地震走时与重力数据的联合反演

对目前的地震走时与重力数据联合反演发展进行了简要的概述。首先,从两类数据单独反演的基本原理出发,对两者进行了分析比较,并由两者参数间存在的相互关系,可将两类数据归并、统一到一个系统,合理地进行联合反演。其次,根据目前国内外的相关研究,介绍了当前联合反演的两种算法:依次反演和同时反演。最后,对联合反演中存在的问题进行了讨论。

基于源体生长思想的全张量重力梯度数据联合反演

基于源体生长思想的三维反演是一种使用系统搜索的反演方法。和正则化反演相比,该方法计算量小,运算速度快。源体生长的判断准则是其核心,影响着结果质量。本文提出了一种全张量重力梯度数据源体生长反演方法,旨在提高纵向的反演效果。首先,在判断准则中引入深度加权函数,优化对不同深度上源体生长的判断;其次,根据单分量梯度数据反演结果,调整不同类型数据的权重,建立联合反演方法;最后,利用矩阵压缩减少内存占用,提高反演计算效率。通过模型数据与文顿盐丘地区实测数据试验,证明了提出的方法能够有效地引导源体生长,对深部目标具有更高的分辨能力,适用于较复杂形态目标的反演,且具有较高的计算效率和抗噪性。

一种基于Gramian约束与高斯-牛顿法的地震与重力联合反演模型

为了降低单一反演方法的非唯一性问题,本文提出了一种基于Gramian约束的地震与重力数据三维联合反演算法,通过改变Gramian项中的转换算子,实现了联合反演中物性的直接耦合与结构耦合。采用高斯-牛顿法对目标函数最优化,并使用LSQR算法对大型方程组求解,得到模型的更新方向,进而求得模型参数。

重力与地震资料的模拟退火约束联合反演

联合反演是综合地球物理研究的重要定量解释手段.本文在总结和分析重力与地震资料联合反演的研究现状基础上,利用改进的全局寻优的快速模拟退火算法,实现了重力和地震资料的约束同步联合反演.针对性地设计了密度和速度界面不完全一致的模型,理论模型的试验说明了方法的效果和适用性.结合最近完成的广东徐闻地区实际资料的处理和解释,表明该方法可准确确定复杂构造物性界面的密度和速度结构,在该地区的油气勘探中发挥了作用.在先验信息约束下,该联合反演方法要明显优于单独的重力反演.

新疆天山(独山子)-西昆仑(泉水沟)地学断面地震与重力联合反演地壳构造特征

利用滑动平均的布格重力异常剖面结合地震资料和大地电磁资料 ,参考介质纵波速度与密度的经验转换关系 ,通过二维均匀介质模型人机交互式计算得到了新疆天山 (独山子 ) 西昆仑 (泉水沟 )地学断面走廊域中心剖面的地壳构造特征。所得的反演结果表明 ,准噶尔盆地与北天山地体、中天山地体为一整体 ;准噶尔盆地和天山构造带的中、下地壳之间存在低密度层 ,但塔里木盆地不存在低密度层 ;由于受到南北两侧板块挤压 ,造成塔里木盆地的地壳结构在横向上似一南陡北缓、中部隆起的不对称“拱形”弯曲 ;塔里木盆地南缘与西昆仑构造带间呈“V型盆山耦合关系” ,其下方恰好是莫霍面上隆区。

密度和速度随机分布共网格模型的重力与地震联合反演

针对重力与地震联合反演存在的问题,结合已有的研究成果,本文研究实现了速度和密度随机分布共网格单元模型的建模技术,以适应密度和速度剧烈变化的复杂模型及联合反演的计算要求.重力正演利用了该网格的二度半体模型,并进一步改进了地震走时的二维射线追踪计算方法,以适用于速度随机分布的网格介质.结合改进的模拟退火算法,实现了这种共网格条件下的重力与地震资料的同步联合反演.模型试验证明了重力与地震联合反演可以准确确定复杂物性界面的密度和速度结构,适用于物性界面不完全一致和物性变化剧烈的复杂模型,并且联合反演结果要优于单独的重力反演.带先验信息约束下的实际资料的联合反演,进一步证明了该方法的适用性和效果,可提高反演精度并减少多解性.

