Seismic amplitude inversion for the transversely isotropic media with vertical axis of symmetry     

Feng Zhang  Tuo Zhang  Xiang-Yang Li 《Geophysical Prospecting》2019,67(9):2368-2385

Transverse isotropy with a vertical axis of symmetry is a common form of anisotropy in sedimentary basins, and it has a significant influence on the seismic amplitude variation with offset. Although exact solutions and approximations of the PP-wave reflection coefficient for the transversely isotropic media with vertical axis of symmetry have been explicitly studied, it is difficult to apply these equations to amplitude inversion, because more than three parameters need to be estimated, and such an inverse problem is highly ill-posed. In this paper, we propose a seismic amplitude inversion method for the transversely isotropic media with a vertical axis of symmetry based on a modified approximation of the reflection coefficient. This new approximation consists of only three model parameters: attribute A, the impedance (vertical phase velocity multiplied by bulk density); attribute B, shear modulus proportional to an anellipticity parameter (Thomsen's parameter ε−δ); and attribute C, the approximate horizontal P-wave phase velocity, which can be well estimated by using a Bayesian-framework-based inversion method. Using numerical tests we show that the derived approximation has similar accuracy to the existing linear approximation and much higher accuracy than isotropic approximations, especially at large angles of incidence and for strong anisotropy. The new inversion method is validated by using both synthetic data and field seismic data. We show that the inverted attributes are robust for shale-gas reservoir characterization: the shale formation can be discriminated from surrounding formations by using the crossplot of the attributes A and C, and then the gas-bearing shale can be identified through the combination of the attributes A and B. We then propose a rock-physics-based method and a stepwise-inversion-based method to estimate the P-wave anisotropy parameter (Thomsen's parameter ε). The latter is more suitable when subsurface media are strongly heterogeneous. The stepwise inversion produces a stable and accurate Thomsen's parameter ε, which is proved by using both synthetic and field data.  相似文献   

基于背景噪声研究青藏高原东北缘瑞利波相速度和方位各向异性   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

王琼  高原 《地球物理学报》2018,61(7):2760-2775

本研究收集了甘肃、青海、宁夏等118个宽频带数字地震台站的连续波形资料，利用噪声互相关，经过计算和筛选，在5~38 s范围内，共得到5773条瑞利波相速度频散曲线.然后采用1°×1°的网格划分，反演获得青藏高原东北缘相速度和方位各向异性分布.结果表明：短周期8~12 s内，鄂尔多斯从低速异常变为高速异常；该周期范围内各向异性结果与区域断裂走向有很好的一致性.18~25 s周期内，祁连地块、松潘-甘孜地块、羌塘地块低速异常范围逐渐变大，随周期增加地壳低速异常与人工探测结果相符；鄂尔多斯表现为速度随周期增加逐渐变大，说明其中下地壳速度相对偏高，不存在低速异常；该周期范围内的各向异性特征表现为，祁连地块和松潘甘孜地块大致呈NW-SE方向，而青藏高原内部快波方向显示了顺时针旋转的形态.在30~35 s范围内面波速度主要受莫霍面深度和莫霍面附近介质速度的影响，与地壳厚度分布有非常好的吻合.综合不同方法获得的各向异性研究结果，支持印度-欧亚板块的碰撞使青藏高原东北缘地壳发生缩短和逐渐隆升的观点，认为整个岩石圈的垂直缩短变形是青藏高原东北缘的主要形成机制.  相似文献   

Approximate traveltime inversion in downhole microseismic monitoring     

Sergey Yaskevich  Anton A. Duchkov  Yuriy Ivanov 《Geophysical Prospecting》2020,68(3):918-925

