地震沉积学在徐家围子断陷的应用
第11卷第10期2011年4月1671—1815（2011）10-2165-07
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol.11No.10Apr.2011 2011Sci.Tech.Engng.
地震沉积学在徐家围子断陷的应用
宋效文
1
马世忠
1
秦秋寒
1
周莹
2
（东北石油大学地球科学学院1，大庆163318；大港油田公司油气勘探开发研究院2，天津300280）
摘要徐家围子断陷深层勘探取得了重要成果，但是营四段砾岩研究难度较大，导致该后备潜力储层研究程度较低。文中
应用地震沉积学的先进理论技术方法（沉积模式和规律指导下的基于井震结合的相位转换、三维可视化、地层切片、分频、相干等技术方法）针对营四段砾岩展开研究，确定了该区为北北西主物源，刻画出了扇体轮廓及内部结构，为后期勘探开发奠定了重要基础。同时，在实践应用的过程中更加明确了地震沉积学中技术方法的适用条件及注意事项。关键词
地震沉积学
地层切片相位转换
分频技术中图法分类号
P631．4
TE122；
文献标志码
B
2011年1月14日收到
黑龙江省教育厅科学技术研究
项目（11521010）资助
第一作者简介：宋效文（1980—），男，山西人，东北石油大学博士生，研究方向：油气田开发地质与储层综合预测。E-mail ：nepusxw@live．cn 。
地震沉积学是应用地震信息研究沉积岩及其形成过程的学科，
它是继地震地层学、层序地层学之后的一门新的综合性学科。其理论基础在于对地震同相轴穿时性的重新认识，但它是层序地层学和沉积学的发展而不是替代，
地震沉积学研究要以地质研究为基础，在沉积学规律的指导下进行。体系域表征、
90?相位转换、地层切片和分频解释是目前地震沉积学中的几种常用的技术
［1—4］
。
2002年徐家围子断陷深层高产工业气井的钻探成功，显示了该地区广阔的资源前景，作为重要后备潜力储层的砾岩由于研究难度较大（营四段之下是火成岩，
古地形差异大，古地貌复杂，营四段砾岩本身为近源沉积、粒度相对均值且厚度变化极大），
目前研究程度较低，单纯的井或者地震方面的研究已经不能满足勘探开发的需要，
应用地震沉积学的先进的理论及技术方法对营四段砾岩展开研究，
进行沉积相及沉积微相展布特征的描述，对徐家围子断陷营四段砾岩勘探开发有着重要的意义。
1区域地质概况
徐家围子地区位于松辽盆地北部徐家围子-北
安断陷带上，东到肇东-朝阳沟背斜带与莺山断陷带，
南至松花江，西为安达-肇州背斜带，北为明水斜坡。近南北向展布，长90km ，中部最宽处有55km ，
面积5400km 2
，是松辽盆地北部深层规模较大的断
陷。受徐西、宋西两条边界断裂控制，为西断东超型箕状断陷，沉积地层主要为古生界地层、上侏罗统-下白垩统断陷期地层、下白垩统坳陷期地层，营四段属下白垩统营城组。
2
地震沉积学概念及适合研究区的技术路线
2．1
地震沉积学定义
1998年，美国学者曾洪流，
Henry ，Riola 等首次使用了“地震沉积学”一词［5］
，认为地震沉积学是利
用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科
［6］
。2001年，曾洪流等将“地震沉积学”定义为利
用沉积体系的空间反射形态和沉积地貌之间的关系来研究沉积相、沉积岩和沉积建造。
Schlager 等认为“地震沉积学”是利用高精度地震资料、现代沉积环境和露头古沉积环境模式来识别沉积单元的三维几何形态、内部结构。
朱筱敏于2006年将“地震沉积学”定义为以现代沉积学和地球物理学为理论基础，利用三维地震资料，经过层序地层、地震属性分析和地层切片，研究地层岩石宏观特征、沉积结构、沉积体系、沉积相平面展布以及沉积发育史的地质学科。
刘保国、刘力辉等人在2008年提出了实用地震沉积学［7］，他们认为：国内一些大学虽然也开展了地震沉积学的研究，但基本上处于理论探讨和初步应用阶段。针对这一现状及近几年来地震沉积学的研究实践，重新厘定了地震沉积学的研究方法和技术思路，提出了实用地震沉积学的概念，并与传统的地震地层学做了对比。实用地震沉积学就是以地震储层预测技术（属性分析和地震反演）为主，研究等时地层格架内的沉积相及其形成过程的一门学科，是层序地层学、沉积学、地震储层预测技术相结合的产物。其技术体系中的一个关键方法是：在一个局部区带范围内划定最小等时研究单元，研究其岩相与地震反射特征的关系，在一个相对等时面（时窗）上提取特征地震属性，作为地震相定量描述的依据，再结合单井岩心资料，研究平面反射模式和沉积相的关系，最终划定最小等时单元的沉积微相。［7］
地质学家利用井震结合的研究方法已经有很长时间了，那么地震沉积学与先前的研究方法有何不同？笔者认为：（1）原先的技术仅仅是很单一的物探手段，这些物探方法彼此间较为孤立，而地震沉积学则使得这几项物探手段同地质问题结合后有机的联系了起来，更多的沉积学方面的理论融入其中。（2）地震沉积学在进行解释和属性提取时甚至对数据体进行了科学合理的处理，在充分考虑地貌形态和沉积速率的情况下，提取的属性将更符合实际。（3）目前流行的地震沉积学更强调利用地震资料的横向分辨率和特殊地震参数处理来识别岩性，利用不同成因类型沉积砂体的地貌形态来恢复沉积类型和沉积演化历史。基于以上3点认识，笔者认为地震沉积学是在研究区用现代沉积学、地球物理学、层序地层学、高分辨率层序地层学及测井地质学理论进行地质研究的基础上，通过井震标定，建立起井数据与三维地震数据的关系，以上述理论为指导，借助三维地震资料，在对地震数据做合理的处理及解释后做地震属性分析、波形聚类、分频解释、三维立体可视化分析和地层切片，从而更好的研究地层岩石宏观特征、沉积结构、沉积体系、沉积相甚至是沉积微相平面展布以及沉积发育史的一门地质学科。
因此，地震沉积学是一门相对新兴的学科，它是沉积学、层序地层学等理论的继承和发展，它的发展历史大体可以划分为地震地层学—层序地层学—地震沉积学三个阶段。
2．2地震沉积学技术路线
目前的地震沉积学主要是根据井资料、基础地质研究成果及地质规律，比以往更多地运用地震资料和地震技术的研究方法，来研究高频层序地层格架划分、精细的古地貌和沉积相展布。视地震资料的品质，甚至可进行沉积微相及油藏规模的储层研究。图1为笔者针对研究区开展地震沉积研究的思路及流程。
具体思路是先依据取心井资料、录井资料及测井曲线等资料，在研究区内选出标准井并对该井进行长期及短期层序的划分，以建立骨架剖面的方式开展全区的层序划分对比，在这个过程中紧密结合地震资料，通过制作合成地震记录建立起地震和测井曲线的关系。完成研究区目的层段地震层序的解释，在地震控制大的层序界面的前提下，利用井曲线的标志及旋回性，进行井震交互式的比对，在井点建立起明确时深关系的条件下，利用取心井的短期基准面旋回层序界面相对明确的优势，标定短期基准面旋回层序界面（由于深层地震分辨率比较低，界面会在地震反射波的某个位置，这个位置不一定是波峰或者波谷），再结合研究区的层序空间模式，逐步进行井震结合式的对比、闭合。最终建立起全区高分辨率层序地层格架。期间，可依据标定的结果对地震数据做相位转换的处理，以更好的解释目标层位。依据短期基准面旋回层序界面的标定结果，通过合理的制作地层切片，进行属性分析和聚类分析，综合通过三维可视化、相干体分析
6612科学技术与工程11卷
得到的对该区古地貌的感性认识及断裂分布情况，结合分频解释结果，研究平面地震相展布，和由测井、岩心等资料经过平面相组合得到的沉积相图及沉积微相图相互标定、解释，分析研究区的沉积相及沉积微相的平面展布情况
。
图1
地震沉积学研究思路及流程
3
地震沉积学在营四段沉积研究中的应用
3．1
利用相位调整技术进行层序内部层位解释采用相位转换技术，可以提高层位拾取的精
度。在对研究区目的层段进行精细解释时，有些目的层段的顶界面往往不在波峰或波谷的位置，此时如果进行全区的解释，在闭合上难度较大，由于视觉误差而产生的拾取误差也较大，根据实际情况进行适当的相位转换后，使其很好的与波峰对应，由于解释软件都提供了解释层位严格追寻波峰这样的功能，
做相位转换处理后的数据体的解释精度将更高。从图2可以看到，相位转换后所要追踪的层位位置由接近波峰的位置转换到了波峰的位置，这使得层位的追踪更加准确。3．2