三维重力地震剥层联合反演

以地震资料解释的三维构造图作为模型,用重力三维正演剥离基底及基底以上界面所产生的重力效应,然后对分离后的基底岩性异常进行反演求取基底密度。在具体联合反演算法上,首次将广泛用于地震层析成像反演的DLSQR法引入位场反演,不仅增加了联合反演结果的稳定性,而且极大地提高了反演速度。理论模型的试算和实际资料的反演结果表明,两者反演的剩余密度等值线图形十分相似,剩余密度最小值和最大值相对误差小于4%。

一维大地电磁和地震数据联合反演方法研究

针对江汉盆地海相地层的地电结构特点，对区内5口探井的物性数据作了统计，给出了一维层状介质模型。大地电磁数据是采用一维层状介质递推关系式模拟，差商法求其偏导数；地震数据是以水平界面为基础进行快速射线追踪正演，运用解析法求偏导数。理论数据采用典型HAK型曲线5层地球物理模型试算。在上述基础上，本文着重阐述了大地电磁和地震联合反演方法，首先引入模型空间向量，其参数由各层的速度、电阻率和厚度构成，并给出此模型的响应函数，然后将响应函数和数据向量建立统一的映射关系。由于不同的数据集具有不同的物理空间和数量级，必须作归一化处理，引入相对预测误差向量，为此，文中给出一种求解不适定问题的方法。理论模型和实际数据联合反演结果表明，它优于任何一种单一的地球物理反演方法。

重力、地震联合反演方法确定深层油气藏的分布——以锡林凹陷石炭系分布为例

文章以内蒙巴彦浩特盆地锡林凹陷为例,说明重力、地震联合反演方法在确定深部生油目的层石炭纪地层的应用效果。巴彦浩特盆地多期构造影响,造成逆冲、剥蚀及断块作用十分显著;在地震资料解释中,同相轴难以追踪或会误追踪。采用2 D重力模型反演与地震走时反演的联合反演对x5,x6线高精度重力与地震资料进行处理,指出了原根据地震资料确定的局部高隆起不是目的层石炭系而是剥蚀殆尽的寒武系;同时还给出了锡林凹陷石炭系的分布范围,避免了勘探风险。

重力、地震资料联合反演实例

本文利用速度、密度参数之间的关系，进行地震、重力资料联合反演。文中给出了两个实例：实例一对给定地层模型取多次重力观测值后形成一线性方程组，然后用奇异值分解等方法解此方程组获得密度参数（方程解）的范围，从中选出最佳解。实例二是以层速度和密度关系为桥梁，进行地震波双程走时与重力观测值联合反演，可以得到与地震解释近似的结果。

三维多层介质重力-地震同步联合反演

联合反演是地球物理勘探的重要解释手段,能够提高模型参数的反演精度.本文在归纳和分析重力与地震资料联合反演的研究和应用现状的基础上,利用三维多层介质模型的地震走时和重力正演公式,推导了地震走时和重力异常对界面深度的雅可比矩阵,实现了三维重力-地震同步联合反演界面成像.最后进行了数值理论模型模拟和实例计算,结果表明地震走时和重力同步联合反演很好的重建了三维多层介质界面.

