弹性波全波形反演中时频域单频能量谱初始建模技术

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作者 李芳 任婷 +3 位作者 黎孝璋 姜占东 李远芳 郭昊 《中国海上油气》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期50-58,共9页

弹性波全波形反演(EFWI)是一个高度病态的非线性过程,反演精度十分依赖初始纵横波速度模型的精度和多分量炮集中的可用低频成分。当初始模型精度过低且输入的三分量炮集中缺少有效的低频信息时,反演往往不能收敛于全局极小,导致反演失... 弹性波全波形反演(EFWI)是一个高度病态的非线性过程,反演精度十分依赖初始纵横波速度模型的精度和多分量炮集中的可用低频成分。当初始模型精度过低且输入的三分量炮集中缺少有效的低频信息时,反演往往不能收敛于全局极小,导致反演失败。本文研究了一种基于时频域单频能量谱反演的EFWI初始模型构建方法:先利用S变换从缺失低频信息的炮集数据中提取不同频率的单频能量谱,然后推导了时频域能量谱反演的目标函数、梯度表达式以及伴随震源公式,实现了多分量数据的弹性波单频能量谱反演,以单频能量谱反演结果作为初始模型进行混合域多尺度EFWI,最终实现了低频信息缺失情况下多波数据的高精度的EFWI。模型数据测试结果表明:该方法能够在多分量地震数据缺失低频信息时反演得到良好的初始纵横波速度模型,进而提高EFWI的反演精度。 展开更多

关键词 弹性波全波形反演 S变换 单频能量谱反演 低频模型 目标函数

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用小波变换方法反演接收函数 被引量：19

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作者 吴庆举 田小波 +2 位作者 张乃铃 李桂银 曾融生 《地震学报》 CSCD 北大核心 2003年第6期601-607,共7页

提出了一种用小波变换方法反演接收函数的新方法 .通过对接收函数作离散小波变换 ,将接收函数展开到不同分辨尺度 ,从一给定的初始模型出发 ,分别在不同分辨尺度上用广义线性反演方法 ,对展开后的接收函数进行反演 .并将低阶接收函数的... 提出了一种用小波变换方法反演接收函数的新方法 .通过对接收函数作离散小波变换 ,将接收函数展开到不同分辨尺度 ,从一给定的初始模型出发 ,分别在不同分辨尺度上用广义线性反演方法 ,对展开后的接收函数进行反演 .并将低阶接收函数的反演结果作为高阶接收函数的初始模型 ,在大尺度空间找到包含全局极小值的一个邻域 ,并逐步缩小该邻域 .渐进地获取介质结构的跳变信息 ,从而保证反演结果稳定地收敛到全局极小点 ,降低接收函数波形反演对初始模型的依赖 ,尽可能克服波形反演的非唯一性 。 展开更多

关键词 小波变换 反演 接收函数 波形反演

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中国及邻近地区地壳结构 被引量：53

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作者 高星 王卫民 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期591-601,共11页

利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区6 1个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演.结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布,为进一步揭示中国大陆的动... 利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区6 1个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演.结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布,为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据.结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚,可分为:地壳厚度缓变地区,如蒙古高原,华北,华中,华南,青藏高原内部;地壳厚度递变带,如沿大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—云贵高原一带;地壳厚度陡变带,主要为青藏高原边缘地区.除青藏高原外,其他地壳厚度缓变区速度结构较简单,壳幔边界明显.青藏高原及其南缘,台湾—菲律宾一带,台站下方速度结构复杂,反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡. 展开更多

关键词 波形反演 速度结构 转换函数 模拟退火算法

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复杂地壳接收函数H-κ叠加——以安纳托利亚板块为例 被引量：19

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作者 危自根 储日升 +2 位作者 陈凌 崇加军 李志伟 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期4048-4062,共15页