利用三维可视化技术判断物源方向及沉积相展布三维可视化既是一种解释工具，也是一种成果表达工具。与传统剖面解释方法完全不同，三维体可视化解释是通过对来自于地下界面的地震反射率数据体采用各种不同的透明度参数在三维空间内直接解释地层的构造、
岩性及沉积特点。本质上讲，它是由三维空间中的构造、
地层及振幅属性综
图2
零相位地震剖面与30?相位地震转换剖面对比
合组成的。无论是做三维区域分析，还是做特定前景目标评价（包括流体界面识别），
都可以通过这种‘进去看’的方式来快速完成。在基于三维象素的立体可视化中，每个数据样点都被转换成为一个三维象素（其大小近似面元间距和采样间隔的三维象素）。每一个三维象素具有与原三维数据母体相对应的数值，
一个三色（红、绿、蓝）值以及一个暗度变量，该变量用来调整数据体的透明度。这样，每一个地震道被转换成为一个三维象素柱。三维可视
化可以直观地对古地貌形态进行成像，
构造古地貌的恢复无疑是阐明沉积物分散和堆积过程、并对沉积体系或砂体的分布做出准确预测的基础。因此，古地貌形态三维可视化的实现可以更方便地分析古地貌对沉积的控制与影响，从而可以更有效地进行地震沉积学研究。
通过对研究区营四段顶、底界面层位及厚度的立体显示，
为后期进行物源分析及确定沉积相的展布提供有利的证据。图3中可以看出：徐中大断裂北北西向展布，
将研究区分为东西两部分，营四段沉积前位于断裂西侧的地区为一向西倾的断鼻构造，徐中断裂往东地区地形高程更低，为高可容空间，
但与研究区西部地貌特征相比，东部靠近徐中断裂的一片地区地形较为平缓。结合地震剖面图可看出，过徐中断裂往东地形较为平缓。古地貌形态初步揭示该区可能为经由兴城古隆起的北北西向物源形成的扇体沉积。3．3
分频技术刻画扇体形态
分频解释技术是一种全新的地震储层研究方法，是以傅立叶变换、最大熵方法为核心的频谱分解技术，该方法在对三维地震资料时间厚度、地质不连续性成像和解释时，可在频率域内对每一个频
7
61210期宋效文，等：地震沉积学在徐家围子断陷的应用
率所对应的振幅进行分析，这种分析方法排除了时间域内不同频率成份的相互干扰，
从而可得到高于传统分辨率的解释结果。经频谱分析可知，营四段的有效频率为（5—50）Hz ，
主频为20Hz ，根据分析结果做（5—50）Hz 不同频率的能量平面分布图。在频率（24—35）Hz 时扇体形态的能量较强，成像最清晰，而逐渐向高频方向或低频方向成像越来越模糊。这说明对应扇体厚度的最佳地震频率范围在（24—35）Hz 。将不同频率刻画的沉积特征叠合，得到最终扇体展布特征。（图4）分频切片技术在捕获微小的横向变化和展现不同的沉积特征方面更加有效
。
图3
营四段三维可视化显示
图4分频技术刻画扇体范围
3．4地层切片技术刻画扇体结构类型
目前常用的手段包括时间切片、沿层切片和地
层切片。时间切片是沿某一固定地震旅行时对地震数据体进行切片显示，切片方向是沿垂直于时间轴的方向
［8］
；沿层切片是沿某一个没有极性变化的
反射界面，
即沿着或平行于追踪地震同相轴所得的层位进行切片，它更倾向于具有地球物理意义
［9］
；
地层切片是以解释的两个等时沉积界面为顶底，在地层的顶底界面间按照厚度等比例内插出一系列的层面，
沿这些内插出的层面逐一生成切片，尤其是在楔形层序中这种切片比时间切片和沿层切片更接近于等时界面
［10］
。还有一种地层切片的方法
是通过对上下选定的两个标准层进行拉平，进而改变了地震波形，使其Z 值成为相对地质时间，再对其做时间切片
［11］
。
在完成整个营四段沉积相展布后，开展内部更高级次（沉积微相）的研究，需要有各短期旋回界面对应的地震层位的解释。由于大套的砾岩内部很难形成明显的强反射，即使有井标定的情况下，也很难完成全区的追踪闭合，
而且工作量巨大，在有利目的层段还不是很明确的情况下，依据标定结果做地层切片是一种快捷而有效的方法。研究区营四段的沉积形态在剖面上呈现为楔形，地层厚度变化大，直接做时间切片和沿层切片不能很好的表述各短期旋回层序的沉积特征，
所以此次研究时先采用制作等比例切片的方法，做出内插层位后，利用
内插的层位再做沿层切片或做层拉平后再进行时间切片的制作，在此基础上进行属性的提取、层拉平相干体的制作、分频解释将更有意义。考虑到研究区营四段厚度差异太大，等分数太大，对于厚度较薄的区域没有太大的意义；等分数太小，又不能很好的表征厚层内部特征，所以在研究时采用了依据具体情况分区分片做等时切片的方法。如图5所示，
黄色层位为营四段顶底层位，中间红色的4个层位为内插层位，
从地震剖面上看，内插层位与相应的地震反射同相轴匹配较好，与研究区大部分井相应层位的标定对应也较好，
这样的层位和切片所提取的属性可以较好的反映沉积微相特征。
图6中右图为从第1等分层位到第4等分层位层间属性聚类特征，
徐中断裂往东扇三角洲分布形8612科学技术与工程11卷
图5营四段地层切片
态可明确表示，但内部不具可区分性；图6中左图是提取第3等分层位到第4等分层位的层间属性后，发现扇体内部可分性相对明确，为水道发育型扇三角洲，与井上得出的地质认识基本吻合
。
图6地层切片提取的层间属性
3．5相干体技术刻画扇体内水道
相干体技术的应用，可以很好的识别研究区目的
层段的断裂发育情况。对于徐中断裂及区内断层甚至小断层的识别非常有帮助。对研究区内分布的三角洲辫状河道识别不理想，原因是该区为扇三角洲沉积，
近物源，其辫状水道改道频繁，大部分地区为大段的砾岩，主要岩性较为单一，之间的相关性较好，不易识别。但是在进行数据体浏览时发现在营四段底部，靠近徐深605井附近区域发现两条水道（图7），从地震剖面上可隐约看出下切谷的特征。这两条水道可识别的原因应该是徐深605井位于扇体较前方，此处辫状河道切叠不像近物源处复杂
。
图7
水道剖面及平面特征
4结论
（1）地震沉积学是借助先进的地震手段并在沉
积学规律的指导下，更紧密的采用井震结合的手段研究沉积特征的学科，
所以它是地震地层学、层序地层学及沉积学的进一步发展，其独特的优势势必在勘探及开发地质领域发挥更大的作用。
（2）地震沉积学在徐家围子断陷营四段沉积相
9
61210期宋效文，等：地震沉积学在徐家围子断陷的应用
的研究中取得了突破性的认识，确定了该区主物源为北北西物源，扇体结构特征以水道形式为主，并在研究中刻画出了局部水道特征。为后期结合沉积特征及优势储层进行有利含气区预测奠定了坚实的基础。
（3）相位转换及地层切片技术在徐家围子断陷营四段的应用中效果明显，但同时应该注意到相位转换要依据实际标定结果确定，不一定是90?，地层切片技术的应用要结合研究区地层层序结构而选取不同的插值方法（平行顶部式、平行底部式、上超式、等比例内插式等），在地震分辨率较高的情况下，重点地区可以在精细解释之后再进行层位内插，在此基础上应用分频、沿层及层间属性等手段效果会更好。
参考文献
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4陆永潮，杜学斌，陈平，等．油气精细勘探的主要方法体系：地震沉积学研究．石油实验地质，2008；30（1）：1—5
5Zeng Hongliu，Henry S C，Riola J P．Stratal slicing，part II：Real3-D seismic data．Geopgysics，1998；63（2）：514—522
6Zeng Hongliu，Ambrose W A．Seismic sedimentology and rgional dep-ositional systems in MiocenoNorte，LakeMaracaibo，Venezuela．The LeadingEdge，2001
7刘保国，刘力辉．实用地震沉积学在沉积相分析中的应用．石油物探，2008；47（3）：285
8Zeng Hongliu，Hentz T F，Wood L J．Stratal slicing of Miocene-Plio-cene sediments in Vermilion Block50-TigerShoalArea，offshoreLouisi-ana．TheLeadingEdge，2001；20（4）：408—418
