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一种基于层析成像技术提高浅地表面波勘探水平分辨率的方法 被引量:11
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作者 尹晓菲 胥鸿睿 +2 位作者 夏江海 石达 王芃 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2380-2395,共16页
在高频面波方法中,水平分辨率是指水平方向上分辨异常体的能力.异常体在水平方向上的长度可用水平方向上横波速度的异常尺度来确定.面波多道分析(MASW)方法被广泛应用于浅地表横波速度结构的探测,然而该方法确定的横波速度是整个检波器... 在高频面波方法中,水平分辨率是指水平方向上分辨异常体的能力.异常体在水平方向上的长度可用水平方向上横波速度的异常尺度来确定.面波多道分析(MASW)方法被广泛应用于浅地表横波速度结构的探测,然而该方法确定的横波速度是整个检波器排列的平均计算结果,因此水平分辨率较差.另外,采用共中心点(CMP)多次覆盖的方式采集数据亦增加了野外的工作量.我们在MASW方法的基础上,应用面波层析成像方法,提出一套提高面波勘探水平分辨率的完整方法的技术流程.首先,利用波场分离技术获得准确的基阶或高阶模式面波,采用相位扫描的互相关方法测量多道面波记录中任意两道之间的面波走时;然后根据面波层析成像方法,获得高分辨率的各目标网格内的纯路径相速度频散曲线;最后反演所有目标网格内的纯路径相速度频散曲线,得到研究区域的拟二维横波速度结构.这套方法具有一定的抗噪能力,理论上它可以准确地提取相邻两道之间面波的相速度频散曲线;同时由于该方法最少只需要1个排列就可以获得拟二维横波速度结构,因此它显著减小了野外工作量.理论模型和实际资料都证实了这套方法可有效提高面波勘探的水平分辨率. 展开更多
关键词 水平分辨率 纯路径相速度频散曲线 面波层析成像方法 拟二维横波速度结构
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二维经验模态分解及其在位场去噪和分离中的应用 被引量:9
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作者 张双喜 陈超 +3 位作者 王林松 王秋革 王浩然 石达 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2015年第6期2855-2862,共8页
由于实际工作中测量的位场数据存在混叠效应,并且这些观测数据具有多源性、非线性和非稳态性的特点,如何从其中提取研究对象所产生的异常信息是位场数据处理中的关键环节.二维经验模态分解(Bidimensional Empirical Mode Decomposition,... 由于实际工作中测量的位场数据存在混叠效应,并且这些观测数据具有多源性、非线性和非稳态性的特点,如何从其中提取研究对象所产生的异常信息是位场数据处理中的关键环节.二维经验模态分解(Bidimensional Empirical Mode Decomposition,BEMD)在处理非线性、非平稳信号方面具有明显的优势,且具有分解的自适应性,实现了对信号的多尺度分解.文中采用BEMD方法首先对模型试验中带噪声的重力数据进行分解,得到各级固有模态函数和剩余分量,去掉一个或多个固有模态函数实现初步去噪,或结合小波阈值实现准确、圆滑去噪;再次,对三峡地区的布格重力异常进行了多尺度分解,并且利用径向对数功率谱分析方法估计了各级模态函数所反映的地下场源似深度,定性或半定量地解释了不同深度下的场源产生的异常,较好地揭示了场源赋存的地质信息,对上述分解得到的各分量进行组合叠加,重构出局部异常和区域异常,并且同常规分场方法进行了对比分析,结果表明BEMD方法能够准确、有效地实现位场的异常分离. 展开更多
关键词 二维经验模态分解 固有模态函数 去噪 位场分离 似深度 径向对数功率谱
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水平层状模型中多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线的灵敏度分析 被引量:6
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作者 尹晓菲 胥鸿睿 +2 位作者 郝晓菡 石达 王芃 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期136-146,9,共12页
