一种模拟非均匀介质中弹性波传播新的k-space方法          下载免费PDF全文

黄继伟  刘洪 《地球物理学报》2020,63(8):3091-3104

传统的伪谱(PS)方法,采用傅里叶变换(FT)计算空间导数具有很高的精度,每个波长仅需要两个采样点,而时间导数采用有限差分(FD)近似因而精度较低.当采用大时间步长时,由于时空精度不平衡,PS法存在不稳定性问题.原始的k-space方法可以有效地克服这些问题但是却无法适用于非均匀介质.为了提高原始k-space方法模拟非均匀介质波动方程的精度,我们提出了一种新的k-space算子族.它是用非均匀介质的变速度代替原k-space算子中的常数补偿速度构造得到,引入低秩近似可以高效求解.我们将构造的新的k-space算子应用于耦合的二阶位移波动方程,而不是交错网格一阶速度应力波动方程,使模拟弹性波的计算存储量减少.我们从数学上证明了基于二阶波动方程的k-space方法与基于一阶波动方程的k-space方法是等价的.数值模拟实验表明,与传统的PS、交错网格PS和原始的k-space方法相比,我们的新方法可以在时间和空间步长较大的均匀和非均匀介质中,为弹性波的传播提供更精确的数值解.在保持稳定性和精度的同时,采用较大的时空采样间隔,可以大大降低数值模拟的计算成本.  相似文献   

蒙自喀斯特断陷盆地边坡与盆缘的露石差异性     

蒋若涵  沈有信  赵志猛 《山地学报》2020,38(1):42-49

喀斯特露石常常占据一定比例的地表面积,且具有许多已知或未知的水文—生态功能,对于喀斯特地区的植被恢复和环境改善发挥着重要的作用。本实验运用样线法和拍照法识别喀斯特断陷盆地不同位置(盆缘和盆地边坡)露石的数量特征和外部形态特征,同时比较了两种方法测量样地岩石裸露率的精准度。结果发现:盆地边坡与盆缘的露石数量和外部特征存在显著差异,盆缘露石分布密度(0.54个·m-2)>盆地边坡(0.39个·m-2);但盆地边坡露石的长宽比大于盆缘,单体占地面积为盆缘露石的两倍,接近40%的盆地边坡露石与山体等高线平行。样线法和拍照法测量样地岩石裸露率的结果存有差异,但并不显著,且这种差异呈现出随着岩石裸露率的增加而逐渐增加的趋势,拍照测量结果具有较小的变异系数。这些结果说明了研究区露石具有较强的空间异质性,对解释地表水土运移规律和植物分布提供重要参考。拍照法能准确地测量岩石裸露率,并提供露石外部形态特征的精准数据,可以作为喀斯特样地露石调查的新方法加以推广。  相似文献   

湖南鲁塘煤系石墨矿区构造格局及控矿机制     

王路  彭扬文  曹代勇  丁正云  莫佳峰 《煤田地质与勘探》2020,48(1):48-54

湖南鲁塘矿区为我国著名的煤系石墨矿区，煤系石墨的形成受岩浆热作用和构造作用的双重控制，其成矿和赋存都与构造格局密切相关。为深入研究构造作用对煤系石墨成矿的影响，通过野外地质调查和光学显微镜下观察、X射线衍射和拉曼光谱等测试分析方法，分析研究区构造特征和煤系石墨特征。研究结果表明，受区域构造活动的影响，鲁塘矿区构造格局呈现出分区分带性特征，东西方向可划分为东部、中部和西部3个条带；南北方向可划分为北部、中部和南部3个分区。自西向东，随着与岩体距离逐渐减小，煤层受岩浆热作用的影响逐渐增大，煤的石墨化程度也逐渐增高。由南向北，构造变形强度逐渐增强，导致北部分区形成以封闭式高温-高压的成矿环境为主，同时，应力作用促进了煤的石墨化，导致煤的石墨化程度较高；中部分区内构造情况复杂，形成不同温度压力条件的成矿环境，煤的石墨化程度差异性明显；南部分区构造情况简单，主要构成开放式环境，煤的石墨化程度较低，仅在近岩体附近可形成煤系半石墨。研究成果为煤系石墨资源勘探提供了有力依据。   相似文献   

