键词：地震体波面波联合反演研究及应用　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 地震 波面 联合 反演 研究 应用

【摘要】：地震成像是研究地球内部结构最重要的工具之一,但成像精度通常受限于数据分布、数据类型等因素。为了改善地震成像的精度,本论文主要从模型参数化以及同时利用体波和面波数据两个方面出发,发展了基于小波变换的多尺度地震成像和联合体波面波数据成像的方法。新发展的小波域成像方法与传统成像方法对比结果显示:基于小波变换的地震成像方法具有数据自适应的优点,能在数据覆盖较密区域得到高精度的图像。新发展的联合反演方法则被应用于南加州地区,反演结果显示了与当地地质结构较高的一致性,并且反演的模型相比于南加州区域模型能更好地拟合观测数据。此外,为了使体波面波数据联合反演变得直接,本论文还发展了基于射线追踪的面波数据的直接反演方法,并将其应用于台北盆地。利用直接反演方法得到的Vs模型在沉积盆地中显示低速并延伸到0.5公里左右,为该地区的强地面运动模拟奠定了基础。围绕如何提高地震成像分辨率,本论文主要进行以下四个方面的研究:1)基于小波变换的体波数据多尺度成像近震体波数据成像的分辨率受地震事件以及台站分布等因素的约束。通常地震事件和台站的分布非常不均匀,即地震事件通常不均匀分布于断层附近,而台站分布也很难达到理想的均匀分布。为了实现分辨率随数据覆盖变化而变化,本论文提出在小波域中进行稀疏约束地震成像。相对于传统的基于平滑约束方法,由于小波的多尺度分辨特性,新发展的小波域成像方法也具有多尺度成像的特点,即在射线分布较密的区域具有较高的分辨率,而在射线分布较疏区域也能保证大尺度的结构的准确性。2)面波频散数据直接反演及其应用传统的面波频散数据反演分为两步,首先通过提取的频散数据反演得到一个二维的相速度或群速度分布图,然后通过线性或非线性反演得到每个点下方的一维速度结构,再将一维速度结构合成伪三维速度结构。本论文提出一种基于射线追踪的面波数据直接反演方法,即由面波频散数据直接反演得到三维速度结构。相比于传统方法,该方法能够最大限度地利用已有数据。换言之,该方法并不会因为某个周期数据少而舍弃该周期的数据。此外,该方法考虑了面波传播非大圆路径的影响,这在复杂介质中面波传播是很重要的。最后,由于该直接反演过程及公式与体波反演非常相似,这为体波面波数据联合反演奠定了基础。3)体波面波数据联合反演及其应用联合反演充分利用了面波数据直接反演的优点,将面波数据反演整合到体波反演框架中。利用两种数据的互补性,得到一个统一的P波和S波速度模型。本论文将详细对比联合反演方法和面波或体波数据单独反演方法,得出联合反演方法的有效性。此外,我们将该方法应用于南加州地区,并对反演模型进行地质解释,同时也利用波形正演验证所得到的速度模型。4)利用体波面波数据进行三维Vp/Vs成像Vp/Vs模型对岩性、部分熔融、水或气体饱和度和孔隙度等非常敏感,因此它在地质解释中非常重要。然而,由于P波数据和S波数据不同的解析度,在地震体波成像时通常难以得到一个可靠的Vp/Vs模型。P波数据和S波数据不同的解析度源于P波和S波不同的数据数量和质量,通常P波数据在数量和质量上都优于S波。由于面波数据对S波速度结构最为敏感,面波数据的加入可以增加Vp/Vs模型的可靠性。本论文将着重讨论利用体波和面波数据反演Vp/Vs结构的方法,并将其应用于南加州地区。结果显示:反演所得的Vp/Vs模型在浅部区域与当地的岩性及断层带有着较好的对应关系;地震活动性较强区域下方观测到了较高的Vp/Vs异常,因此,我们猜测高地震活动性可能和该地区由于流体产生的蠕动有关;地震空区观测到了相对较高的Vp/Vs异常,对后续地震活动性和危险性评估有着非常重要的作用。
[Abstract]:Seismic imaging is one of the most important tools to study the internal structure of the earth , but the imaging accuracy is usually limited by the data distribution , the data types and so on . In order to improve the accuracy of seismic imaging , this paper presents a direct inversion method based on wavelet transform . P - wave data and S - wave data are more sensitive to S - wave velocity structures .