以瑞雷波和拉夫波为主要研究对象的高频面波方法,在地下水、环境及工程等领域被广泛应用。对于水平层状模型,横波速度是影响多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线的最重要参数。文中利用雅可比矩阵探究多模式瑞雷波和拉夫波相速度对不同... 以瑞雷波和拉夫波为主要研究对象的高频面波方法,在地下水、环境及工程等领域被广泛应用。对于水平层状模型,横波速度是影响多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线的最重要参数。文中利用雅可比矩阵探究多模式瑞雷波和拉夫波相速度对不同深度地层横波速度的灵敏度。研究表明:①不同模式的面波对相同地层横波速度的灵敏度不同;无论是瑞雷波还是拉夫波,低频面波比高频面波对较深层横波速度更灵敏;同时,整个高频段都是多模式面波相速度频散曲线对表层横波速度改变的灵敏频段。②基于对速度递增模型和两种速度异常层(含低速夹层或高速夹层)模型进行的测试分析,认为多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线对低速层横波速度的灵敏度高,而对高速层及速度异常层(低速层或高速层)下伏地层横波速度的灵敏度低。③相同模式拉夫波相速度频散曲线对同一地层横波速度的高灵敏度频段范围比瑞雷波的更宽,瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线对相同地层横波速度的灵敏度峰值存在差异,因此联合反演多模式瑞雷波和拉夫波相速度频散曲线有利于获得高精度的浅地表横波速度。 展开更多
关键词 瑞雷波 拉夫波 多模式 相速度频散曲线 雅可比矩阵 灵敏度分析
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高速地表环境下的主动源面波勘探研究
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作者 胥鸿睿 刘泽鹏 +2 位作者 程天健 尹晓菲 石达 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期1628-1638,共11页
高频(≥2 Hz)瑞雷面波的相速度频散特征已经被广泛用于确定浅地表横波速度,但仅反演几十Hz以内的相速度频散难以约束地表最浅部(譬如,<0.2 m深度)的横波速度.此外,频散反演中不准确的表层横波速度亦会导致更深部横波速度反演结果的偏... 高频(≥2 Hz)瑞雷面波的相速度频散特征已经被广泛用于确定浅地表横波速度,但仅反演几十Hz以内的相速度频散难以约束地表最浅部(譬如,<0.2 m深度)的横波速度.此外,频散反演中不准确的表层横波速度亦会导致更深部横波速度反演结果的偏差.实际中,无论城市混凝土浇筑的马路或者铁路坚硬的道床都在地表呈现为显著高横波速度异常(>1000 m/s)的薄层,此类地表环境下频散反演的结果可能会产生较大的偏差.相较于瑞雷面波频散,相同频率的瑞雷面波水平-垂直振幅比(H/V)对横波速度的敏感深度明显更浅.基于此,本文提出了一种基于主动源多道地震记录准确提取高频瑞雷面波H/V并联合反演瑞雷面波相速度频散和H/V的方法.本文通过高速地表理论模型的研究,表明引入H/V的联合反演显著改善了地表及更深部的横波速度的反演精度.该方法对高速地表条件下的城市道路检测及铁路路基病害识别具有重要工程意义. 展开更多
关键词 高速地表 瑞雷面波相速度频散 H/V 联合反演 横波速度
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最小结构磁化率成像反演方法在水下目标探测中的应用 被引量:6
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作者 胡正旺 吕邦来 +2 位作者 杜劲松 石达 陈超 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3376-3384,共9页