重力-地震联合反演的改进及在遂宁-阿坝剖面的应用

针对传统顺序联合反演的缺陷,通过改变地下空间的网格剖分方式和约束条件的约束方式来进行相应的改进,并将拟BP神经网络算法和小波多尺度分析应用到反演中,以提高反演结果的分辨率和收敛速度。龙门山地区遂宁-阿坝剖面的反演结果表明,本文方法具有更好的反演效果。

重力-地震联合反演解释技术在拉布达林盆地油气资源评价中的应用

内蒙古拉布达林盆地面积大、油气勘探程度很低.由于浅层广泛分布的火山岩的强反射屏蔽作用造成地震勘探对深层成像差,难以评价盆地油气勘探潜力.为了解决盆地主要目的层上库力组底界深度及沉积岩分布不清的问题,对盆地南部二维地震资料开展重力-地震联合反演解释.通过在GM-SYS重磁剖面解释软件中加载地震剖面,建立重力模型,利用地震浅层可靠解释成果做约束条件,消除上覆火山岩的重力干扰,减少了重力反演深层构造界面的多解性,成功地反演了盆地上库力组底界深度、沉积岩厚度,指出巴彦哈达断陷为有利勘探区,在此基础上估算出油气资源量.

地震—大地电磁数据非线性联合反演方法研究

在地球物理数据广义线性联合反演方法的基础上，研究了地球物理数据非线性联合反演方法。对这两种方法的反演效果进行了比较、分析，得出了非线性联合反演方法比广义线性联合反演方法更优越的结论。

长乐—南澳断裂带两侧地壳结构差异的地震-重力联合反演

长乐一南澳断裂带出露于福建沿海地区,由于海陆过渡带的特殊性,地球物理探测受到许多限制,难以获得由陆到海的清晰而准确的深部构造形态.2014年福建省地震局采集了横跨长乐一南澳断裂带的广角反射/折射剖面(HX-6),由于观测系统的缺陷和原始资料信噪比等问题,单纯使用地震数据反演长乐一南澳断裂带的深部地壳结构有很强的不确定性,无法解答断裂带两侧地壳结构存在何种差异,影响了对断裂带构造属性和区域构造演化的正确认识.基于岩石波速和密度有良好的对应关系,地震-重力联合反演可以有效降低多解性.本文采用地震走时拟合和重力异常拟合同步进行的方法,利用最新采集的高质量P波地震走时数据与高精度实测重力数据,反演得到了连城一厦门一金门外海剖面的二维地壳波速-密度结构模型.联合反演结果显示:长乐一南澳断裂带两侧地壳厚度差约3 km,壳内分层结构和上地幔顶部波速-密度无显著变化,推断长乐一南澳断裂带是华南地块正常陆壳和台湾海峡减薄陆壳的分界,本研究结果为进一步研究该区深部构造环境和长乐一南澳断裂带的地球动力学意义提供了新的地球物理学证据.

重力——地震联合剥层预测石柱东部裂陷槽分布

石柱东部存在震旦—寒武系裂陷槽已经得到地震资料证实,但由于资料的局限性不能准确刻画裂陷槽展布特征。通过大量实测岩石样品和钻井资料分析研究,认识到石柱地区盐酸岩地层密度高,碎屑岩地层密度较低,且不同地层间存在一定的密度差,是重力资料研究深部结构良好的物性基础。因此在石柱地区开展了重力勘探工作,通过针对裂陷槽的重力—地震联合剥层反演技术,确定了石柱东部震旦—寒武系裂陷槽及深部断裂的分布特征。

基于数据空间和稀疏约束的三维重力和重力梯度数据联合反演

随着重力和重力梯度测量技术的日趋成熟,基于重力和重力梯度数据的反演技术得到了广泛关注.针对反演多解性严重、计算效率低和内存消耗大等难点问题,本文开展了三维重力和重力梯度数据的联合反演研究,该方法结合重力和重力梯度两种数据,将L0范数正则化项加入到目标函数中,并在数据空间下采用改进的共轭梯度算法求解反演最优化问题.同时,本文摒弃了依赖先验信息的深度加权函数,引入了自适应模型积分灵敏度矩阵,用来克服因重力和重力梯度数据核函数随深度增加而衰减引起的趋肤效应问题.为了提高反演计算效率,本文又推导出基于规则网格化的重力和重力梯度快速正演计算方法.模拟试算表明,改进的共轭梯度法可以降低反演的迭代次数,提高反演的收敛速度;自适应模型积分灵敏度矩阵,可以有效解决趋肤效应,提高反演纵向分辨能力;数据空间和改进的共轭梯度算法结合,可以更好地降低反演求解方程的维度,避免存储灵敏度矩阵,有效地降低反演计算时间和内存消耗量.野外实例表明,该算法可以在普通计算机下快速地获得地下密度分布模型,表现出较强的稳定性和适用性.