In downhole microseismic monitoring, accurate event location relies on the accuracy of the velocity model. The model can be estimated along with event locations. Anisotropic models are important to get accurate event locations. Taking anisotropy into account makes it possible to use additional data – two S-wave arrivals generated due to shear-wave splitting. However, anisotropic ray tracing requires iterative procedures for computing group velocities, which may become unstable around caustics. As a result, anisotropic kinematic inversion may become time consuming. In this paper, we explore the idea of using simplified ray tracing to locate events and estimate medium parameters. In the simplified ray-tracing algorithm, the group velocity is assumed to be equal to phase velocity in both magnitude and direction. This assumption makes the ray-tracing algorithm five times faster compared to ray tracing based on exact equations. We present a set of tests showing that given perforation-shot data, one can use inversion based on simplified ray-tracing even for moderate-to-strong anisotropic models. When there are no perforation shots, event-location errors may become too large for moderately anisotropic media.  相似文献   

面向目标自适应有限元法的带地形三维大地电磁各向异性正演模拟          下载免费PDF全文

曹晓月  殷长春  张博  黄鑫  刘云鹤  蔡晶 《地球物理学报》2018,61(6):2618-2628

传统三维大地电磁各向异性模拟均是基于规则六面体网格，计算精度有限且较难拟合复杂地质条件.本文采用面向目标自适应非结构矢量有限元法，对三维大地电磁各向异性介质进行模拟.首先从电场双旋度方程出发，利用伽辽金方法建立变分方程；然后利用电流密度连续性条件构建适合大地电磁各向异性问题的加权后验误差估计方法，实现面向目标的网格自适应正演；最后通过典型算例分析各向异性对网格自适应和大地电磁响应的影响特征以及各向异性的识别方法.本文算法能够高精度地拟合起伏地表和任意各向异性介质，适用于分析复杂地电条件大地电磁响应特征，为提高大地电磁资料解释水平提供了理论基础.  相似文献   

利用背景噪声成像研究合肥-金华剖面地壳速度结构及径向各向异性的东西差异   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

吴珊珊  姜明明  何玉梅  赵亮  艾印双 《地球物理学报》2018,61(2):584-592

背景噪声成像能够为地壳内部结构提供地震波速的观测证据，能够增进对地壳结构与物性的认识.本文利用背景噪声成像方法对合肥-金华流动地震台阵55个台站数据进行了分析反演，获得了华北克拉通与华南块体东部构造边界附近区域的地壳S波速度与径向各向异性结构.成像结果表明，以东经118°-118.5°附近为界，西北部表现为地壳低速异常和中下地壳正的径向各向异性，东南部表现为地壳高速异常，下部地壳存在负的径向各向异性.由此，本文推测地震波速结构差异反映了地壳内部物质与温度的差异，这种差异与两个地区自中生代晚期以来经历了截然不同的岩浆活动相关.  相似文献   

川滇地区壳幔地震各向异性研究进展     

张艺  高原  赵镇岭 《中国地震》2018,34(2):207-218

根据川滇地区已有的地震各向异性研究结果,利用体波、面波资料的结果,分析川滇地区不同构造尺度、不同深度的地震各向异性特征。对比不同方法研究川滇地区介质各向异性的特点,探讨了该地区的介质连续性及壳幔耦合状态。分析认为,地壳上地幔各向异性的差异表明,川滇地区具有复杂的地壳及上地幔形变机制。因此,对于川滇地区壳幔地震各向异性的深入理解,需在理论上和高密度数据资料基础上加强量化分析和综合研究。  相似文献   

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究     

洪陈杰  黄曼  夏才初  罗战友  杜时贵 《岩土力学》2020,41(6):2098-2109

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大，综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布，提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值，其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系；通过归一化处理，各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系，表明各向异性变异系数具有分形结构，分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制，体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后，会呈现出稳定的各向异性规律。  相似文献   

