基于频率-贝塞尔变换方法的城市浅层勘探研究

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作者 王顺 廖武林 +2 位作者 李井冈 张丽芬 周紫岩 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第3期273-278,共6页

在同一场地分别采用T型、直线型、正五边型和螺旋型4种不同观测台阵进行微动探测对比实验,分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对频率-贝塞尔(F-J)频散能量成像质量的影响。结果表明,对于相同时间长度的观测,增加互... 在同一场地分别采用T型、直线型、正五边型和螺旋型4种不同观测台阵进行微动探测对比实验,分析互相关分段时间窗口长度、观测台阵几何形状及其展布对频率-贝塞尔(F-J)频散能量成像质量的影响。结果表明,对于相同时间长度的观测,增加互相关分段时间窗口长度能有效区分基阶和高阶频散曲线,但会减少叠加次数,降低频散谱分辨率;F-J方法对观测台阵排列无特别要求,随机分布、线性排列等均适用,在台阵口径相同的情况下,拥有更多台间距组合的观测台阵的频散成像质量和分辨率会更高;F-J方法对观测台阵的展布范围有一定要求,当展布范围过小时,F-J方法频散成像质量较差,无法分离高阶频散曲线。 展开更多

关键词 微动 基阶面波 高阶面波 频率-贝塞尔变换方法(F-J) 台阵观测

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基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

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作者 周桂理 罗松 姚华建 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1037-1052,共16页

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构... 郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(<10 km)变形特征,评估该区域发生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征:在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_(SH)<V_(SV)),这可能主要源于潍坊段垂向断裂结构的控制作用;5~7.5 km,径向各向异性为正(V_(SH)>V_(SV)),这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km,四个区域径向各向异性结构各有不同,但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用,也受到水平沉积结构的影响,导致径向各向异性结构较为复杂. 展开更多

关键词 改进的多分量频率-贝塞尔变换法 径向各向异性 郯庐断裂带 沂沭断裂带 背景噪声

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背景噪声频率-贝塞尔变换法研究厦门岛浅层S波速度结构

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作者 李海艳 陈晓非 +4 位作者 陈举庆 蔡辉腾 刘琦 冯旭平 张功恒 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2654-2667,共14页

为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵... 为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵下方一维S波速度结构,并通过插值得到厦门岛4 km以内的三维S波速度模型.结果表明,整体上厦门岛S波速度随深度增加呈现递增趋势,在近地表处的横向不均匀性显著.0~1 km深度的S波速度大体上呈现“北高南低”的特征,与岩性分布有较好的对应关系.随着深度的递增,高低速特征分布逐渐呈现为连续性较好,近北东向展布的条带状.结合前人研究结果,本文推测这一现象与厦门岛岩层在不同时期受到挤压和拉张作用形成的褶皱和断裂相关,反映了厦门岛所经历的多次构造变动和岩浆侵入事件.垂向剖面的速度差明显区与研究区断裂带位置具有一定的对应关系.研究结果可为厦门岛的构造演化研究和地质灾害评估提供新的科学依据. 展开更多

关键词 背景噪声成像 频率-贝塞尔变换法 厦门岛 浅层S波速度结构

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频率-贝塞尔变换方法在巢湖滩涂浅层勘探上的应用 被引量：2

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作者 戴文杰 潘磊 +2 位作者 王建楠 杨振涛 陈晓非 《物探化探计算技术》 CAS 2021年第3期290-295,共6页

目前常用的基于背景噪声的面波方法反演地下速度结构,存在频率范围较低,对浅部不够敏感,无法有效提取高阶面波频散曲线的缺点。研究表明,高阶面波包含丰富的地下介质结构信息,在反演时加入高阶提供更多的约束,可降低反演非唯一性,提高... 目前常用的基于背景噪声的面波方法反演地下速度结构,存在频率范围较低,对浅部不够敏感,无法有效提取高阶面波频散曲线的缺点。研究表明,高阶面波包含丰富的地下介质结构信息,在反演时加入高阶提供更多的约束,可降低反演非唯一性,提高反演结果准确性。这里用频率-贝塞尔变换方法对从安徽巢湖滩涂采集到的背景噪声数据进行处理,并使用拟牛顿法进行反演。对比了只用基阶频散信息和基阶、1阶频散曲线联合反演两种情况,结果表明,在结合了1阶频散信息后,得到了更为准确的浅部速度结构,说明频率-贝塞尔变换方法在浅层勘探中的应用是行之有效的。 展开更多