磁测技术对发现和确定水下目标十分有效,已被广泛用于探测水下沉船、水下掩埋管线、电缆和其他(电)磁性物体.然而,水下目标往往具有较强的剩磁与退磁特点,影响了定性解释结果和定量计算精度.为了更精准地确定和刻画水下目标的位置与形状... 磁测技术对发现和确定水下目标十分有效,已被广泛用于探测水下沉船、水下掩埋管线、电缆和其他(电)磁性物体.然而,水下目标往往具有较强的剩磁与退磁特点,影响了定性解释结果和定量计算精度.为了更精准地确定和刻画水下目标的位置与形状,以磁异常模量数据为基础,采用最小结构模型进行磁化率成像反演;在模型试验中采用了L1范数和L2范数分别进行反演,并且对两者结果进行了对比分析,结果显示L1范数反演结果具有更为规则与清晰的边界,而L2范数反演结果则相对更为平滑.因此,对于常见水下目标磁测,L1范数反演更适合.以港珠澳大桥沉管隧道磁测数据为例,基于磁异常模量的最小结构模型反演了水下沉管的埋设状态,其平面位置、宽度和埋深具有较好的精准度.因此,本方法能够基于磁测数据更加精细地计算水下掩埋目标的位置和规模,具有较强的实际应用价值. 展开更多
关键词 水下目标 磁法探测 磁异常模量 最小结构反演 磁化率成像 地球物理
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利用磁异常模量进行磁性体边界检测 被引量:5
6
作者 张双喜 张青杉 +5 位作者 陈超 陈海弟 石达 戴继舒 张壹 王浩然 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1025-1032,共8页
地下磁性体具有较强的剩磁或退磁会给磁异常的解释带来困难。由于磁异常模量对磁化方向不敏感,将磁异常转换为磁异常模量并用来分析和处理,可很大程度上提高磁异常解释的准确性和可靠性。本文介绍了五种磁异常模量,并且利用改进的Tilt... 地下磁性体具有较强的剩磁或退磁会给磁异常的解释带来困难。由于磁异常模量对磁化方向不敏感,将磁异常转换为磁异常模量并用来分析和处理,可很大程度上提高磁异常解释的准确性和可靠性。本文介绍了五种磁异常模量,并且利用改进的Tilt梯度方法对各磁异常模量数据做边界检测,确定地下磁性体的水平位置。理论模型试验表明,在存在强剩磁的情况下,不同模量数据对磁性体的反应程度也不一样,运用改进的Tilt梯度方法对磁异常模量进行处理可不同程度地加强对异常体的识别,其中模量E最为准确,可较清晰地识别磁性体边界。笔者还将该方法运用到坦桑尼亚基戈马地区的航磁异常处理,并推测了该地区的构造带及磁性体边界,为深入了解基戈马成矿区带的地质和成矿背景及可能矿床分布提供了重要信息。 展开更多
关键词 剩磁磁异常模量 改进的Tilt梯度 边界检测 坦桑尼亚
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基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法 被引量:5
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作者 石达 杜劲松 +1 位作者 陈超 李端 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期351-361,共11页
总强度磁异常(ΔT1)常规处理方法通常将其近似当作磁异常矢量在地磁正常场方向上的投影(ΔT2).然而对于高磁环境如磁铁矿处的磁异常场幅值可达104 nT甚至更大的情况,上述近似假设则不再成立,如采用常规处理方法可能会带来明显的误差.本... 总强度磁异常(ΔT1)常规处理方法通常将其近似当作磁异常矢量在地磁正常场方向上的投影(ΔT2).然而对于高磁环境如磁铁矿处的磁异常场幅值可达104 nT甚至更大的情况,上述近似假设则不再成立,如采用常规处理方法可能会带来明显的误差.本文针对该问题,提出一种基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法;该方法根据总强度磁异常获取流程,直接反演实测地磁场总强度幅值与正常场强度幅值之差来求取等效场源.本文首先通过模型试验,分析ΔT1与ΔT2的差异;然后将ΔT1当作ΔT2采用常规处理方法以及ΔT1采用新方法得到的结果作对比分析,结果表明新方法处理结果与理论值的差异为常规方法处理结果的1/5甚至更小,充分说明了新方法的有效性;最后将该方法应用于铁矿实测总强度磁异常处理实例中来转换计算磁异常总模量,其实际应用效果进一步体现了高幅值总强度磁异常数据处理过程中采用新方法的必要性. 展开更多
关键词 总强度磁异常 高磁环境 等效源方法 磁法勘探
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西准噶尔及邻区的岩石圈密度结构特征及其构造意义 被引量:4
8
作者 许顺芳 陈超 +2 位作者 杜劲松 石达 胡正旺 《地球科学(中国地质大学学报)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1556-1565,共10页
