含天然气水合物地层的速度和衰减研究

本文以 Biot双相介质理论为基础 ,针对 Ecker提出的三种水合物沉积模式 ,即水合物是液体的一部分、水合物是固体骨架的一部分和水合物胶结在固体颗粒接触面 ,研究了有耗散时和无耗散时含水合物地层的快速纵波、慢速纵波、横波的速度和衰减随频率的变化规律 ,并把上述三种模型的计算结果与地层不含水合物的结果进行了对比。指出上述第三种模型的速度、衰减随频率的变化和前两种模型具有明显不同的特点 ,主要表现为对频率的依赖性。

基于单相与双相介质拟海底反射的AVO研究

天然气水合物是一种潜在的巨大能源,目前普遍认为它存在的重要标志之一是地震剖面上的拟海底反射(BSR),因此研究天然气水合物层的物性和研究含天然气水合物层顶、底界面的AVO特征就有着重要的现实意义。目前的AVO方法主要是利用单相介质理论,但实际的地层都是含有流体的多孔隙介质,因此利用双相介质理论研究分界面上的AVO特征是非常必要的。Ecker提出了水合物沉积的3种微观模式:①水合物是流体的一部分;②水合物是固体骨架的一部分;③水合物胶结固体颗粒接触面。利用单相介质理论和双相介质理论分别计算了上述3种含天然气水合物地层,以及同样条件下不含水合物地层与含游离气地层分界面上的反射和透射系数,并对单相介质理论和双相介质理论的计算结果进行了对比。对比发现,在地震勘探的低频范围内,第1种和第2种模式的反射和透射系数非常相似,二者的差值随孔隙度的增大而增大,第3种模式的AVO曲线表现出和前2种模式完全不同的特点,可以根据这种特点把它与前2种模式区分开来。

重磁遗传算法三维反演中高速计算及有效存储方法技术

将地下场源区域规则划分成很多小长方体单元 ,并且通过反演确定这些单元的物性变化 ,勾画出场源的分布图像 ,这种方式逐步成为重磁反演 ,特别是三维反演的重要方向 ;遗传算法等非线性技术进行该类反演将逐步成为发展趋势 .本文指出 ,在应用遗传算法进行该类反演过程中 ,隐含着数据量较大时超常规的计算量 ,它已成为制约该类反演充分发挥作用的瓶颈问题 ;同时 ,本文提出了针对性的分离并存储几何格架的计算策略、以及独特的几何格架等效压缩存储技术 ,可以从根本上提高非线性反演计算速度 ,为该类反演的有效应用奠定了坚实的基础 .

天然气水合物地震响应研究——中国南海HD152测线应用实例

目前识别水合物的主要依据是BSR和其上具有高速特征的空白带。当BSR不存在, 或由于水合物饱和度较高导致空白带特征不明显时, 水合物的识别是未解决的问题。针对这种情况, 提出了一种更实用的水合物识别模式: 低速背景中近似平行于海底的高速地质体是水合物带的特征, 水合物带泊松比降低, 利用纵横波速度信息易于识别水合物带下是否存在游离气。基于上述水合物的识别模式, 以中国南海HD152测线为实例进行了天然气水合物的识别研究。

重磁位场转换计算中迭代法的综合分析与研究

处理转换计算在重磁资料解释中发挥着重要的作用,但一些计算如向下延拓、化极等有时是很不稳定的,在频率域中则表现为其转换因子具有明显的放大作用,所以其FFT理论计算结果是不稳定的.因此,很多研究工作都是围绕增加计算的稳定性、提高计算效果进行的,其中迭代法是近来在研究中受到普遍重视的方法技术,并取得了较好的成果.但也存在对迭代法研究还不够深入,对其存在的缺点认识不够充分、客观等问题,例如,迭代法进行延拓及化极等计算时,对一些具体应用虽能在一定程度上获得较好的计算结果,但却存在计算结果并不会随着迭代次数的增加而得到持续改善的问题,对于原本不稳定的计算,迭代法在迭代次数比较大时,所得的结果依然是不稳定的.为此,本文在对迭代法进行分析研究的基础上,进一步推导了迭代法的通式,并分析了对迭代法收敛性影响的各种因素.分析结果表明:迭代法收敛到FFT理论直接计算结果的决定因素是计算过程中如何选择原始数据到目标数据的映射函数;在选择了合适的映射函数的情况下,迭代次数不仅仅是决定计算成本,而是决定结果好坏的关键因素;增加迭代次数虽然能够使计算收敛到FFT直接计算理论结果,但如果该理论结果本身就是不稳定的,则迭代法计算如果收敛,也是收敛到一个不稳定的结果.所以针对位场处理转换中一些不稳定计算采用迭代法,并没有从根本上解决计算的不稳定性问题.