关键词 背景噪声 高阶面波 频率-贝塞尔变换 频散曲线 联合反演

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基于频率-贝塞尔变换法的关东盆地S波速度成像 被引量：11

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作者 吴华礼 陈晓非 潘磊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3400-3407,共8页

将一种新的方法--频率-贝塞尔变换法(F-Jmethod)应用于日本NIED在关东盆地布设的MeSO-net台网的背景噪声数据中,证明频率-贝塞尔变换法可以有效地从背景噪声中提取高阶频散曲线.利用提取的基阶和高阶频散曲线反演关东盆地区域的沉积层... 将一种新的方法--频率-贝塞尔变换法(F-Jmethod)应用于日本NIED在关东盆地布设的MeSO-net台网的背景噪声数据中,证明频率-贝塞尔变换法可以有效地从背景噪声中提取高阶频散曲线.利用提取的基阶和高阶频散曲线反演关东盆地区域的沉积层和地震基岩层的S波速度结构,并将我们反演得到的S波速度结构与Koketsu等提出的日本综合速度结构模型进行对比讨论.我们的例子证明,在基阶面波的基础上,高阶面波能减少在反演中的非唯一性,得到更为准确的S波速度结构. 展开更多

关键词 频率-贝塞尔变换 高阶面波 背景噪声 关东盆地 S波速度结构

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强台风激发多阶面波信号的频率-贝塞尔变换成像研究

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作者 冯旭平 夏英杰 陈晓非 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2024年第11期3472-3483,共12页

近年来,频率-贝塞尔(Frequency-Bessel,F-J)变换台阵技术在多阶面波成像领域取得了显著进展,对地壳及上地幔剪切波速度(V_(S))模型提供了精确的约束.目前,F-J技术主要集中在利用噪声互相关提取台站间传播的面波信号.值得注意的是,尽管... 近年来,频率-贝塞尔(Frequency-Bessel,F-J)变换台阵技术在多阶面波成像领域取得了显著进展,对地壳及上地幔剪切波速度(V_(S))模型提供了精确的约束.目前,F-J技术主要集中在利用噪声互相关提取台站间传播的面波信号.值得注意的是,尽管强台风能产生丰富的面波信号,如何利用这些面波信号来精准成像地下结构一直是学界关注的研究课题.本文旨在探讨利用强台风激发的地脉动进行F-J技术成像的潜在可行性与应用前景.通过分析在强台风期间蒙古国境内的宽频带台阵记录的地脉动数据,本文观测到清晰的多阶面波信号,其激发源方位与台风轨迹高度一致,证明这些多阶面波信号主要由强台风激发;运用F-J技术成功地提取了多阶频散曲线,并反演了台阵下方VS结构;此外,还从该台阵两年期间的噪声记录中提取了多阶频散曲线,用来反演VS结构;通过对比强台风期间和两年噪声数据获得的0~140km深度范围内的VS模型,发现两者之间的差异极小.因此,本研究揭示了强台风产生的地脉动在精确探测地壳及上地幔VS结构方面所具有的潜在价值. 展开更多

关键词 多阶面波成像 强台风地脉动 频率-贝塞尔变换 背景噪声互相关 地壳及上地幔波速结构

原文传递

基于频率-贝塞尔变换法的浅地表三维S波速度成像 被引量：4

7

作者 陈春林 刘四新 +1 位作者 师伟 代郑 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2023年第3期1317-1327,共11页

100 m以内浅地表的高精度勘探对城市发展具有重要意义,近年来利用环境噪声研究浅地表横波速度结构的被动源面波勘探方法得到快速发展.为探讨频率-贝塞尔变换法在浅地表勘探中的应用效果,本文将频率-贝塞尔变换法应用到杭州东部某地区布... 100 m以内浅地表的高精度勘探对城市发展具有重要意义,近年来利用环境噪声研究浅地表横波速度结构的被动源面波勘探方法得到快速发展.为探讨频率-贝塞尔变换法在浅地表勘探中的应用效果,本文将频率-贝塞尔变换法应用到杭州东部某地区布设的小尺度密集台网的环境噪声数据中,有效地从环境噪声中提取了基阶和高阶面波频散曲线.利用提取的各阶频散曲线联合反演了该地区浅地表的横波速度结构,并将反演结果与Chen的Maps法、层析成像结果和测井数据进行对比.结果表明:频率-贝塞尔变换法较于Maps法具有更高的水平和垂直分辨率;在反演横波速度结构时,加入高阶面波频散曲线能够加强深部的约束效果,使深部的反演结果更接近测井值;其在小尺度的浅地表勘探中也具有较好的应用效果.研究为浅地表高精度被动源面波勘探方法的选择和频率-贝塞尔变换法在小尺度地区的应用提供了指导. 展开更多