9Zeng Hongliu，Backus M M，Barrow K T，et al．Facies mapping from three-dimensional seismic data：potential and guidelines from a tertia-ry sandstone-shale sequence model powerhorn field，Calhoun County，Texas．AAPG Bulletin，1996；80（1）：16—46
10Zeng Hongliu，Backus M M，Barraw K T，et al．Stratalslicing，partΙ：Realistic3D seismicmodel．Geophysics，1998；63（2）：502—513
11Zeng Hongliu，Backus M M，Barraw K T，et al．Stratalslicing，partΙI：Realistic3D seismicmodel．Geophysics，1998；63（2）：517
The Application of Seismic Sedimentology in Xujiaweizi Depression
SONG Xiao-wen1，MA Shi-zhong1，QIN Qiu-han1，ZHOU Ying2
（Northeast Petroleum University1，Daqing163316，P．R．China；Oil and Gas Exploration and
Development Institute in Dagang Oilfield Company2，Tianjin300280，P．R．China）
［Abstract］Important results had been achieved in deep-formation exploration in Xujiaweizi Depression，but the difficult business of conglomerate of Member4of Yingcheng Formation in Xujiaweizi Depression，resulting in the low level of researching of the potential reservoir．Using seismic sedimentology theory and advanced methods （phase convert，3d visualization，strata slicing，frequency decomposing，coherence and other technical methods which based on well-seismic tie）to studying conglomerate of Member4of Yingcheng Formation．Ultimately deter-mined the main provenance from NNW，depicted the outline and internal structure of fan delta，which laid an im-portant foundation for exploration and development for later．In practice，applicable conditions and notes are more clearly in the process of application of technical methods of Seismic sedimentology．
［Key words］seismic sedimentology strata slicing phase convert frequency decomposing 0712科学技术与工程11卷
地震沉积学在徐家围子断陷的应用
第11卷第10期2011年4月1671—1815（2011）10-2165-07 科学技术与工程 Science Technology and Engineering Vol.11No.10Apr.2011 2011Sci.Tech.Engng. 地震沉积学在徐家围子断陷的应用 宋效文 1 马世忠 1 秦秋寒 1 周莹 2 （东北石油大学地球科学学院1，大庆163318；大港油田公司油气勘探开发研究院2，天津300280） 摘要徐家围子断陷深层勘探取得了重要成果，但是营四段砾岩研究难度较大，导致该后备潜力储层研究程度较低。文中 应用地震沉积学的先进理论技术方法（沉积模式和规律指导下的基于井震结合的相位转换、三维可视化、地层切片、分频、相干等技术方法）针对营四段砾岩展开研究，确定了该区为北北西主物源，刻画出了扇体轮廓及内部结构，为后期勘探开发奠定了重要基础。同时，在实践应用的过程中更加明确了地震沉积学中技术方法的适用条件及注意事项。关键词 地震沉积学 地层切片相位转换 分频技术中图法分类号 P631．4 TE122； 文献标志码 B 2011年1月14日收到 黑龙江省教育厅科学技术研究 项目（11521010）资助 第一作者简介：宋效文（1980—），男，山西人，东北石油大学博士生，研究方向：油气田开发地质与储层综合预测。E-mail ：nepusxw@live．cn 。 地震沉积学是应用地震信息研究沉积岩及其形成过程的学科， 它是继地震地层学、层序地层学之后的一门新的综合性学科。其理论基础在于对地震同相轴穿时性的重新认识，但它是层序地层学和沉积学的发展而不是替代， 地震沉积学研究要以地质研究为基础，在沉积学规律的指导下进行。体系域表征、 90?相位转换、地层切片和分频解释是目前地震沉积学中的几种常用的技术 ［1—4］ 。 2002年徐家围子断陷深层高产工业气井的钻探成功，显示了该地区广阔的资源前景，作为重要后备潜力储层的砾岩由于研究难度较大（营四段之下是火成岩， 古地形差异大，古地貌复杂，营四段砾岩本身为近源沉积、粒度相对均值且厚度变化极大）， 目前研究程度较低，单纯的井或者地震方面的研究已经不能满足勘探开发的需要， 应用地震沉积学的先进的理论及技术方法对营四段砾岩展开研究， 进行沉积相及沉积微相展布特征的描述，对徐家围子断陷营四段砾岩勘探开发有着重要的意义。 1区域地质概况 徐家围子地区位于松辽盆地北部徐家围子-北 安断陷带上，东到肇东-朝阳沟背斜带与莺山断陷带， 南至松花江，西为安达-肇州背斜带，北为明水斜坡。近南北向展布，长90km ，中部最宽处有55km ， 面积5400km 2 ，是松辽盆地北部深层规模较大的断 陷。受徐西、宋西两条边界断裂控制，为西断东超型箕状断陷，沉积地层主要为古生界地层、上侏罗统-下白垩统断陷期地层、下白垩统坳陷期地层，营四段属下白垩统营城组。 2 地震沉积学概念及适合研究区的技术路线 2．1 地震沉积学定义 1998年，美国学者曾洪流， Henry ，Riola 等首次使用了“地震沉积学”一词［5］ ，认为地震沉积学是利 用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科 ［6］ 。2001年，曾洪流等将“地震沉积学”定义为利 用沉积体系的空间反射形态和沉积地貌之间的关系来研究沉积相、沉积岩和沉积建造。 Schlager 等认为“地震沉积学”是利用高精度地震资料、现代沉积环境和露头古沉积环境模式来识别沉积单元的三维几何形态、内部结构。
应用地球物理复习题
应用地球物理复习题 1应用地球物理方法的物质基础 1、地球物理勘探的主要工作内容是：数据采集、数据处理、地质解释。 2、密度差异重力勘探的物质-——地球物理前提条件 3、决定岩石矿石的密度的主要因素是：①组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少②岩石中孔隙度 的大小及孔隙中的充填物成分③岩石所承受的压力。 4.火成岩的密度 主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由酸性→中性→基性→超基性岩，随密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大(见图） 成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成不同岩相带的密度差异； 不同成岩环境(如侵入与喷发)会造成同一岩类的密度有较大差异。 5.沉积岩的密度密度主要取决于：沉积岩最大的特点是孔隙发育，一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，孔隙度可达30％一40％，密度主要取决于： 孔隙度：主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度值呈线性增大； 孔隙充填物成分与含量：充填物的成分(如水、油、气等)及充填