塔河油田碎屑岩油气运聚模拟及潜力区优选     

冯兴强  宋海明 《地质力学学报》2020,26(6):892-900

为了系统研究塔河油田碎屑岩油气运聚过程，针对研究区目的层的地质特征，文章采用流径和逾渗综合方法进行油气运聚模拟分析。该方法基于断裂-砂体输导格架来开展油气运聚模拟，首先通过断层的分级、分期研究，结合实际资料形成了断层开启性判别标准，进而建立断层输导格架模型；综合使用压实曲线和孔渗关系，利用相控建模技术建立砂体输导格架模型。在断裂-砂体输导格架基础上开展了油气运聚模拟，模拟结果与现有的油气藏吻合较好，表明流径与逾渗综合法是一种模拟研究区目的层油气运聚过程的有效方法。同时，利用模拟结果，明确了主要目的层的潜力区域，对研究区碎屑岩的勘探部署有重要意义和实际价值。   相似文献   

青海共和盆地地热资源热源机制与聚热模式   总被引：2，自引：0，他引：2  

唐显春  王贵玲  马岩  张代磊  刘忠  赵旭  程天君 《地质学报》2020,94(7):2052-2065

青海共和盆地东侧贵德扎仓热田是探讨共和盆地地热资源成因的关键地区。本文综合区域地质、岩石热物性、同位素年代学、水文地球化学和地球物理测量等方法,重点分析了共和盆地的构造背景和热源机制,深入研究了共和盆地地热能系统的关键环节。研究发现:①识别出盆地地壳15 km以下深度发育高导体,并可与新生代青藏高原东部中-下地壳发育的层状低速高导层对比;②近NW-NS向的瓦里贡左旋走滑逆冲断裂是扎仓热田重要的控热和导热断裂;③晚中生代花岗岩与上覆围岩具有显著的热导率;④温泉氢氧同位素指示水源以地表水补给为主;⑤存在浅层新生界碎屑岩中-低温热储和深层花岗岩中-高温热储,发育四层两类地热资源。综合分析提出了共和盆地干热岩三元聚热模式:即新生代中-下地壳发育的高温低速高导层是主要热源,中晚三叠世花岗岩是良好的导热和储热体,既是干热岩母岩,也是热储,新生代低热导率沉积岩是良好的盖层。研究对于青藏高原地热成因、资源预测、开发规划等具有参考意义。  相似文献   

A semi-empirical approach to model pressure dependence of elastic moduli in granular media accounting for variations of coordination-number and Poisson-ratio     

Angelo Sajeva  Davide Scarpellini  Pamela Tempone  Simone Capaccioli 《Geophysical Prospecting》2019,67(4):872-887

The effective medium theory based on the Hertz–Mindlin contact law is the most popular theory to relate dynamic elastic moduli (or elastic velocities) and confining pressure in dry granular media. However, many experimental results proved that the effective medium theory predicts pressure trends lower than experimental ones and over-predicts the shear modulus. To mitigate these mispredictions, several evolutions of the effective medium theory have been presented in the literature. Among these, the model named modified grain contact theory is an empirical approach in which three parametric curves are included in the effective medium theory model. Fitting the parameters of these curves permits to adjust the pressure trends of the Poisson ratio and the bulk modulus. In this paper, we present two variations of the modified grain contact theory model. First, we propose a minor modification in the fitting function for the porosity dependence of the calibration parameters that accounts for non-linearity in the vicinity of the critical porosity. Second, we propose a major modification that reduces the three-step modified grain contact theory model to a two-step model, by skipping the calibration parameter–porosity fit in the model and directly modelling the calibration parameter–pressure relation. In addition to an increased simplicity (the fitting parameters are reduced from 10 to 6), avoiding the porosity fit permits us to apply the model to laboratory data that are not provided with accurate porosity measurements. For this second model, we also estimate the uncertainty of the fitting parameters and the elastic velocities. We tested this model on dry core measurements from literature and we verified that it returns elastic velocity trends as good as the original modified grain contact theory model with a reduced number of fitting parameters. Possible developments of the new model to add predictive power are also discussed.  相似文献   