本文理论分析了具有不同沉积层和壳幔过渡带结构的接收函数及其相关的H-κ叠加结果,然后采用接收函数H-κ叠加和波形反演方法获得了具有复杂构造演化历史的中北安纳托利亚板块的地壳厚度(H)、V_P/V_S(κ)和V_S结构.理论分析表明:厚的沉... 本文理论分析了具有不同沉积层和壳幔过渡带结构的接收函数及其相关的H-κ叠加结果,然后采用接收函数H-κ叠加和波形反演方法获得了具有复杂构造演化历史的中北安纳托利亚板块的地壳厚度(H)、V_P/V_S(κ)和V_S结构.理论分析表明:厚的沉积层或沉积层和厚的壳幔过渡带共存都会使H-κ叠加失效;渐变型壳幔过渡带导致H-κ叠加的H位于过渡带中间,且随着频率增大逐渐靠近过渡带上方;倒转型壳幔过渡带导致H-κ叠加具有多极值,其结果可能反应过渡带内最大波阻抗界面上的地壳结构;1km·s^(-1)的V_P变化会导致H-κ叠加的H变化7km,而κ变化较小.实际资料分析表明:中北安纳托利亚H,κ和V_S具有强烈的横向不均匀性,大部分区域沉积层厚度<0.5km,局部地区壳幔过渡带厚度>3km;北安纳托利亚断层切穿地壳,在局部地区可能存在流体;研究区存在残留古老的小陆块体.本文研究表明,仔细分析接收函数波形和其随方位角的变化特征且用其他地震学方法进行约束,有助于采用H-κ叠加方法获取复杂地壳结构信息. 展开更多

关键词 接收函数H-κ叠加 波形反演 沉积层 壳幔过渡带 安纳托利亚板块

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用接收函数建立区域模型的震源机制反演及其在芦山地震序列研究中的应用 被引量：20

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作者 杨宜海 梁春涛 苏金蓉 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3583-3600,共18页

本文提出并试验了一种基于接收函数建立区域模型进行震源机制反演的方法.选取四川地震台网记录的M≥3且信噪比高的近震波形资料,反演得到了芦山地震序列中74个地震的震源机制.通过对震源深度和震源机制的综合分析,探讨了芦山地震的发震... 本文提出并试验了一种基于接收函数建立区域模型进行震源机制反演的方法.选取四川地震台网记录的M≥3且信噪比高的近震波形资料,反演得到了芦山地震序列中74个地震的震源机制.通过对震源深度和震源机制的综合分析,探讨了芦山地震的发震构造和区域应力场状态.采用接收函数方法反演获取了26个台站下方的S波速度结构,对不同区域的台站反演结果进行叠加平均,以此区域平均S波速度作为本文震源机制反演使用的区域模型的S波速度;区域模型的P波速度由经验公式给出.反演稳定性测试表明,使用不同模型或对原始波形记录加入随机噪声的反演结果与原始反演相比,震源深度最大误差为1km,断层面各参数误差水平也很低,且显示的发震类型是一致的,其中随机噪声带来的误差小于模型带来的误差.主震反演得到的震源机制解为：震源深度17km,矩震级6.47;节面Ⅰ走向213°,倾角51°,滑动角98°;节面Ⅱ走向20°,倾角40°,滑动角80°;显示芦山主震可视为纯逆冲型地震,发震构造可能是某个具有较大倾角的逆冲断层,而不是低缓的推覆构造的基底滑脱面.同时本文反演获取的73个M≥3余震的震源机制绝大多数也显示了类似的发震类型,逆冲型地震为67个,占92%,具有绝对优势;走滑型地震为5个,正断型地震为1个.其中5个走滑型地震中的4个均分布在震源区的东北端.整个芦山地震序列深度集中在12～20km,且沿震源区短轴的余震深度剖面有自西向东呈逐步变浅的趋势,呈现清晰的铲形断面结构,结合本地地质构造,可以推断芦山地震序列主要发生在龙门山前山断裂以东的逆冲推覆体内的一个隐伏断裂上.P轴方位角优势方位与区域应力场及汶川震源区南段的相一致,表明芦山序列地震活动主要受区域应力场控制,且汶川震后该区应该不存在应力场变化.P轴仰角随深度分布则显示了孕震层在浅部为脆性上地壳,而深部已经进入了中地壳低速层.断层面的几何形态简单,倾角均值在不同深度保持稳定在55°左右,与主震倾角接近,这与汶川震源区南段的研究结果明显不同,揭示了龙门山断裂带南段与此次芦山发震断裂在断层面几何形态上的明显差异. 展开更多