孔隙占全部孔隙的比例（饱和度、泥质含量）； 地质年代与埋深：成岩时代久、埋深大、上覆岩层对下伏岩层的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。 6.物质宏观磁性 各类物质，因原子结构不同，在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性 抗磁性(逆磁性) 在外磁场H作用下，磁化率为负值、数值很小，约为10-5数量级 抗磁性物质没有固有原子磁矩，仅有电子旋进产生附加磁矩 附加磁矩方向与外磁场相反，形成抗磁性 顺磁性 顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值 其原子具有固有磁矩，无外磁场，原子磁矩取向混乱。 有外磁场，原子磁矩(电子自旋磁矩所作的贡献)顺着外磁场方向排列，显示顺磁性。 顺磁性物质其磁化率与绝对温度成反比，称为居里定律 铁磁性 铁磁性物质磁化率大，在弱外磁场中即可达到磁化饱和 磁化强度与磁化场呈非线性关系——不可逆性 磁滞回线——铁磁性物质在外磁场中的磁化特性曲线 矫顽磁力——磁化强度归零所需外磁场强度值Hc
地球物理学专业
地球物理学专业人才培养方案 教研室主任： 系主任： 教学副院长： 院长：
一、专业代码：070801 二、专业名称：地球物理学 三、标准修业年限：四年 四、授予学位：理学学士 五、培养目标： 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等方面全面发展，具有良好的思想政治素质、人文素质、创新精神与实践能力，具有扎实的数理基础，掌握基本的地质学原理与方法，系统掌握地球物理学的基本理论、基本知识和基本技能，具有从事地震监测预测，地质矿产、煤田和油气资源勘查，道路桥梁的工程地球物理检测等方面的实际工作和研究工作初步能力的应用型人才。 六、基本要求： （一）知识要求： 1.具有基本的人文社科理论知识和素养，在哲学、经济学、法律等方面具备必要的理论知识，对社会有较强的适应能力； 2.具有扎实的数学、物理基础； 3.掌握基本的地质学原理与方法； 4.掌握地球物理场论、数字信号分析、水文地质学等专业基础知识； 5.系统地掌握固体地球物理学和勘探地球物理学的基本理论和基本知识； 6.掌握地震监测预测的基本理论与方法。 （二）能力要求： 1.具有较强的人际交往意识和初步的人际交往能力； 2.具有良好的自学能力和终身学习的意识； 3.具有独立思考问题、分析问题、解决问题的能力； 4.具有独立设计实验，并能对实验数据进行分析评价的能力； 5.具有独立地利用计算机进行文字和图像信息处理及进行科学计算的能力； 6.具有创新意识和创新精神，对特优学生要求具有质疑和挑战传统的理论、方法、假设的意识和能力； 7.了解全球自然灾害现状及防灾减灾体系研究发展趋势，具备综合防灾减灾意识及防震减灾宣传教育能力； 8.具有一定的提出新的问题和新的方法，分析、推断、解释新问题的能力； 9.得到从事基础研究和应用研究的初步训练。 （三）素质要求： 1．热爱祖国，具有高尚的民族气节、良好的道德品质和中华民族的传统美
地震学含地震学在国民生产中的应用(严选优质)
地震学 学号：201113010122 姓名：李永飞 日期：2015/5/16
摘要：对地震学的发展历程、研究现状及在国民生产中的应用进行简单论述与研究。 引言：地震学（seismology），研究固体地球介质中地震的发生规律、地震波的传播规律以及地震的宏观后果等课题的综合性科学。固体地球物理学的一个分支，也是地质学和物理学的边缘科学。地震在几千年来对我们造成了重大伤亡，为预防减少此类事件发生，本文对此进行简要调研。 一、地震学发展历程 地震学的研究起源于人类抵御地震灾的需要。早期的地震学主要从地质学的角度研究记载地震的宏观现象和地震的地理分布。 中国是世界上地震学发展最早的国家。据《竹书记年》记载：“夏帝发七年（公元前1831年）泰山震”。《通鉴外记》又载：“周文王立国八年（公元前1177年），岁六月，文王寝疾五日，而地动东西南北不出国郊”。中国也是最早发明地震仪器的国家。《后汉书选》中载，河南人张衡“阳嘉元年（公元132年）复造侯风地动仪。以精铜铸成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，旁形八道，施关发机，外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，均隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方向，知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者，咸怪其无征。后数日，驿至，果地震陇西，于是均服其妙。自此以后，乃令史官记地震所从方起。”张衡的这架世界上最早的地震仪在当时的首都洛阳第一次记录了甘肃的地震。中国古代关于地震的记载是很丰富的，尤其是明清时代地方志流行，关于地震的记载极为丰富，有很多研究地震的重要史
2010激光原理技术与应用 习题解答
习题I 1、He-Ne 激光器m μλ63.0≈，其谱线半宽度m μλ12 10-≈?，问λλ/?为多少？要使其相干长度达到1000m ，它的单色性λλ/?应是多少？ 解：63.01012 -=?λλ λλδτ?= ==2 1v c c L c 相干 = = ?相干 L λ λ λ 2、He-Ne 激光器腔长L=250mm ，两个反射镜的反射率约为98%，其折射率η=1，已知Ne 原子m μλ6328.0=处谱线的MHz F 1500=?ν，问腔内有多少个纵模振荡？光在腔内往返一次其光子寿命约为多少？光谱线的自然加宽ν?约为多少？ 解：MHz Hz L c v q 60010625 210328 10=?=??==?η
5 .2=??q F v v s c R L c 8 10 1017.410 3)98.01(25)1(-?=??-=-=τ MHz Hz L c R v c c 24104.2)1(21 7=?=-≈=πτδ 3、设平行平面腔的长度L=1m ，一端为全反镜，另一端反射镜的反射率90.0=γ，求在1500MHz 频率范围内所包含的纵模数目和每个纵模的频带宽度？ 解：MHz Hz nL c v q 150105.1100 210328 10=?=??==? 10 150 1500==??q v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 4、已知CO 2激光器的波长m μλ60.10=处 光谱线宽度MHz F 150=?ν，问腔长L 为多少时，腔内为单纵模振荡（其中折射率η=1）。
解：L c v v F q η2=?=?， F v c L ?=2 5、Nd 3 —YAG 激光器的m μ06.1波长处光 谱线宽度MHz F 5 1095.1?=?ν，当腔长为10cm 时，腔中有多少个纵模？每个纵模的频带宽度为多少？ 解：MHz L c v q 3 10105.110 21032?=??==?η 130 =??q F v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 6、某激光器波长m μλ7.0=，其高斯光束束腰光斑半径mm 5.00=ω。 ①求距束腰10cm 、20cm 、100cm 时， 光斑半径)(z ω和波阵面曲率半径)(z R 各为多少？ ②根据题意，画出高斯光束参数分布图。
《应用地球物理》模拟试卷四