关键词 频率-贝塞尔变换 环境噪声 高阶面波 S波速度结构

原文传递

基于MF-J变换的DAS观测高阶面波提取和浅地表结构成像 被引量：9

8

作者 雷宇航 尹扶 +2 位作者 洪鹤庭 李娱兰 王宝善 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4280-4291,共12页

分布式声波传感(DAS)技术可以将现有城市通信光缆转化为密集宽频带地震观测系统,利用城市通信光缆进行主/被动源面波成像为城市浅地表结构成像和地下空间探测提供了新手段,具有广阔的应用前景.近年来大量研究表明,充分利用高阶面波信息... 分布式声波传感(DAS)技术可以将现有城市通信光缆转化为密集宽频带地震观测系统,利用城市通信光缆进行主/被动源面波成像为城市浅地表结构成像和地下空间探测提供了新手段,具有广阔的应用前景.近年来大量研究表明,充分利用高阶面波信息能显著提升面波结构成像效果.为探索DAS记录中的高阶面波提取和利用的可行性,本文推导了适用于DAS系统地震记录提取多模式面波频散曲线的MF-J变换公式,并成功应用于白家疃光纤实验的主动源观测数据,提取了多模式频散曲线并反演构建了研究区高分辨、高精度的横波速度结构剖面.研究结果表明,MF-J方法能有效地从DAS主动源记录中提取多模态频散曲线,并能去除传统MF-J方法中的交叉假频现象;基于多模式面波频散曲线反演的速度结构分辨率和置信度都明显优于只用基阶模态的反演.本文的研究结果揭示了利用城市通信光缆实现低成本高分辨率地下结构探测的可能性. 展开更多

关键词 分布式声波传感技术 频率-贝塞尔变换 浅地表地下结构 高阶面波

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多尺度阵列嵌套组合反演宾川气枪源区横波速度结构 被引量：5

9

作者 孙楠 潘磊 +3 位作者 王伟涛 叶泵 王彬 陈晓非 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期4012-4021,共10页

本文基于多尺度阵列嵌套组合的方式,利用频率-贝塞尔变换法(Frequency-Bessel,F-J方法)提取背景噪声面波频散信息,通过多个阵列融合的频散曲线反演得到宾川气枪发射台周边不同深度的横波速度结构.结果显示:浅层一阶面波频散信息的加入,... 本文基于多尺度阵列嵌套组合的方式,利用频率-贝塞尔变换法(Frequency-Bessel,F-J方法)提取背景噪声面波频散信息,通过多个阵列融合的频散曲线反演得到宾川气枪发射台周边不同深度的横波速度结构.结果显示:浅层一阶面波频散信息的加入,使得基阶反演结果更加收敛,反演深度加深到8 km;深度在8 km以下的结构的研究利用多尺度阵列(密集台阵—宾川气枪台网—云南区域地震台网)嵌套组合的方式,面波基阶低频信息从0.55 Hz拓宽到0.008 Hz,使横波速度结构的反演深度显著增加,同时对反演过程提供约束,使得70 km深度以上的横波速度更收敛.由此本文所得的横波速度结构为该区地下结构的探测提供基础,多尺度阵列嵌套组合频散谱的研究方式也为以后区域结构的研究提供一种新的方法和思路. 展开更多

关键词 频率-贝塞尔变换法 背景噪声 面波频散 多尺度阵列嵌套组合 横波速度

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城市微动高阶面波在浅层勘探中的应用：以苏州河地区为例 被引量：33

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作者 李雪燕 陈晓非 +2 位作者 杨振涛 王冰 杨博 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期247-255,共9页