关键词 芦山地震 震源机制 接收函数 震源深度 全波形反演 发震构造

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用转换函数研究青藏高原地壳S波速度结构--“Hi-CLIMB”剖面 被引量：3

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作者 王伟 高星 +1 位作者 历玉英 张亚斌 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2769-2778,共10页

本文对青藏高原中部Hi-CLIMB(Himalayan-Tibetan Continental Lithosphere Durmg Mountain Building)宽频带数字台站探测剖面资料进行处理,用转换函数模拟退火算法得到了83个台站下方S波速度结构,转化为二维速度结构剖面,并与接收函数... 本文对青藏高原中部Hi-CLIMB(Himalayan-Tibetan Continental Lithosphere Durmg Mountain Building)宽频带数字台站探测剖面资料进行处理,用转换函数模拟退火算法得到了83个台站下方S波速度结构,转化为二维速度结构剖面,并与接收函数偏移成像结果进行了对比.反演结果可清晰显示出工作区地壳内S波速度界面和不连续的莫霍面.研究表明,从N29.4°至N31.5°地壳平均厚度为75 km;在N 32°以北地壳平均厚度为65 km.壳内界面在N31.5°以南向北倾斜,而在其北部向南倾斜.在雅鲁藏布江缝合带和班公-怒江缝合带附近地壳具有明显低速区.这一复杂结构反应了该区域内部强烈挤压变形与物质交换,为进一步研究岩石圈变形与构造演化提供了新的地球物理学证据. 展开更多

关键词 转换函数 接收函数 波形反演 缝合带

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用转换函数方法研究腾冲—临沧地区地壳结构 被引量：7

7

作者 高星 郭志 +1 位作者 王卫民 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2008年第2期451-459,共9页

根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料，应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲一临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演．反演结果说明，研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显，由此得出该区地壳... 根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料，应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲一临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演．反演结果说明，研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显，由此得出该区地壳厚度在40km左右、并具有从南向北增厚趋势．一个普遍的现象是，在腾冲一宝山地块下地壳存在明显的低速带，低速带的厚度在10～20km间．研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂．这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据，为探讨印一藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义． 展开更多

关键词 波形反演 速度结构 转换函数 模拟退火算法

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用转换函数方法研究喜马拉雅地区速度结构 被引量：5

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作者 王卫民 苏有亮 +1 位作者 高星 郭志 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1735-1744,共10页

利用流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对喜马拉雅山脉地区46个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演,为进一步揭示青藏高原喜马拉雅山脉地区的动力学演化过程提供了可靠的地球物理证据.根据... 利用流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对喜马拉雅山脉地区46个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演,为进一步揭示青藏高原喜马拉雅山脉地区的动力学演化过程提供了可靠的地球物理证据.根据本文结果可清晰看到,喜马拉雅山脉地区作为当今地壳活动最活跃的地区,物质交换非常活跃,地下结构远远未达到平衡,地壳速度有很大差异,在板块边界处莫霍界面速度间断不是非常明显,自喜马拉雅南坡向高原腹地,地壳厚度大致从55 km增加到80 km;沿经度方向,莫霍面也有一定的起伏.通过研究得到另外一个证据是,在喜马拉雅的主中央逆冲断裂,由大陆碰撞产生的主要构造,其深度可能要大于80 km. 展开更多

关键词 波形反演 速度结构 转换函数 模拟退火 喜马拉雅

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用转换函数方法研究台湾地区三维深部结构 被引量：10

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作者 王卫民 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期628-632,共5页

利用台湾数字地震台网提供的三分量地震波形记录 ,应用转换函数及快速模拟退火算法对台湾地区 5 9个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演 ,从而获得了台湾地区三维深部结构 .结果显示地壳界面的最深处位于中央山脉西侧 ,与台湾布格重... 利用台湾数字地震台网提供的三分量地震波形记录 ,应用转换函数及快速模拟退火算法对台湾地区 5 9个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演 ,从而获得了台湾地区三维深部结构 .结果显示地壳界面的最深处位于中央山脉西侧 ,与台湾布格重力异常分布的特点较为一致 .说明由于台湾地区造山运动还处于年轻阶段 ,中央山脉的山根发育尚不完整 ,远未达到静力学均衡 ,因此台湾地区地壳处于动力学平衡状态 . 展开更多