《应用地球物理》模拟试卷四 一、名词解释（每题3 分，共15 分） 1、重力异常 2、视频散率 3、激发极化效应 4、顺层磁化 5、充电法 二、判断题（每题2 分，共20 分） 1、不同地质体密度差异的存在，构成了重力勘探解决地质问题的物质基础（） 2、感应磁化强度和剩余磁化强度的强弱都与现代地磁场有关。（） 3、异常形态与磁化强度的方向有关，磁异常比重力异常复杂。（） 4、随着磁性体埋深增大，异常的幅值变小，宽度增大（） 5、进行曲线的圆滑的作用是消除干扰。（） 6、电阻率法的物理实质是：当电流通过电阻率界面时，在界面上产生电荷积累，形成电阻率法中的异常（） 7、低阻体一定高极化，高阻体一定低极化。（） 8、自然电场法在含水断裂上出现负心电位。（） 9、重力异常从大范围来说和地壳的厚度反相关，可研究上地幔的起伏。（） 10、如果重力等值线图出现同心圆，说明地下是球状或形状类似的囊状巢状矿体（） 三、何为磁场的向上延拓？进行磁场的向上延拓可解决什么问题？为什么可解决这些问 题？（10分） 四、简述磁法勘探在地质工作中的应用。（15分） 五、简述电阻率测深的概念，并指出它与电阻率剖面法的区别。（15分） 六、重力观察资料整理要进行哪些改正？目的是什么？（15分） 七、做出下列板状状地质体上激电中梯异常曲线示意图（10分）
《应用地球物理》模拟试卷四答案 一、名词解释（每题3 分，共15 分） 1、重力异常是重力实测值和正常重力场的差值。 2、视频散率 3、激发极化效应：岩土介质在外电场激发下产生二次场的现象称为岩矿石的激发极化效应。不同岩矿石的激发极化效应不同。----激发极化法的物理基础。 4、顺层磁化：磁性体的倾向和磁化强度的方向一致。 5、以人工供电（或称充电）体相对周围介质呈理想良导体为物质基础，通过观测和研究向目标体供电后的人工电流场在充电体周围的分布规律，达到查明充电目标体的空间分布和产状、分布范围、连通情况等问题的的一种电法勘探方法；应用条件：有出露点（钻孔、坑道揭露）。 二、判断题（每题2 分，共20 分） 1、（ T ）; 2、（ F ）; 3、（T ）; 4、（ T ） 5、（T ）; 6、（ T ）; 7、（F ） 8、（F ）; 9、（ T ）;10、（F ） 三、由地表实测的异常，求地表以上某个高度平面上的异常，称为磁场的向上延拓。进行磁场的向上延拓的目的是消弱浅部干扰，突出深部异常。磁场的向上延拓相当于矿体埋深增大，随着埋深的增大，浅部异常和深部异常都衰减，但浅部异常衰减快，深部异常衰减慢。相对突出了深部异常。 四、磁法勘探在地质工作中的应用主要为以下几个方面： １）找磁铁矿； ２）找与磁性有关的其他矿产； ３）研究区域地层、构造、岩体的分布；为成矿规律研究提供依据。 ４）探测地下管线、地下电缆、沉船等。 磁法在固体矿产勘查中的作用分为直接找矿和间接找矿。直接找矿：磁铁矿。不仅能发现磁铁矿，还可解决勘探方面的问题：确定矿体的深度、产状、估算矿体的储量。 间接找矿：用磁法查明在空间上或成因上与成矿有关的地层、构造、岩浆岩、蚀变岩、矿化带等矿化因素的分布，为找矿提供间接依据。利用寻找的矿种与磁性矿物的共生关系找矿也是间接找矿。 五、电测深法：供电电极AB 在测点O 两侧沿相反方向向外移动，而测量电极MN 不动或与AB 保持一定比例地同时移动，主要用来探查地下不同深度范围内的垂向电性变化，基本原理是小供电极距AB 反映浅部介质的电阻率；大供电极距AB 反映深部介质的电阻率。而电剖面法是电极间相对位置在测量过程中不变，观测时测量装置整体移动，反映地下某一深度范围内，介质电阻率性质沿剖面方向的变化特征。 六、资料整理要进行：地形校正、中间层校正、高度校正和正常场校正。 进改正的目的是消除地形不水平的影响；消除地形基、測点不在同一平面的影响；消除正常场变化的影响；使异常仅反映密度不均等地质因素。 %100???-?=低高低f f f S U U U P
《激光原理及应用》习题参考答案仅供大家学习参考用
《激光原理及应用》习题参考答案 思考练习题1 1.解答：设每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数为n 。 单个光子的能量：λνε/hc h == 连续功率：εn p = 则，ε/p n = a. 对发射m μλ5000 .0=的光： ) (10514.2100.31063.6105000.01188346 个?=?????= =--hc p n λ b. 对发射MHz 3000＝ν的光 )(10028.51030001063.6123634个?=???= = -νh p n 2.解答：νh E E =-12……………………………………………………………………..(a) T E E e n n κ121 2--=……………………………………………………………………….(b) λν/c =…………………………………………………………………………….(c) （1）由（a ），（b ）式可得： 11 2==-T h e n n κν （2）由（a ），（b ）,(c)式可得： )(1026.6ln 31 2 K n n hc T ?=- =κλ 3.解答： （1） 由玻耳兹曼定律可得 T E E e g n g n κ121 12 2//--=， 且214g g =，20 2110=+n n 代入上式可得： ≈2n 30（个）
（2）)(10028.5)(1091228W E E n p -?=-= 4.解答： (1) 由教材（1-43）式可得 31733 634 3/10860.3/) 106000.0(1063.68200018q m s J m s J h q ??=??????=?=---πλπρν自激 （2）9 34 4363107.59210 63.68100.5)106328.0(8q ?=?????==---ππρλνh q 自激 5.解答：（1）红宝石半径cm r 4.0=，长cm L 8=，铬离子浓度318102-?=cm ρ，发射波 长m 6 106943.0-?=λ，巨脉冲宽度ns T 10=?则输出最大能量 )(304.2)(106943.0100.31063.684.0102)(6 8 342 182 J J hc L r E =?????????==--πλπρ 脉冲的平均功率： )(10304.2)(10 10304 .2/89 W W T E p ?=?=?=- （2）自发辐射功率 )(10304.2)(10106943.0)84.0102(100.31063.6) (22 621883422 W W L r hc hcN Q ?=??????????== ---πλτ πρλτ ＝ 自 6.解答：由λν/c =，λλνd c d 2 =及λρνρλd d v =可得 1 1 85 -== kT hc e hc d d λνλλ πλνρρ 7.解答： 由 0) (=ννρd d 可得： 31 =-kT h kT h m m m e e kT h υυυ； 令 x kT h m =υ，则)1(3-=x x e xe ；解得：82.2=x 因此：11 82.2--=kh T m ν 同样可求得： 96.4=kT hc m λ 故c m m 568.0=λν
《应用地球物理学》主要知识点要点