对西准噶尔及周边地区壳幔结构的研究是揭示准噶尔盆地演化的重要基础。利用最新的卫星重力场模型,通过计算得到西准噶尔及周边地区的布格重力异常,进而采用三维反演技术,对西准噶尔及周边地区的地壳与上地幔顶部进行密度成像,得到... 对西准噶尔及周边地区壳幔结构的研究是揭示准噶尔盆地演化的重要基础。利用最新的卫星重力场模型,通过计算得到西准噶尔及周边地区的布格重力异常,进而采用三维反演技术,对西准噶尔及周边地区的地壳与上地幔顶部进行密度成像,得到了0-80 km 深度范围的密度异常结构。地壳密度分布显示古准噶尔洋壳有可能向 NE 和 NW 分别俯冲于西伯利亚板块和西准噶尔地块之下。上地幔顶部密度变化表明:阿尔泰褶皱带具有相对较低的密度,可能为古大陆巨厚的硅铝层所致;哈萨克斯坦-准噶尔盆地具有相对完整的高密度结构;天山褶皱带区域的密度大幅度变化刻画了超岩石圈断裂对岩石圈的切割以及岩石圈形变与构造活动的痕迹。 展开更多
关键词 西准噶尔 卫星重力 布格重力异常 密度成像 岩石圈密度结构 构造 地球物理
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重磁数据反演中物性边值约束方法的对比研究 被引量:2
9
作者 赵洋洋 石达 +3 位作者 李庆春 杜劲松 田宝卿 胡冬平 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第3期1249-1257,共9页
重磁数据反演中的物性边值约束是一种重要的约束形式,对于降低反演结果的非唯一性和提高反演结果的准确性具有显著作用.本文通过模型试验分别将三种约束方法(强制约束法、对数变换法和对数障碍法)应用于重力数据的L范数和L范数反演过程... 重磁数据反演中的物性边值约束是一种重要的约束形式,对于降低反演结果的非唯一性和提高反演结果的准确性具有显著作用.本文通过模型试验分别将三种约束方法(强制约束法、对数变换法和对数障碍法)应用于重力数据的L范数和L范数反演过程,并从反演结果的幅值和形态、拟合差收敛情况、总迭代次数与计算时间等方面对上述三种方法的约束效果及对反演过程的影响进行了对比和分析.结果显示,通过对数变换法约束,物性结果的聚焦效果以及与场源体的对应程度最好;对数障碍法的收敛过程最为稳定;而强制约束法相对前两者而言没有呈现特别的优势.将上述三种方法应用于西准噶尔地区阿克巴斯陶岩体的区域重力和航磁数据,结果同样显示出对数变换法在重磁数据反演实现物性边值约束上的优势. 展开更多
关键词 重磁反演 物性边值约束 强制约束法 对数变换法 对数障碍法
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基于磁异常ΔT计算投影分量ΔTPro的迭代算法 被引量:2
10
作者 胡正旺 杜劲松 +1 位作者 石达 陈超 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期645-658,I0015,I0016,共16页
总磁场强度异常(ΔT)与磁场矢量异常(Ta)在主磁场(T0)方向的投影分量(ΔTPro)之间存在差异,在高磁环境下该差异更显著。为了计算方便,传统算法均将ΔT近似为ΔTPro,这可能会导致定量解释偏离实际情况。为此,提出一种基于ΔT的ΔTPro高... 总磁场强度异常(ΔT)与磁场矢量异常(Ta)在主磁场(T0)方向的投影分量(ΔTPro)之间存在差异,在高磁环境下该差异更显著。为了计算方便,传统算法均将ΔT近似为ΔTPro,这可能会导致定量解释偏离实际情况。为此,提出一种基于ΔT的ΔTPro高效迭代算法。该算法采用ΔT近似为ΔTPro的理论误差公式,将实测ΔT数据代入公式,通过多次迭代得到高精度的ΔTPro。首先通过模型试验,分析了该迭代算法的有效性、收敛速度与计算精度的影响因素以及计算效率;然后,通过实际数据应用,讨论了运用该算法需要注意的相关问题,分析了该算法与传统方法之间的差异。模型试验与实际应用均表明了该方法的可靠性与稳定性;与传统方法相比,该算法所需的计算量与计算机存储量均较小,因而具有较高的计算效率和较强的实用性,值得在实际应用中推广。 展开更多
关键词 总磁场强度异常 磁异常数据处理 磁场分量转换 迭代算法 高磁环境
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中国大型水库蓄水对近海相对海平面空间变化的影响 被引量:2
11
作者 王林松 陈超 +2 位作者 杜劲松 王秋革 石达 《地球科学(中国地质大学学报)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1607-1616,共10页