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315.6

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李建勇,田春志,刘洪,李幼铭,高红伟;大庆电场地震实验资料的面波特征[J];地球物理学进展;2001年04期

2 蔚贵宏;瞬态面波在西藏水库勘察中的应用[J];工程勘察;2000年02期

3 王在民,李莉,朱鹏飞,张仲祜,郭宏宪,蒋立;用平均能量法分频识别和压制面波[J];新疆石油地质;2005年06期

4 陈爱萍,邹文;基于S-变换的面波压制技术[J];世界地质;2005年01期

5 张华;潘冬明;刘松;;小波包变换在面波分离中的应用[J];物探与化探;2007年02期

6 刘魁;程先琼;朱介寿;孔春玉;;面波有限频率法3-D灵敏度核函数的计算[J];成都理工大学学报(自然科学版);2007年03期

7 ;面波、反射处理软件综合技术服务[J];水利技术监督;2007年03期

8 毛海波;王在民;朱鹏飞;姚华;;平均能量-迭代法分频压制面波研究[J];天然气工业;2007年S1期

9 孙学文;陈文超;高静怀;包乾宗;;小波域强面波衰减方法研究[J];石油地球物理勘探;2008年01期

10 徐鑫;张学强;徐涛;张晓敏;;小波变换在压制面波中的应用[J];工程地球物理学报;2008年02期

相关会议论文 前10条

1 谢金娥;肖鹏飞;;数学形态学在压制面波中的应用[A];中国地球物理·2009[C];2009年

2 董烈乾;李振春;;第二代曲波变换压制面波方法研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年

3 王伟涛;王宝善;;噪声互相关函数中面波前驱信号的来源分析[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

4 靳洪晓;赵永贵;王超凡;;单道瞬态面波的硬件及软件实现[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年

5 刘魁;朱介寿;;面波有限频率法3-D灵敏度核函数的计算[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年

6 王德营;李振春;;二维S变换域自适应面波压制[A];中国地球物理2013——第十八专题论文集[C];2013年

7 张在金;徐辉;于海铖;徐苗苗;张军华;;基于图像特征转换的面波去噪方法研究[A];2014年中国地球科学联合学术年会——专题14：地下介质结构及其变化的地震面波、背景噪声及尾波研究论文集[C];2014年

8 高磊;陈文超;高静怀;;基于盲源分离的面波压制方法[A];中国地球物理·2009[C];2009年

9 鲁来玉;曾融生;丁志峰;;三维各向同性结构体对面波的多次散射[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年

10 熊章强;张大洲;宁刚;刘彦华;;瑞雷面波有限差分法数值模拟[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前2条

1 本刊记者 陈欣 谷玉强;10″，，可贵的攻关[N];秦皇岛日报;2010年

2 ;我国首创电梯地震监测系统[N];政府采购信息报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 吴勃;面波和地球自由振荡的本征模理论[D];中国科学技术大学;2016年

2 郑晨;利用接收函数与面波频散研究青藏高原东南缘壳幔结构[D];中国地震局地球物理研究所;2016年

3 高玲利;高频面波中不同模态的特性及应用[D];中国地质大学;2016年

4 潘雨迪;二维弹性非均匀介质高频面波反演[D];中国地质大学;2016年

5 于彦彦;三维沉积盆地地震效应研究[D];中国地震局工程力学研究所;2016年

6 路拓;矿井巷道面波—转换横波超前探测技术研究[D];中国矿业大学;2016年

7 方洪健;地震体波面波联合反演研究及应用[D];中国科学技术大学;2017年

8 张智;川滇地区地壳及上地幔结构面波层析成像[D];吉林大学;2007年

9 李亚峻;地震勘探子波估计、面波消减新技术研究[D];吉林大学;2007年

10 张煜;部分饱和多相介质中Rayleigh面波传播特性研究[D];中国地质大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴春梅;噪声源瑞利面波波场的物理模拟研究[D];西南交通大学;2015年

2 李佳鹏;长江中下游成矿带及邻区地壳上地幔速度结构的接收函数和面波成像联合反演[D];中国地质大学(北京);2016年

3 徐宗博;高频背景噪声波场模拟与面波成像[D];中国地质大学;2016年

4 耿亮;基于分数阶傅里叶变换的地震面波压制方法研究[D];吉林大学;2010年

5 桂丽华;基追踪在面波分离与压制中的应用[D];西南交通大学;2010年

6 刘魁;面波有限频率层析成像理论及应用[D];成都理工大学;2007年

7 李媛媛;小波变换去除面波的方法研究[D];长安大学;2004年

8 梁丹丹;基于分频处理的叠前地震资料中面波压制[D];西南交通大学;2011年

9 张少梅;地震资料面波正演模拟及去噪技术研究[D];中国石油大学;2011年

10 李俊邦;基于多子波地震道分解技术消除面波[D];中国石油大学;2011年

本文编号：1368743