一、名词 正演（问题）：已知地质体求其引起的异常。（给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场） 反演（问题）：已知异常反推地质体的形状和产状。（已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等） 重力勘探：重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 零长弹簧 零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化。 重力场强度：单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用。 大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。 重力异常：由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化。 自由空间重力异常：对实测重力值只做正常场与高度校正。 布格重力异常：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。 均衡重力异常：布格重力异常再进行均衡校正。 重力梯级带：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。 三度体：x,z,y,三个方向都有限的物体。 二度体：地质体沿走向方向无限延伸。 特征点法：根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数 磁法勘探：利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法 磁异常：通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场同归为正常场。 磁场强度：单位正磁荷在磁场中所受的力。 磁感应强度：磁感应强度为场源在观测点的磁场强度与磁化物体所形成的附加磁场强度的和。
吉大应用地球物理期末考试题
1.什么是重力固体潮 2.地壳均衡假说主要有哪几种它们之间有何异同 3.解释说明布格重力异常的地质地球物理含义。 4.地磁偏角在全球有几处为不定值为什么 5.简述总强度磁异常T 的物理意义。 6.反演解释中存在哪些主要问题 1.什么是重力固体潮 海水的潮汐现象不仅表现在海水周期性的涨落上，就是固体地球也有周期性的起伏(称固体潮)，只不过它的变化不像海水那样明显。潮汐现象是太阳、月球相对于地球位置的变化，使它们间的引力不断变化所产生的，这种变化所造成的地面重力变化就是重力日变化又称重力固体潮。 2.地壳均衡假说主要有哪几种它们之间有何异同 地壳均衡假说主要有三种：普拉特假说、艾里假说、维宁·迈内兹假说。普拉特假说认为，地下存在一个等压面(也称均衡面)，等压面以上的地壳是由若干个横截面积相等、密度不等而质量相等的岩石柱构成的。艾里假说认为，地下存在一个等压面(均衡面)，等压面以上的地壳是由若干个横截面积相等、密度相等(皆为地壳平衡密度)，而质量不等的岩石柱构成的。维宁·迈内兹假说认为地壳是具有一定强度的弹性板，变化地形的质量是加在板上的负荷，它将弹性板压弯而不致破裂，使压弯部分陷入岩浆内(弯曲量与负荷重量成正比)，一直达到流体静力平衡为止。由于压弯后的地壳排开了周围的岩浆，因而产生了均衡补偿。 普拉特假说和艾里假说都认为地下存在着等压面，且都假设密度较小的地壳漂浮在密度较大的岩浆上；不同之处是前者认为每个岩柱的密度不等而且补偿质量分布在整个岩柱中，后者的每个岩柱的密度相等而补偿质量分布在山根和反山根中。维宁·迈内兹假说是对艾里假说做了一定的修正，艾里假说把地壳处理成互不联系的孤立岩柱，因而是局部补偿；而维宁·迈内兹假说未把地壳分为无凝聚作用的孤立岩柱，因而地壳的弹性弯曲是区域补偿。 3.解释说明布格重力异常的地质地球物理含义。 布格重力异常反映的是地壳内各种偏离正常地壳密度的地质体，既包含各种局部剩余质量的影响，也包含地壳下界面MN 起伏而在横向上相对上地幔质量亏损(山区)或盈余(海洋区)的影响。从大范围来观察布格重力异常，在大陆山区应为大面积的负值区，且山愈高负值的绝对值愈大；而海洋区，则反之。 4.地磁偏角在全球有几处为不定值为什么 地磁偏角在全球有四处为不定值。因为等偏线是从一点出发汇聚于另一点的曲线簇，两条零度的等偏线将全球分为正、负两个区域。等偏线在南北半球各有两个汇聚点，它们是两个磁极和两个地理极。这是因为两个磁极处地理北方向是确定的而磁北方向不确定，所以两磁极处的磁偏角可为任意值；两个地理极处地理北方向是不确定的而磁北方向确定，磁偏角也为任意值。 5.简述总强度磁异常T 的物理意义。 总强度磁异常的定义为：；在总磁异常矢量远小于正常地磁场的条件下，经推导可得，式中为与之间的夹角。 T ?0 0T T T T T -=-=? a T 0T cos a T T θ?=θa T 0T
北京大学空间物理与应用技术研究所-北京大学地球物理学系
北京大学空间物理与应用技术研究所 空间物理学是人类进入太空时代以来迅速发展起来的新兴学科。它主要研究太阳系特别是日地空间中的物理现象与规律，研究空间环境及其对人大空间活动和生态环境的影响。空间物理学主要包括太阳大气物理学，日球层（即行星际）物理学、磁层物理学、电离层物理学及电波传播及应用、高层人气（热层和中层）物理学、空间探测实验与技术。空间环境学，空间等离子体物理学及日地关系学等分支，是一门应用性强的交叉性的基础学科。 当前，人类已进入开发太空资源，开创空间产业的新时期，空间通讯和导航已广泛应用。空间对地观测正在迅速发展。空间材料和制药工程已开始诞生，空间发电系统也将运行。月球基地和行星开发将在下一世纪上半叶出现。我国是一个空间技术大国，空间应用的一些领域已进入实用阶段。人类的航天活动必须以对太空环境的认识为基础。目前日地系统整体过程的研究和地球空间环境预报已在全球范围内广泛开展。21世纪将是空间技术和科学蓬勃发展的新世纪，空间物理学人才大有作为。 北京大学空间物理与应用技术研究所2002年刚刚成立，其前身是成立于1960年的空间物理学专业。四十年来已培养出一大批日地空间物理、空间环境和空间应用等领域内的杰出的科学家和工程技术人才，其中有中国科学院、国防科工委、航天部门和高等院校等诸多系统的各级领导、技术骨干，有国际影响的空间物理学家和空间环境专家等，有的还被评选中国科学院院士；他们为发展我国的空间科学事业做出了巨大的贡献。 本研究所是国家空间物理学博士点和硕士点，现有中国科学院院士1人，教授7人（其中博士生导师3名），副教授、高级工程师和高级实验师4人，博士后1人。此外还有博士研究生和硕士研究生近20人。 本专业教师知识面广，教学水平高，科研成果出色。先后承担了22项国家自然科学基金项目和国家基金委“日地系统能量传输研究”重大项目两项课题及“863”高科技项目，还参与了国家科委攀登计划。多次获得国内外重大科学奖励，（仅2001年就获得两项国家自然科学二等奖，且均为第一获奖人），有的被选为中国科学院院士、有的被选为国际宇航科学院院士、有的被聘为欧空局卫星星座计划国际合作科学家。 在实验条件方面，本专业现已建成“电离层和电波传播实验室”，“等离子体探测实验室”和“高层大气探测实验室”。本专业教师利用这些实验条件承担过航天部的“无线与等离子体相互作用”，“返回卫星等离子体鞘套”及中美合作科学卫星项目等研究工作，还承担了航天部关于卫星表面电位和星内粒子辐射方面的重要任务。此外，本专业还进行“电离层多普勒效应”和“宇宙噪声”的日常观测，具有电离层垂直和斜向探测的能力。并已开始向美国地球物理中心交换观测资料。 本专业同国际一些知名的空间物理研究单位，如美国加州大学洛杉矶分校地球与行星物理研究所、德国马克斯普朗克高空物理研究所等，以及国内空间和科学研
固体地球物理学
固体地球物理学 （学科代码：070801） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识，了解固体地球物理学和与其相关学科发展的前沿和动态，能够适应二十一世 纪我国经济、科技和教育发展的需要，并具有较熟练的实验技能和较强的动手能力，具有较全面的计算机知识，具有独立从事该学科领域研究和教学能力的高层次人 才。 二、研究方向 1. 地震学、 2. 地球动力学、 3. 岩石物理、 4. 应用地球物理学、 5. 城市地球物理学 三、学制及学分 按照研究生院有关规定。 四、课程设置 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 学科基础课和专业课如下所列。 基础课: GP15201★地球内部物理学★（4） GP15202★ 地球动力学★（4） GP15203★地球物理反演★（4） 专业课：