剪切波分裂揭示的青藏高原上地壳地震各向异性基本特征          下载免费PDF全文

郭铁龙  高原 《地球物理学报》2020,63(3):1085-1103

青藏高原整体隆升,构造运动与介质变形强烈,然而由于地震观测数据不足,青藏高原内部上地壳各向异性研究一直是一个空白.本研究使用西藏地区的地震台网(2009年5月—2017年5月)的观测资料,利用剪切波分裂研究青藏高原上地壳地震各向异性特征.由于青藏高原固定地震台站分布稀疏,可用于进行剪切波分裂研究的近场地震事件记录稀少,本研究采用地震事件的单台定位技术,对公开的地震目录里没有震源深度数据的地震事件进行震源位置约束,并引入微震模板匹配定位方法,对连续地震波形进行检索,识别出地震目录里遗漏的新的微震(小地震)事件波形.微震识别获得的新地震事件记录是地震目录里报告的地震事件记录的大约6倍,用于补充研究区的剪切波分裂数据分析.通过数据分析,对比快波偏振方向,证实微震识别获得的数据极大地增加了有效数据的数量,提高了结果的可靠性.研究结果表明,雅鲁藏布江缝合带与班公—怒江缝合带之间的拉萨地块东部地区,台站的快剪切波(快波)偏振方向主要受区域应力场影响,快波偏振方向主要是NS或NNE方向,表明了区域最大主压应力方向;但个别地震台站(当雄台)快波偏振方向受原地主压应力影响,其快波偏振方向既不平行于断裂走向也不平行于区域主压应力方向,揭示出地壳介质的局部变形导致的局部应力方向不同于青藏块体里的其他地区.研究区西部的改则、普兰和研究区北部的双湖,快波偏振方向显示与断裂等构造走向一致的特点.研究区东部的昌都和察隅,快波偏振方向除了与断裂走向(或构造线)一致,还与地表运动的方向相同,揭示了青藏块体东部的深部物质可能的运移方向.这个现象虽然还需更多的研究证实,但这个发现的重要启示是,地震各向异性结合地表变形可用于探讨地壳深部物质的运动.  相似文献   

利用远震研究四川盆地及其周缘瑞利面波相速度和方位各向异性          下载免费PDF全文

王小龙  雷兴林  马胜利  张烨  郭志  闻学泽 《地球物理学报》2020,63(2):445-459

基于四川盆地及周边的245个宽频带台站2010年9月—2014年9月期间的远震记录,提取双台路径瑞利面波相速度频散资料,反演得到四川盆地20～120s的高分辨率瑞利面波相速度及各向异性空间分布.在丰富区域地球物理基础数据的同时,结合已有研究成果对地壳上地幔变形耦合进行探讨,结果表明短周期(20～30s)的相速度分布与四川盆地的地质构造特征相吻合,作为川滇地块、松潘—甘孜地块和四川盆地之间的边界——龙门山断裂带和鲜水河断裂带对上述三个地块上地壳的速度结构具有明显的控制作用;松潘—甘孜地块,特别是川滇地块中下地壳普遍表现为明显的低速异常,表明中下地壳相对软弱;而四川盆地的中下地壳整体呈现相对高速,表明四川盆地具有相对坚硬的中下地壳.研究区域东南角接近北扬子地块与南扬子地块的缝合部位,呈现高速异常.四川盆地南部和东南邻区不同周期均具有较强的各向异性,且快波方向较为一致,反映这些地区不同深度变形耦合较好.四川盆地西部、北部及东北部邻区,不同周期的各向异性快波方向变化较大,不同深度变形耦合较差.这些特征与绕喜马拉雅东构造结的物质流动被扬子地块的高速地壳阻挡的宏观认识基本一致.  相似文献   

A plasticity constitutive model for unsaturated,anisotropic, nonexpansive soils     

Panagiotis Sitarenios  Michael Kavvadas 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(4):435-454

The paper describes and evaluates an incremental plasticity constitutive model for unsaturated, anisotropic, nonexpansive soils (CMUA). It is based on the modified Cam-Clay (MCC) model for saturated soils and enhances it by introducing anisotropy (via rotation of the MCC yield surface) and an unsaturated compressibility framework describing a double dependence of compressibility on suction and on the degree of saturation of macroporosity. As the anisotropic and unsaturated features can be activated independently, the model is downwards compatible with the MCC model. The CMUA model can simulate effectively: the dependence of compressibility on the level of developed anisotropy, uniqueness of critical state independent of the initial anisotropy, an evolving compressibility during constant suction compression, and a maximum of collapse. The model uses Bishop's average skeleton stress as its first constitutive variable, favouring its numerical implementation in commercial numerical analysis codes (eg, finite element codes) and a unified treatment of saturated and unsaturated material states.  相似文献