低纬度磁异常化极方法——压制因子法

磁异常化极转换是磁异常解释的重要基础 ,针对频率域磁异常化极现状 ,本文对低纬度化极的困难原因进行了深入分析 ,并提出了针对性的化极措施———压制因子法 .与已有研究比较 ,该方法具有简单直观、控制参数少因而便于实际操作的特点 ,模型计算表明了方法的有效性 .在我国南海低磁纬度地区实测磁异常的计算解释中 ,应用该化极方法 ,取得了良好的效果 .

云南腾冲火山构造区马站-固东岩浆囊的地球物理模式

位于青藏高原东南边缘的云南腾冲火山构造区岩浆活动频繁强烈,火山活动规模宏大。为配合国家深部探测专项科学钻探选址,在腾冲盆地北部马站到固东、曲石乡一带进行了大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深、反射地震和重磁测量的工作。本文依据电磁法取得的成果划分出了盆地地壳内的2个低阻低速层,其中浅部的低阻层由含水(热水)的火山岩下部、花岗岩上部与花岗砂砾岩组成,构成了腾冲盆地的地热资源的热储层,其主要层位在300到1500m范围内;深部的低阻体是作为热源的岩浆囊,位于马站—固东—曲石乡三镇的深12～30km,东西宽25km以上,向南可能与腾冲北的岩浆囊相连。小空山、大空山和黑空山火山口具有典型的火山口重磁场特征,特别是由于喷发造成物质亏损形成的重力负异常与火山地形呈清晰的镜像对应关系。

重磁异常三维物性反演随机子域法方法技术

本研究针对三维物性反演中存在的困难和问题,提出三维物性反演的随机子域方法技术,首先是将正反演中保持不变的几何格架分离计算并存储,避免重复计算,从而提高正反演计算速度;其次是利用对称性等实现等效计算,明显降低格架计算和存储要求;再通过随机子域方式,降低反演的维数问题;另外,通过概率方式控制子域生成的分布,实现约束新机制.模型和实例计算表明了方法技术的效果,为大面积重磁数据的三维反演提供了有效的途径.

直接阻尼法低纬度磁异常化极技术

在中低纬度区 ,磁异常化极是磁测资料解释的一项基础性工作。为了克服在低纬度区磁化极不稳定的问题 ,出现了多种磁化极方法。本文提出了阻尼法化极技术 ,该方法具有物理意义明确、操作简单直观、控制参数少等特点。经单个模型和组合模型计算检验 ,表明此法不涉及复杂的参考模型设计 ,也没有复杂的反演过程 ,不仅便于实现 ,而且易于处理大数据量的数据 ,化极结果可以达到目前化极研究的最好水平。