GP14201 计算地震学（3） GP14202 地球物理学进展（4） GP14203 地震学原理（4） GP15210 地震勘探（3） GP15211 定量地震学（4） GP15212 地震偏移与成像（4） GP15213 工程地震学（4） GP15214 岩石本构理论（4） GP15215 应用地球物理学（3） GP15216 地球内部电性与探测（4） GP15218 现代计算机与网络应用（3） GP15219 固体力学（4） GP15220 城市地球物理学（3） GP15701 地球物理高级实验（2） PI05204 工程中的有限元法（3） GP16201 固体地球物理理论（4） GP16202 地球科学中的近代数学（4） GP16203 地球科学前沿讲座（4） 备注：带★号课程为博士生资格考试科目。 五、科研能力要求 按照研究生院有关规定。 六、学位论文要求 按照研究生院有关规定。
应用地球物理学习题答案
一、名词解释 1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。 2震动图：用μ～t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。 3波剖面图：某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形称之为波剖面图。4时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。 5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。 6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。 7纵波：弹性介质发生体积形变（即拉伸或压缩形变）所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。 8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。 9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t1波前面上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t1时刻开始产生子波向外传播，经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t1＋Δt时刻的新的波前面。10视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。V* 11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√×追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。 13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。 14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。 15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。 二、判断题 1．视速度小于等于真速度。× 2．平均速度大于等于均方根速度。× 3.仅在均匀介质时，射线与波前面正交。× 4.纵波和横波都是线性极化波。× 5.地震子波的延续时间长度同它的频带宽度成正比。× 6.倾斜界面情况下，折射波上倾方向接收时的视速度等于下倾方向的视速度。× 7.折射波时距曲线是通过原点的直线，视速度等于界面速度。× 12．瑞雷面波是线性极化波。× 8.折射波的形成条件是地下存在波阻抗界面。× 9.对水平多层介质，叠加速度是均方根速度。√ 10.从各个方向的测线观测到的时距曲线极小点位置，一般可以确定反射界面的大致倾向。√ 11. 相遇观测系统属于折射波法的观测系统√
地球物理学应用中的人工智能和动力系统
地球物理学应用中的人工智能和动力系统 Alexei Gvishiani, Schmidt United Institute of Physics of the Earth RAS, Russia Jacques Octave Dubois, Institut de Physique du Globe de Paris, France Artificial Intelligence and Dynamic Systems for Geophysical Applications 2002, 347pp. Hardcover EUR 119.00 ISBN 3-540-43258-2 Springer-Verlag 本书是一套两卷的丛书，作者用新的人工智能和动力系统技术采集、管理和研究地球物理学数据。第1卷《地球物理学应用中的动力系统和动力学分类》已于1998年发表，本书为该丛书的第2卷，介绍地球物理学、地球动力学和自然灾害中应用新的几何分类归并方案、动力系统和模式识别算法等论题。原来的数学技术是建立在经典和模糊系模型上的，而应用本书描述的人工智能技术大大超越地球科学应用的界限。
全书分成两部分，共有6章。第一部分用人工智能分析地球物理数据(有3章)，涉及用几何分类归并和模糊逻辑解决地球物理数据分类问题的新概念和新方法。第1章动力学和模糊逻辑群集和分类；第2章地物理学、地震学和工程地震学中的应用；第3章地震易发区的识别和地震风险评估。第二部分分形和动力系统(有3章)，讨论不同的理论工具及它们在用大的地球物理数据集的自然系统模化中的应用，用分形和动力系统分析地貌(大陆和海洋)、水文、深海探测、重力、地震、地磁和火山所生成等的数据。第4章分形和多分形；第5章动力系统的特性和长时间系；第6章结论和远景。 本书可供从事地球物理学研究和实际工作的科学家、工程师，以及大学教师和高年级学生参考。 罗银芳，研究员(中国科学院计算技术研究所) Luo Yinfang, Professor (Institute of Computing Technology, the Chinese Academy of Sciences)
地震学原理与应用Chapter5b(1)
二、地震波辐射源的理论模式 1.集中力系点源 (1)集中力 弹性力学中为了分析连续体的运动，引入： Δm为ΔV中之质量；ΔF 为 Δm所受之合力。 1)r点上单位质量所受的体力(密度)： 2)r点上单位体积所含质量受到的体力(密度)： V r , m Δ F Δ lim )t,r ( X V Δ ∈ = → Δ V Δ r t), ,r ( X t),r (ρ m Δ F Δ V Δ m Δ lim V Δ F Δ lim t),r ( F V V ∈ = = = → Δ → Δ 即运动方程中的体力项。
*如果：???? ?Δ?=Δ∈≠V r 0,V r 0,t),r ( F *如果：(t) g t)dV', r'( F lim V V =∫ Δ→Δ当ΔV 趋于r 点时，积分有限。则称g(t)为作用在r 点上的集中力。 用Dirac δ函数表示： F(r, t)＝g(t)δ(r) (2)力场的势函数(用Φ和Ψ表示) *据场论分析，矢量场作Stokes 变换(分解)： 0,t),r ( F =Ψ??Ψ×?+Φ?=① *对①式两边分布求散或求旋： Ψ ??=Ψ??Ψ???=Ψ×?×?=×?Φ?=??2 2 2 )(F ;F ②
它们都是泊松方程(非奇次的拉普拉斯方程)，有定解 ∫∫ ∞ ∞ ×?= Ψ???=dV' ) r' -r (π 4 t) , r' (F ') t ,r (;dV') r' -r (π 4 t), r' (F ' t),r (Φ③ *求③式的积分：
第二式也可类似导出。力势可由给定的力场表示： ?? ? ? ?? ?×?=Ψ???=Φ∫∫∞∞dV'r t), r' (F 4π1 t),r (dV'r t) , r' (F 4π1 t),r (** ④ (3)几种基本的集中力系点源的弹性波辐射场 (均匀各向同性弹性全空间) 1)单个集中力引起的位移场(基本解)*运动方程： F u μ)u ()μ2(λt u ρ22+×?×?????+=??⑤ *位移矢量场的Stokes 分解(用小写字符?和ψ表示)： ψ;ψu =??×?+??=⑥
第七章 地震预测1
地震学原理与应用
第七章 地震预测
一、概说