通过对我国大型水库蓄水的时空特征进行深入分析,统计得到近60年来大型水库蓄水累积的库容量已达到697km^3,占全国所有水库库容量的83.3%及全球库容量的6.5%;而2000年以来的大型水库数量及蓄水量的变化有明显的加速,库容量的变化率为16.... 通过对我国大型水库蓄水的时空特征进行深入分析,统计得到近60年来大型水库蓄水累积的库容量已达到697km^3,占全国所有水库库容量的83.3%及全球库容量的6.5%;而2000年以来的大型水库数量及蓄水量的变化有明显的加速,库容量的变化率为16.7km^3/a,远高于1950年到2000年的4.9km^3/a的增长率;同时借助卫星重力(Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE)观测手段,对2000年以后主要分布在长江流域以南地区的水库进行水储量估算,结果显示GRACE仅能估算得到63%的水库变化量,两者之间的差异可能反映了该地区地下水的长期变化.结合大型水库的分布位置与库容量,基于海平面变化方程计算得到了中国近海相对海平面的空间变化.水库蓄水导致的渤海与东南沿海海域的相对海平面上升明显,最大上升高度约为8mm;而2000年以后的水库对海平面的影响主要集中在东南沿海,其中南海海域较为突出,上升高度约为2-3mm,在此期间蓄水造成的近海不同验潮站位置的海平面增长速度在0.02-0.11mm/a之间变化. 展开更多
关键词 大型水库蓄水 库容量时空分布 近海相对海平面 验潮仪 地球物理
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准噶尔盆地及邻区地壳磁性特征及其构造意义 被引量:11
12
作者 石达 陈超 +3 位作者 杜劲松 许顺芳 胡正旺 王秋革 《地球科学(中国地质大学学报)》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期1216-1224,共9页
准噶尔地块可分为东、西准噶尔构造区和准噶尔盆地.自古生代以来准噶尔盆地及其周边大规模的火山活动和复杂的构造演化、以及有关准噶尔盆地基底及其与周边的构造关系及其演化,一直存在争议.利用EMAG2岩石圈磁异常模型,采用三维反演技术... 准噶尔地块可分为东、西准噶尔构造区和准噶尔盆地.自古生代以来准噶尔盆地及其周边大规模的火山活动和复杂的构造演化、以及有关准噶尔盆地基底及其与周边的构造关系及其演化,一直存在争议.利用EMAG2岩石圈磁异常模型,采用三维反演技术,对准噶尔及其周边地区的地壳磁化率进行成像,得到了0~60km深度范围之内的磁性结构.反演结果显示:准噶尔盆地腹部地壳磁性结构相对完整;西准噶尔地壳具有与洋壳俯冲相关岛弧环境的磁性结构;东准噶尔和吐哈盆地磁性层较厚且连续,具有古陆基底特征.此外,地壳磁化率异常展示了区域断裂构造及其深部延伸特征,同时显示在覆盖区可能存在隐伏深大断裂带.对该地区岩石圈磁异常成因的定量解释,为深入剖析准噶尔地区岩石圈构造及其与周边构造单元之间的关系提供了有益的资料和参考. 展开更多
关键词 岩石圈磁异常 准噶尔 地壳磁性结构 三维反演 大地构造 构造地质学
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磁总场梯度数据三维反演方法及应用 被引量:4
13
作者 石达 张青杉 +3 位作者 陈超 王浩然 陈海弟 戴继舒 《地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1016-1024,共9页
磁总场三方位梯度数据相对于总场数据包含更丰富的异常信息,将梯度数据应用于三维磁化率反演中,可以更准确地描述异常体。本文采用最小模型结构反演方法进行三维磁化率反演成像,并采用对数障碍法对磁化率的反演取值范围进行约束。通过... 磁总场三方位梯度数据相对于总场数据包含更丰富的异常信息,将梯度数据应用于三维磁化率反演中,可以更准确地描述异常体。本文采用最小模型结构反演方法进行三维磁化率反演成像,并采用对数障碍法对磁化率的反演取值范围进行约束。通过模型试验,对磁总场异常数据及其三轴梯度数据进行单独反演、联合反演,结果表明三轴梯度联合反演结果可以更好地刻画异常体形态,更有效地分辨邻近异常体,反演物性更合乎实际。将此反演技术应用于大冶铁矿高精度航磁数据反演解释,取得了较好的应用效果。 展开更多
关键词 磁总场梯度磁化率 最小模型结构反演 对数障碍法
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