频率-贝塞尔变换方法(Frequency-Bessel Transform method,简称F-J方法)是一种分析微动信号的新方法,由于该方法采用频率矢量波数变换处理水平层状各向同性弹性模型中时空平稳随机分布的微动信号,所以从理论上可以提取出清晰的瑞利波基... 频率-贝塞尔变换方法(Frequency-Bessel Transform method,简称F-J方法)是一种分析微动信号的新方法,由于该方法采用频率矢量波数变换处理水平层状各向同性弹性模型中时空平稳随机分布的微动信号,所以从理论上可以提取出清晰的瑞利波基阶和高阶模态频散曲线,但是目前还没有相关的野外实验对此进行研究和应用.本文首先采用该方法对上海市苏州河地区采集的城市微动信号进行处理获得了频率-相速度谱,然后提取了多模态瑞利波频散曲线,最后通过粒子群算法对频散曲线进行联合反演,得到了浅地表0~70 m深度范围的S波速度结构,并且利用钻孔数据对反演的速度结构进行了验证.另外,本文还通过对比F-J方法和传统的SPAC(SPatial AutoCorrelation method)方法分别提取的频散曲线,展示了F-J方法在处理城市微动信号方面的优势.本文研究结果表明:(1)F-J方法可以从少量台站(21个台站)短时记录(1小时)的微动信号垂直分量中提取出清晰的基阶和高阶模态瑞利波频散曲线;(2)F-J方法提取的高阶模态频散曲线比传统SPAC方法提取的更加清晰,高频部分(>13 Hz)优势更为明显;(3)联合基阶和高阶模态频散曲线反演的浅地表速度结构更加精确,可以分辨出第四系沉积层中物性相差较小的速度界面和低速异常,在城市浅地表精细结构成像方面具有较好的应用前景. 展开更多

关键词 城市微动信号 瑞利面波 频率-贝塞尔变换方法(F-J) 高阶频散曲线

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基于背景噪声面波成像法研究土耳其中部岩石圈速度结构

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作者 王鹏 冯旭平 +2 位作者 张功恒 潘磊 陈晓非 《地震学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期609-627,共19页

土耳其东部是由碰撞引起的挤压变形区域,而西部为俯冲引起的爱琴海伸展变形区域,土耳其中部作为两者之间的过渡拥有很复杂的地质情况,尤其是具有火山活动和长远的俯冲、大陆碰撞等构造历史,因此获得此区域岩石圈可靠的速度结构对认识俯... 土耳其东部是由碰撞引起的挤压变形区域,而西部为俯冲引起的爱琴海伸展变形区域,土耳其中部作为两者之间的过渡拥有很复杂的地质情况,尤其是具有火山活动和长远的俯冲、大陆碰撞等构造历史,因此获得此区域岩石圈可靠的速度结构对认识俯冲末期的板块状态、岩浆活动等现象意义重大。为了更好地了解此区域的岩石圈速度结构,本研究使用了(31°E—38.8°E,34.5°N—42.0°N)范围内172个台站的背景噪声数据,通过互相关方法获得经验格林函数;之后利用频率-贝塞尔变换法得到了5—80 s周期范围内的基阶瑞雷波频散曲线,并在个别区域获得了高阶模式频散曲线;最后利用基于Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法校正的拟牛顿迭代反演方法得到地表至124 km深的三维剪切波速度结构。结果表明:土耳其中部的速度横向变化剧烈(最大变化可达400 m/s),且与地质边界和缝合带区域密切相关,中安纳托利亚火山区及部分金牛座山脉东部的速度在0—100 km深度均小于4.3 km/s,因此推测此区域不存在岩石圈地幔;从塞浦路斯海沟开始俯冲的非洲大洋岩石圈,以近垂直俯冲在金牛座山脉中部下方,表现为明显的高速特征;土耳其中部在70—100 km深度广泛存在与上升软流圈物质相关的低速带,因此大部分研究区域的岩石圈波速小于全球平均剪切波速度,并且此区域岩石圈整体较薄、厚度多变。此外,本研究还发现在金牛座山脉中部和东部约13—23 km深度存在一个明显的低速带,推测可能与地块破裂导致的地层部分熔融有关。 展开更多

关键词 背景噪声成像 土耳其中部 频率-贝塞尔变换法 剪切波速度结构

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