腾冲火山构造区马站岩浆囊地球物理特征的再探讨

云南腾冲火山盆地深部存在岩浆囊是人们关注的问题,多方面进行了大量的研究且存在不同意见.作者此前依据低电阻异常推断出位于小空山、大空山、黑空山等火山口的下部,深13-30km范围内东西向25km,南北向30km的低电阻率的岩浆囊,其东侧为大盈江断裂.文章利用反射地震、重力、航空磁测资料进一步探讨了岩浆囊的其他地球物理特征.由于火山喷发,不仅在火山口附近形成了局部物质亏损,而且,岩浆囊本身也亏损了岩浆物质,在重力上延图中滤去了表层的火山局部负重力异常后,呈现出大空山北侧的与低阻体相对应的负重力异常,这与岩浆囊高温熔融状态含水低密度物质有密切关系.整体的重力负异常印证了低阻岩浆囊的存在.腾冲马站岩浆囊的温度为397-651℃,平均温度为524℃,其主体中心部位不可能存在磁性体.对航磁资料的处理,消除表层火山岩影响后,仍然发现有较强磁异常,其平面投影范围与低阻体相近,推断磁异常是岩浆囊顶层,在15km深度以上范围内,随着岩浆囊体温度逐步下降,当低于480℃以后会形成新的铁磁性矿物,因此,在囊体上层出现了范围与囊体相近的较强的磁性体.反射地震仅仅在浅部较清楚地观测到较连续的反射波界面,是浅部火山岩、含水层、以及花岗岩顶界面的反映.向深部反射界面很不连续推测是由于多次岩浆上涌,其喷发时间有先后,成分有差异,故岩浆囊物质的不均匀性,虽然由于含水、矿化、熔融体构成了低电阻的共性,可温度的不均匀,却又显示了不同期次岩浆成分有变化,由岩浆囊向地表的通道上,东部花岗岩下为高速,相对于较低温度的物质,在小空山、大空山和黑空山深部沿大盈江断裂带有东西两个大的隐伏花岗岩体之间是最新的火山喷发通道,具有相对低速的通道.

欧拉反演方法分析及实用技术改进

欧拉反演是重磁资料反演解释的重要方法。在深入研究的基础上,针对欧拉反演存在的问题提出了具体的技术措施:水平梯度滤波准则、距离约束评价准则、聚集度约束评价准则等方法,从而使三维欧拉反演的适用能力得到很大加强,使欧拉反演方法技术进入实用化阶段。

数据空间磁异常模量三维反演

强剩磁的存在通常导致了总磁化强度方向未知,进而影响了磁异常的反演和解释.磁异常模量是一种受磁化方向影响小的转换量,可以在强剩磁条件下通过反演三维磁化强度大小分布来推测场源分布状态.我们提出了一种数据空间磁异常模量反演算法来减少剩磁的影响.与标准的模型空间L2范数正则化反演方法相比,我们的方法有两个优点:一是无需搜索正则化参数(需要反复求解非线性反演问题),因而可以减少计算时间;二是反演结果更加聚焦,深度分辨率更高,我们对此进行了原因分析.通过模型和实测数据测试证明了该算法的有效性和更好的反演效果.

西藏泽当岩体含铬超镁铁岩体的深部构造特征与找矿前景探讨

在中国最大的铬铁矿罗布莎周边地区有着数目众多的含铬超镁铁岩体;分布广阔,具有很好的找矿前景,选择泽当岩体进行了重、磁、大地电磁法的剖面探测,结果表明:泽当岩体被近南北向断裂切割成多块,其西端岩体向北推移的距离远于东段的岩体,总体上呈北西西向展布;岩体磁异常由蛇纹石化产生的磁铁矿和岩体生成时剩余磁化引起,磁异常指出了岩体浅部的范围;航磁较大范围的异常表明存在较深部的磁性体;重力异常说明岩体局部存在高密度体,且与磁异常相吻合,地表出露的矿点多分布在此范围内;岩体表层为高阻薄层,在剖面中段高阻体厚度最大处达1.5 km,范围不大。在薄高阻体下为薄层低阻层。电阻率剖面两侧以高阻体为主,中段有多个低阻体,且与深部5～25km深度上的低阻体相连,中地壳范围的低阻体与幔源物质上涌在地壳范围留下的熔融体有关,与地壳上部的超镁铁岩体有关。综合各种地球物理场的特征认为在磁异常分布区内具有局部重力异常、低阻体异常较多的地段是泽当岩体最有利于进一步详细探测找矿的部位。

西藏东坡蛇绿岩体深部结构的地球物理特征及其找矿意义

在西藏西部雅鲁藏布江南岸的东坡岩体进行了多种方法的地球物理探测,由地面磁测精确定位的航空磁测异常反演了东坡岩体深部磁性体范围;反射地震探测划分出了与地表出露蛇绿岩体反射波特征不同的岩体下部弱反射部位;同时,由大地电磁法确定了岩体下部的低阻体也都处于大致相同的部位。地面出露的蛇绿岩体向下延伸,整体呈锅底状,其中部具有较低电阻和弱反射波特征,同时,在1.5~3.0 km范围的磁性矿物相对较发育,可能正是含铬岩体矿化蚀变作用较强的地段,在罗布莎矿区有类似的特征,这对找矿是有利的部位。