关键词 转换函数 波形反演 速度结构 模拟退火算法 台湾省地区

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石岛地震台远震记录反演研究 被引量：11

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作者 阮爱国 李家彪 +2 位作者 郝天姚 吴庆举 胥颐 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期85-92,共8页

利用石岛地震台的远震体波记录，采用旋转相关函数法和接收函数法分别反演了台站下方介质的各向异性特征和速度结构．（1）对震中距25°～35°且记录良好的5次地震的ScS震相，采用旋转相关函数法反演了岩石圈的剪切波分裂参数... 利用石岛地震台的远震体波记录，采用旋转相关函数法和接收函数法分别反演了台站下方介质的各向异性特征和速度结构．（1）对震中距25°～35°且记录良好的5次地震的ScS震相，采用旋转相关函数法反演了岩石圈的剪切波分裂参数．对深源地震的反演结果表明，石岛地震台快波偏振方向为N94°E，这意味着西沙附近处于近东西向微偏南的拉张或地壳下方的地幔流方向为近东西微偏南，西沙地区地壳是过渡性的，其底部的驱动力主要来自与欧亚板块运动一致的物质流．快慢波时间延迟为1．3s，估算各向异性层厚度为100km左右．（2）对震中距20°～60°的9次远震P波波形三分向记录，采用接收函数法反演了地壳和上地慢的S波速度结构．反演结果表明，石岛地震台下方地壳分为3层：约5km以上有一速度梯度带，S波速度从1．5km／s逐渐增加到3．5km／s，其间有若干小的分层；在5～16km的平均速度为3．8km／s左右，其间有若干小的分层；在16．0～26．5km的速度为3．6km／s左右，这是一个明显的低速层；莫霍面埋深为26．5km，莫霍面以下平均速度为4．7km／s，也有若干小的分层，尤其是在莫霍面之下有一个明显的低速层．根据转换波到时分析和速度剖面左右摆动现象，认为反演结果中的小分层可能是不真实的，但在16．0～26．5km的低速层的真实程度还是较高的，表明下地壳具有一定的塑性． 展开更多

关键词 南海 S波分裂 接收函数 S波速度结构 波形反演

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基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模 被引量：12

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作者 何兵红 方伍宝 +1 位作者 刘定进 胡光辉 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期229-236,共8页

为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速... 为了避免全波形反演的周波跳跃现象,提出了基于波动方程转换的时间域多尺度全波形反演速度建模策略,在时间域实现了从低波数到高波数的多尺度全波形反演。首先从声波方程参数化模式出发,研究了阻抗-速度和速度-密度两种参数化模式下速度的辐射模式:在阻抗-速度参数化模式下,速度扰动主要引起大角度波场扰动;在速度-密度参数化模式下,速度扰动对各个角度的波场扰动贡献量完全相同。基于此,提出了先利用阻抗-速度方程构建低波数全波形反演速度模型,再以此作为初始模型,利用速度-密度方程构建高波数全波形反演速度模型的方法。该方法有效避免了混合域全波形反演中的数据转换问题以及频率域反演中的吉普斯现象,同时充分发挥了时间域全波形反演在波动方程数值模拟计算效率方面的优势,保留了时间域数据匹配易控制的特点。通过MarmousiⅡ模型数据测试,对比分析了两种参数化模式下的速度梯度特征,实现了从阻抗-速度方程的低波数全波形反演速度建模到速度-密度方程的高波数全波形反演速度建模,说明该方法能够在初始速度缺失低波数的条件下充分刻画出断层的形态和位置,使断面清晰,地层起伏与真实模型吻合。 展开更多

关键词 方程转换 多尺度全波形反演 参数化模式 辐射模式 周波跳跃 吉普斯现象 敏感核函数

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