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究          下载免费PDF全文

田志  肖立志  廖广志  董虎  田守嶒  宋先知 《地球物理学报》2019,62(1):248-259

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.  相似文献   

山东莱芜盆地碳酸盐岩热液溶蚀特征及水文地质意义   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘元晴  周乐  李伟  王新峰  马雪梅  吕琳  邓启军  陈晨 《现代地质》2020,34(1):199-206

鲁中山区莱芜盆地在燕山期发生大规模岩浆侵入活动,岩浆岩体外围碳酸盐岩区分布有水源地、富水块段等岩溶发育富水区,且靠近岩体含水层多发生大理岩化。富含CO₂、H₂S等酸性成分的岩浆热液流体,能对碳酸盐岩产生明显的溶蚀作用。基于岩石样品化学组分分析、水文地质调查及数据统计分析、热液溶蚀地质点详细观测,构建热液溶蚀模式,对莱芜盆地及外围热液溶蚀特征及机理进行研究。结果表明:高温高压岩浆侵入使得接触带碳酸盐岩发生热液变质大理岩化;沿渗透性断裂、裂缝以及不整合面等运移的热液流体,对碳酸盐岩地层产生酸性热液溶蚀和混合溶蚀作用,形成不同规模溶蚀孔洞,构成地下水富集空间,为寻找城镇地下水后备水源地提供新方向。  相似文献   

帕米尔高原Rushan-Pshart古特提斯洋或中特提斯洋争论的岩石地球化学证据     

徐天德  王世锋  汤文坤  姚鑫 《地质科学》2020,(1):218-233

帕米尔高原上广泛分布的加里东期火山岩,印支期火山岩与燕山期火山岩被认为是块体依次向北俯冲拼贴到欧亚板块上的产物。特别是燕山期火山岩被认为是Rushan-Pshart中特提斯洋闭合的产物。但近年来地层古生物、火山岩证据不断表明Rushan-Pshart洋闭合时间在晚三叠一早侏罗世,由此限定Rushan-Pshart古特提斯洋性质,而帕米尔高原上广泛分布的燕山期火山岩是更南部的Shyok中特提斯洋闭合的产物。目前,中国境内Rushan-Pshart缝合带属性的研究工作展开较晚,研究程度较低。我们对塔什库尔干明铁盖沟一线燕山期火山岩带展开的工作发现零星分布的印支期花岗岩。印支期花岗岩错石U・Pb年龄显示岩体侵位时间在201 Ma左右。全岩主量元素特征表明岩石为I型高钾钙碱性闪长花岗岩;稀土元素在球粒陨石标准化图解中呈轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损的右倾海鸥型。明铁盖岩体的微量元素显示大离子亲石元素明显富集,而高场强元素明显亏损。稀土微量元素特征倾向花岗岩属性为岛弧型花岗岩,Sr-Nd-Hf同位素比值特征显示岩体形成于下地壳部分熔融环境。岩体的地化特征表明岩体形成的构造环境为板块汇聚的洋壳俯冲阶段,结合区域地质特征,我们将花岗岩体归为Rushan-Pshart古特提斯洋壳俯冲消减的产物。Rushan-Pshart缝合带传统上认为是中特提斯带,近年的研究进展认为其为古特提斯缝合带,本文的工作支持这种观点。Rushan-Pshart古特提斯缝合带的确立对帕米尔高原与青藏高原主体的块体对比提供了可信的对比方案,并对青藏高原新生代陆内变形方式的争论提供了可靠的证据。  相似文献   

基于混合聚类的岩体结构面优势分组方法     

许扬  张文  符锐  聂振邦  兰志广  陈怀玉  单博 《世界地质》2020,39(1):113-120

提出一种基于凝聚层次法和模糊C均值法的混合聚类法,用于对岩体结构面的优势组划分。该方法将结构面投放到在单位球面上,并使用欧式距离作为极点的相似性度量准则。先剔除结构面数据中的孤值产状,然后用凝聚层次法得到初步聚类结果,并将其作为FCM法的初始聚类中心,最后用FCM法划分优势组。通对人工生成产状样本的分组,验证了该法的正确性。将该方法应用于大藤峡坝址区实测的结构面数据的划分。在实测数据中寻找到两个孤值产状,成功将大藤峡D1y^1-3地层岩体结构面划分为两组,得到了符合实际的分组结果。  相似文献