当今世界，各种自然灾害频频发生，全世界每年大约发生20起严 重的自然灾害，年平均死亡8万余人，经济损失80余亿美元。自然灾害 是对现代科学的挑战。 地震灾害的猝发性和惨重性给人类以极大威胁，地震所造成的巨 大灾害和损失，遥居各种自然灾害之首。 1995年1月17日，日本兵库县南部地震(MW＝7.2)，发生在工业发 达、人口密集的现代化大都市大阪－神户地区。这个地震造成人员死 亡5413人、受伤2.7万人；直接经济损失超过1000亿美元。 2011年3月11日，发生在日本东北部海域的MW 9.0地震及诱发的 海啸，已确认造成14435人死亡、11601人失踪；造成了重大人员伤亡 和财产损失 。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 2
大陆是人类主要活动地区，发生在大陆的地震虽只占全球 地震的15％，但大地震给人类造成的损失却占全球地震损失的 85％。中国是世界大陆区地震分布最广的国家，据1970-1980年 的统计，地震造成的伤亡和损失超过了其他国家和地区的总 和，地震预报的紧迫性明显地摆在中国地震工作者面前。 2008年5月12日下午14:28发生在四川汶川地区的MS8.0级地 震，截至8月25日统计，确认死亡69226人，失踪17823人，受伤 374643人，累计受灾人数4624.9048万人。直接经济损失估计超 过8451亿元人民币。 党和国家领导人多次到灾区视察、指导抗震救援工作。
2013-5-27 地震学原理与应用第七章 3
地震学复习
1. 地震强度—地震烈度、 震级 地震烈度：表示地震影响或造成破坏的大小； 震级：表示地震本身的大小。 2.宏观地震调查方法的意义及限度 ① 意义： * 积累了其他方法不可替代的资料数据(不可能处处、时 时设仪器，不可能测出一切破坏现象；新发现，发震 地质条件等……) * 至今仍有实用价值(震灾描述；抗震规范等……) ② 限度： * 只限陆上地震，精度有限 * 物理意义不是十分明晰 3.三维均匀介质中的波动方程 4. 程涵方程 它是一个具有纯粹几何形象的波面方程式，通过它波动地震学 就过渡为几何地震学了。上式具有重要的物理意义，表征的是波阵面（同相面）的空间 分布形态，是由地震波速度的空间分布决定的。如果介质的参数c(x,y,z)已知， 利用边界条件或初始条件，就可求得时间场t =t (x ,y ,z )，从而可知任意 时刻波前在空间的位置，也就求得地震波传播的全部情况，而用不 着求波动方程的解。因此，上式是几何地震学中最基本的公式。 5. 三类典型地球速度结构中射线路径与走时曲线特征 ),,(12222z y x c z y x =???? ????+???? ????+???? ????τττ
（１）在地球内部大部分区域，属图（ａ）情形，速度随深度基本上是平稳增加的。可以看到射线轨迹是平稳上弯的，走时曲线是单调的增函数，射线参数是震中距的单调减函数。 （２）在地球内部还有一些深度处，如图（ｂ）所示，存在速度出现跳跃式增长或速度梯度显著增大的层，然后又恢复到正常增大的情况，即存在高速层的情况。我们可以看到，穿越高速层的射线上弯的曲率将突然增大，从而导致射线出露地面的区域与仅穿越高速层上方介质的射线在地面出露区域部分重叠，形成地面运动的异常区（图中ＢＣ段）。走时曲线将可能出现三重结，其中ＡＢ段对应于射线仅穿越高速层上方正常介质；ＢＣ段对应于射线穿越高速层内介质；ＣＤ段对应于射线已穿越高速层下方介质。可以设想，若高速层足够薄以至退化成一个间断面，那么走时曲线上将不会出现ＢＣ段。震中距与射线参数的关系在重叠区是复杂的多值函数关系。所幸的是(p)仍然是单调的减函数，不过形态较前一种情况有所变化，这也是勘探地震学中倾向应用(p)法开展结构反演的原因之一。 （3）在地球内部还有一些深度处，如图(c)所示，存在速度出现跳跃性减小或速度梯度显著减小甚至为负的层，然后又回复到正常增大的情况，即存在低速层的情况。我们可以看到，低速层内的射线段将变为下弯，从而导致射线出露地面的区域前移，在地面形成一个无射线出露的影区（图中BD段）。实际观测中发现了在震中距5°～15°间存在一个影区，记录的地震波异常弱，这个影区是上地幔中存在低速层的直接观测证据，对应的Ｐ波低速层深度约在60km～150km之间。走时曲线上出现间断和分岔点，从理论上说分岔点Ｄ所对应的震中距附近也是地面运动的异常区域。AB段对应于射线仅穿越低速层上方正常介质；CD段对应于射线穿越低速层内介质；DE段对应于射线已穿越低速层下方介质。震中距与射线参数的关系在重叠区CD 是复杂的多值函数关系。(p)仍然是单调的减函数。 6. Benndorf 定律 Benndorf 定律 (从实测走时曲线求p) 考察相邻两射线EA EB AA’为波阵面，A’B＝C0dt，E A B A 球 状 地 球 模 型 中 的 相
应用地球物理学
中科院研究生院硕士研究生入学考试 《应用地球物理》考试大纲 本《应用地球物理》考试大纲适用于中国科学院研究生院地球物理学各专业的研究生入学考试。应用地球物理学是研究地球物理场空间与时间分布规律以实现地质勘查和找矿目标的一门应用科学。通过观测和研究不同岩、矿石间物理性质的差异，利用物理学原理分析和解释各种地球物理场的特点和意义。要求考生准确掌握应用地球物理基本概念和基本原理，了解主要的六种（重、磁、电、震、放射性和地热）勘探方法。考试内容包括三部分：（1）重力勘探与磁法勘探；（2）电法勘探、放射性测量与地热测量；（3）地震勘探。试题内容包括名词解释（50分）、简答题（50分）、综合计算证明题（50分）。 一、考试内容 （一）应用地球物理基础知识 1.基本概念和基础理论 2.常见岩石的物性差异 3.地球物理场基本知识 4.地球物理勘探方法特点 （二）重力勘探 1.地球重力场的组成 2.正常重力场与重力异常 3.重力测量与重力观测资料改正的基本方法 4.重力异常数据处理与解释的基本方法 （三）磁法勘探 1.地球磁场的组成及基本特征 2.岩石的磁性 3.磁测工作和资料改正的基本方法 4.磁异常数据处理和解释的基本方法 （四）电法勘探 1.电阻率法 2.充电法和自然电场法 3.激发极化法 4.电磁感应法 （五）放射性和地热勘探 —1—
1.放射性的基本知识 2.放射性测量原理及野外工作方法 3.地热学基本知识 4.地温梯度与岩石热物理参数的常用测量方法 （六）地震勘探 1.地震波的动力学 2.地震波的运动学 3.地震勘探的野外工作方法 4.地震资料的数据处理与解释 二、考试要求 （一）应用地球物理基础知识 1.掌握地球物理勘探方法的基本分类、理论基础及应用范围 2.熟悉常见岩石的形态特征、物性特点及其差异 3.了解不同矿藏的地球物理异常特点 （二）重力勘探 1.熟悉地球重力场模型 2.了解重力测量野外工作方法 3.熟悉常见岩（矿）石密度 4.掌握重力异常数据处理方法 5.熟悉重力资料解释的基本步骤和方法 （三）磁法勘探 1.熟悉地磁要素及地磁场的解析表示 2.了解磁法勘探野外工作方法 3.熟悉常见岩石磁性特征 4.掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法 （四）电法勘探 1.掌握岩石电阻率的测定方法，熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型 2.了解岩石的自然极化特性，熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用 3.了解岩石的激发极化机理，熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用 4.掌握电磁法的理论基础，熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用（五）放射性和地热勘探 1.熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点 2.了解放射性测量方法原理 3.熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质 4.了解地球热结构特点，掌握大地热流密度的含义和测量方法 （六）地震勘探 —2—