本文關鍵詞：深地震反射數(shù)據(jù)處理技術研究及其在班公湖—怒江縫合帶的應用

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【摘要】：深地震反射技術能夠有效探測研究巖石圈精細結構,是研究地球深部構造的有效手段之一。深地震反射技術發(fā)展自石油勘探領域的常規(guī)反射地震技術,兩者具有共同的理論基礎。但由于探測目標深度不同,深地震反射數(shù)據(jù)在采集方式以及觀測系統(tǒng)設計上與常規(guī)地震有較大差異。為了探測更深的目標,深地震反射數(shù)據(jù)采集具有以下特點:震源激發(fā)能量大,接收排列長,道間距大,記錄時間長等。這些采集參數(shù)上的差異使深地震反射資料具有不同于常規(guī)地震資料的特點。例如:過大的檢波點間距導致空間假頻嚴重,較大的震源激發(fā)能量以及較差的激發(fā)接收條件帶來較為嚴重的線性干擾,過長的接收排列使常規(guī)雙曲線速度分析方法在淺層遠偏移距不再適用等等。因此有必要在數(shù)據(jù)處理手段方面做出改變以適應深地震反射數(shù)據(jù)的要求。本文首先分析了深地震反射數(shù)據(jù)的特點與處理難點,提出了一套適用于深地震反射數(shù)據(jù)的處理策略。然后深入研究了基于非等權系數(shù)的優(yōu)化疊加方法以提高深地震反射數(shù)據(jù)的最終疊加效果。另外為了刻畫深部弱信號,分析深地震反射剖面的時頻特征,深入研究了基于匹配追蹤的時頻分析方法,并且研究實現(xiàn)了該算法基于OpenMP的并行加速以適應深地震反射數(shù)據(jù)量大的特點。最后將以上研究的處理技術應用于班公湖—怒江縫合帶的深地震反射數(shù)據(jù)。具體的研究結果與認識包括以下四個方面:1、研究針對深地震反射數(shù)據(jù)特點的地震資料處理策略,確立了一套適用于深地震反射數(shù)據(jù)的處理流程。(2)針對近地表條件復雜、高程起伏劇烈引起的嚴重靜校正問題,需試驗多種靜校正方法,有必要的話需采用高程低頻靜校正量與層析(或折射)高頻靜校正量相結合的方法解決中長波長靜校正問題。之后通過分頻模型迭代反射波剩余靜校正與速度分析相互迭代的方式解決中短波長靜校正問題;(2)針對深地震反射數(shù)據(jù)較大的空間采樣間隔引起的較嚴重的空間假頻現(xiàn)象,以及深部信號與淺層線性干擾具有相似頻率、傾角特征的問題,采用分時窗的自適應面波衰減方法消除面波干擾,在此基礎上利用徑向道變換進一步消除線性干擾。該處理策略有效避免了f-k濾波在空間假頻嚴重的情況下的困難;(3)針對隨機異常振幅噪聲采用多域、分頻的噪聲壓制策略,進行多域去噪前應校正炮與炮之間的能量差異;(4)針對深地震反射數(shù)據(jù)長接收排列的特點,采用基于各向異性的速度分析方法使遠偏移距反射得到準確校正。2、針對深地震反射資料的低信噪比特點,研究了基于非等權系數(shù)的綜合優(yōu)化疊加方法。地震疊前道集內(nèi)各道信噪比通常有所差別,常規(guī)疊加方法不做任何區(qū)別進行等權疊加,使得低信噪比地震道降低了疊加結果的信噪比。研究綜合考慮振幅、頻率、偏移距和入射角多種因素評價地震道信號質(zhì)量,依據(jù)地震信號質(zhì)量高低分配不同的歸一化的加權系數(shù),增加高信噪比地震道在疊加過程中的權重。進行基于非等權系數(shù)的優(yōu)化疊加可以有效降低低信噪比道在疊加過程中的負面影響,進而有效提高疊加結果的信噪比和分辨率。深地震反射數(shù)據(jù)的深部信號質(zhì)量往往不佳,通過優(yōu)化疊加能夠有效提高深部的疊加成像質(zhì)量。3、為分析深地震反射剖面時頻特征并提取深部弱信號,研究基于OpenMP并行運算的匹配追蹤時頻分析方法。該方法能夠實現(xiàn)子波分解重構和時頻分析兩方面功能�；贛orlet子波的匹配追蹤技術可以將地震信號分解為符合地震信號特性的多個Morlet子波,通過將目標頻率范圍內(nèi)的子波進行疊合可獲得子波重構剖面,利用子波重構技術能夠有效刻畫目標頻段的構造形態(tài),例如對深地震反射數(shù)據(jù)深部Moho面的結構特征刻畫。在子波分解的基礎上計算各個子波的平滑偽Wigner-Ville分布并疊合能夠得到不受交叉項干擾且具有較高時頻分辨率的時頻譜,通過時頻分析技術可以對深地震反射數(shù)據(jù)的時頻特征進行分析,例如根據(jù)低頻陰影現(xiàn)象有助于識別地下潛在的熔融體。另外,為提高匹配追蹤時頻分析方法的計算效率,適應深地震反射數(shù)據(jù)量較大的特點,基于OpenMP技術研究并實現(xiàn)了匹配追蹤時頻分析方法的并行運算,充分發(fā)揮多核處理器的運算能力以提高算法計算效率。4、應用所提處理策略與算法對班公湖—怒江縫合帶深地震反射數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)處理得到的地震剖面、子波重構剖面以及時頻剖面綜合分析得到以下四點認識:(1)深地震反射剖面揭示出中上地殼存在明顯的碰撞擠壓過程,班公湖—怒江洋閉合過程中洋殼受擠壓而被抬升,北側抬升幅度較大;(2)下地殼缺乏有效反射,對此給出兩種解釋:一是在班公—怒江洋閉合時下地殼經(jīng)歷了大規(guī)模重熔并形成了新的Moho面;二是塑性狀態(tài)或為下地殼常態(tài),則重熔過程不是必要條件;(3)根據(jù)子波重構技術刻畫出的Moho面內(nèi)部南側北傾、北側南傾的反射特征推斷新生Moho面受到了南北擠壓作用(可能與印度-歐亞板塊碰撞有關),縫合帶及其北側羌塘地體的Moho面整體平坦,深度約為57-66km;(4)縫合帶南側與拉薩地體交界的下地殼底部(～62km)存在北傾的亮點構造,具有負極性、強振幅特點。利用基于匹配追蹤的時頻分析技術檢測到該亮點構造附近存在低頻陰影現(xiàn)象,認為此處存在局部熔融的可能性較大,亮點構造則可能代表了固態(tài)巖石與熔融物質(zhì)的交界面。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.4

【參考文獻】

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本文編號：1292887