沿雅鲁藏布江缝合带东坡、日喀则等蛇绿岩体磁异常特征及其找矿标志

航空磁测△T图上清楚显示出沿雅鲁藏布江缝合带具有南北两条航磁异常,地质研究确认沿雅鲁藏布江缝合带的蛇绿岩体呈带状东西向延续近2000km,但已知主要含铬蛇绿岩体分布于雅鲁藏布江南岸.在罗布莎和泽当地表观测到断续分布着含铬蛇绿岩体,地质研究程度较高,岩体规模不大.向西地表有出露日喀则岩体,再西段有当穷、普兰、东坡等规模巨大的岩体.航空磁测图上显示出日喀则、东坡、普兰、当穷等岩体与清晰的航磁异常对应.对上述岩体进行的地面磁测准确地确定了已知岩体与航磁异常的关系,位于雅鲁藏布江东段的罗布莎与泽当岩体属于其南部强航磁异常北缘的负异常范围内的小岩体.西部沿江含铬蛇绿岩体是断续分布的,呈短条带状或较大的三度体;地面磁测异常突出反映出地表岩体磁铁矿分布的不均匀性,在岩体边缘（包括近岩体围岩）的蛇纹石化较强,磁异常亦较强,并由此较准确地圈定出岩体范围.航磁异常反映出岩体内部有相对富积的磁性矿物和磁性体,它们可能来自深部含FeO、Fe2O3等矿物在岩浆上涌到上地壳由于蛇纹石化而生成了Fe3O4,当温度低于480℃时形成较强的磁性.反演计算了磁性体位于3-5km深度上,虽然蛇绿岩体及其围岩中存在的磁铁矿非直接来源于地幔物质,但含铬蛇绿岩体的岩浆物质是生成磁铁矿的主要物质贡献者.由此将航磁和地面磁测异常与大地电磁法、反射地震等方法结合可以给出岩体深部结构的地球物理特征,这有利于圈定找矿的远景地段.

青藏高原地壳的低速层与部分熔融

青藏高原各地体的地壳结构与厚度存在明显差异,依据过去多年中法合作的地震探测资料结合其它资料给出了青藏高原的地壳结构图。对高原多数地体的地壳中存在的低速层进行了研究,表明低速层的形成主要来自地体碰撞时,地壳的推覆叠置,使部分高原浅部上地壳的中酸性成分地层进入中下地壳的位置,仍为长英质岩性成分,尚未跨越固相点进入部分熔融状态。

低纬度化极应用迭代法的技术条件分析

针对现有的磁赤道地区磁异常迭代化极方法进行了分析,重点研究了迭代计算中的关键因素———映射函数的选择对迭代收敛性的影响,通过改变映射函数将其推广到除赤道外的其它低纬度条件的化极,并进一步给出了不同磁纬度地区的收敛条件。经过模型计算和实测磁异常验证,改进后的方法既适用于磁赤道也同样适用于其它低纬度地区,并且在保证化极效果的基础上提高了迭代计算的效率。

基于磁异常的边界特征增强方法对比研究

基于磁异常进行场源边界识别(如断裂划分)是磁法勘探解释工作的重要内容.由于受到斜磁化、场源埋深、异常叠加以及噪声等多种因素的影响,基于磁异常直接进行场源的边界识别往往难以准确识别出场源体的边界,所以,人们研究了各种场源边界特征增强的方法技术,以便于进行场源边界的识别工作.近年来,国内外出现了很多新的边界特征增强方法,但有些方法的边界特征增强效果与已有方法相近,有的方法效果有待深化检验,存在验证方法的理论模型过于简单,未全面细致地分析出它们的优缺点等问题.针对上述情况,本文运用多种复杂、贴近实际的理论模型,深入对比分析了包括解析信号模法和倾斜角法等在内的15种具有代表性的边界增强方法,分析了它们在不同磁化方向、不同场源埋深、不同场源形态、异常叠加和噪声干扰等多种因素影响下的边界增强效果,重点归纳总结出它们的优缺点和适用条件,以为实际应用时的方法选择提供参考.通过模型实验,我们认为解析信号模垂向导数法、总水平导数法、解析信号模倾斜角法是在多种因素影响下,适用性较强、应用效果较好的三种方法.