重力和重力梯度数据联合聚焦反演方法

重力数据包含较多的低频信息,重力梯度数据包含较多的高频信息,将重力数据和重力梯度数据进行联合反演得到的结果更加可信.本文基于聚焦反演方法,实现了这一过程.因为联合反演中分量种类增加,所以计算灵敏度矩阵所需要的时间增加,为此,本文提出了一种快速计算灵敏度矩阵的方法.因为联合反演对内存的要求增大,本文选择有限内存BFGS拟牛顿法求解反演问题.本文通过再加权的方法实现深度加权.文中利用单一分量的反演结果来预测异常体的埋深信息,随后将埋深信息结合到深度加权函数中,将其用于多分量组合反演计算.给出了模型试验,发现预测得到的异常体的埋深信息与其实际埋深存在偏差,但是将这一信息应用到反演计算,能够得到与真实模型一致的结果.之后,本文通过模型试验来探究重力和重力梯度联合反演的优势,发现将重力和重力梯度数据联合,能够识别出额外的噪声,反演得到的模型更加合理.但是,对于不同分量组合得到的反演结果是相近的,反演模型的提高很小.最后,将联合反演方法应用到美国路易斯安那州Vinton岩丘的实际数据中,结果显示,将重力和重力梯度数据联合反演,反演模型得到了提高,反演得到的结果与地质资料吻合.

中国汶川2008年M W7.9地震的破裂历史：大地测量、远震和强震动数据的单独及联合反演评价

使用远震、强震动波形和大地测量偏移的一个大规模数据集来研究2008年中国汶川地震的破裂历史。使用线性多时间窗方法来对破裂进行参数化。由于汶川断层作用的复杂性,使用三个单独的平面来表示断裂面。该地震清楚地表明了大地测量、远震和强震动数据集的优点和局限性。大地测量数据(静态偏移)对于确定浅部滑动的分布很有用,但对深部断层作用不敏感,且不能揭示滑动时间的任何信息。震中距在30°~90°范围内的远震数据,由于射线路径简单,通常建模不困难,并能区分浅部和深部滑动。然而,当涉及多个断层面时,由于陡峭的离源角导致定时模糊,远震数据不能区分不同的滑移情况。另一方面,地方强震动数据对于从方向性确定破裂方向是理想的,但也容易因格林函数的不准确而过度建模,导致对滑移分布的错误解释。我们发现,要对汶川破裂进行准确的描述需要所有这三种数据集。地震矩估计约为1.0×1021 N·m,断层滑动特征是在多个大的断层阻延区上有高达10m的滑动。破裂开始于彭灌断层的南端并朝东北边单侧破裂。当到达交叉的小鱼洞断层时,相邻的北川断层从这个结合部开始并双侧破裂到东北和西南。

地壳三维结构的层析成像方法──爆炸和地震资料的联合反演

给出了利用人工爆炸和天然地震资料联合反演获得地壳三维速度结构层析成像的理论和方法．地壳速度结构被看作是空间坐标的连续函数，而不事先把速度模型参数化，从而避免了不同的参数化过程对反演解带来的不确定影响．给出了把两类资料联系在一起的积分核的具体表达式．用文中的方法处理了唐山滦县地区的实测资料，获得了该区中、上地壳三维结构的层析成像结果．并与仅用人工地震资料所获得的结果做了对比．