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2014年中国地球科学联合学术年会——专题61：深部探测技术与实验——地壳精细结构探测

作者：王刚魏文博叶高峰金胜景建恩张乐天中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室地质过程与矿产资源国家重点实验室

受地貌起伏及地球浅表地层不均匀性影响,大地电磁数据二维反演结果不能准确得到地下导电性结构,本文应用数值域OCCAM(REBOCC)三维反演方法,对"深部探测技术与实验研究专项(SINOPROBE)"在西藏布设的MT阵列式观测网数据进行处理...

受地貌起伏及地球浅表地层不均匀性影响,大地电磁数据二维反演结果不能准确得到地下导电性结构,本文应用数值域OCCAM(REBOCC)三维反演方法,对"深部探测技术与实验研究专项(SINOPROBE)"在西藏布设的MT阵列式观测网数据进行处理,数据分布范围是79°E8°E,28°N5°N。由于宽频数据采集时间的限制以及部分长周期数据采集质量不佳,针对大于400Km深度的导电性结构,分别采用带约束与不带约束的初始模型进行反演,结果表明带约束反演的导电性模型质量更好,二者获得的导

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双侧向测井有限元正演算法的GPU并行实现

双侧向测井有限元正演算法的GPU并行实现

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2014年中国地球科学联合学术年会——专题20：岩石物理与非常规油气勘探开发

作者：苏俊尚景涛邹长春中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室和地质过程与矿产资源国家重点实验室

双侧向测井是油气勘探中的重要的电阻率测井方法之一,它利用屏蔽电极对发射电流进行聚焦,所以具有较大的径向探测深度和较好的垂向分辨率。由于该仪器结构复杂,所以即使对于简单的地层模型一般也没有解析解。为了更好的认识不同地层模... 详细信息

双侧向测井是油气勘探中的重要的电阻率测井方法之一,它利用屏蔽电极对发射电流进行聚焦,所以具有较大的径向探测深度和较好的垂向分辨率。由于该仪器结构复杂,所以即使对于简单的地层模型一般也没有解析解。为了更好的认识不同地层模型的响应特征,人们利用许多数值算法进行双侧向的正演模拟,例如:有限差分法、有限元法、边界元法等等。有限元法由于具有易处理复杂边界条件,容易提高计算精度,对求解区域剖分较为灵活等优点,在

关键词：有限元正演双侧向测井 GPU 并行实现

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中国大陆岩石圈变形研究—基于MT标准网数据的电阻率各向异性提供的证据

中国大陆岩石圈变形研究—基于MT标准网数据的电阻率各向异性提供...

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2014年中国地球科学联合学术年会——专题61：深部探测技术与实验——地壳精细结构探测

作者：尹曜田魏文博金胜叶高峰景建恩董浩张乐天地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院地质过程与矿产资源国家重点实验室

地震学和电磁学对各向异性的研究,可以为岩石圈纹理的研究提供重要的数据支撑并且为地球动力学模型提供较为可靠的约束。岩石圈电阻率各向异性一般是由剪切变形造成的岩石纹理的定向排列造成的(例如,岩石裂隙或者面理)。而地震各向异性... 详细信息

地震学和电磁学对各向异性的研究,可以为岩石圈纹理的研究提供重要的数据支撑并且为地球动力学模型提供较为可靠的约束。岩石圈电阻率各向异性一般是由剪切变形造成的岩石纹理的定向排列造成的(例如,岩石裂隙或者面理)。而地震各向异性一般被认为是由地幔物质(如橄榄岩)的晶格优势排列方向(LPO)造成的(Ji et al.,1996)。地震与电阻率各向异性之间的联系十分引人注意。本文的研究利用SinoProbe项目中的MT标准网数据对整个华北和西藏地区下方岩石圈的电阻率各向异性结构进行研

关键词：大陆岩石圈标准网电阻率各向异性变形研究

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华北克拉通西部地壳与上地幔三维电性结构特征

华北克拉通西部地壳与上地幔三维电性结构特征

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2014年中国地球科学联合学术年会——专题61：深部探测技术与实验——地壳精细结构探测

作者：董浩魏文博叶高峰金胜景建恩张乐天谢成良尹曜田地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院地质过程与矿产资源国家重点实验室

华北克拉通的主体形成于太古代至元古代,是世界上最古老的克拉通构造之一,其构造格局复杂,其早期演化经历了太古代时期的克拉通化、古元古代时期陆块拼贴与聚合和中新元古代时期的裂陷;显生宙不同时期又经历了多阶段改造甚至破坏。大体... 详细信息

华北克拉通的主体形成于太古代至元古代,是世界上最古老的克拉通构造之一,其构造格局复杂,其早期演化经历了太古代时期的克拉通化、古元古代时期陆块拼贴与聚合和中新元古代时期的裂陷;显生宙不同时期又经历了多阶段改造甚至破坏。大体可以分为东部,西部及它们之间的泛华北造山带三个主要块体。该地区的地质构造研究,对揭示古老克拉通演化与破坏过程具有十分重要的意义。近年来,利用人工反射和折射地震剖面、宽频地震层析成像和接收函数成像等方法,在本区域进行了许多研究工作,取得了大量波速资料。而相比之下,关于该地区的电性结构研究工作相对较少,虽然近年来已经有一定数量的电性剖面资料的积累,但其剖面覆盖区域较为分散,难以得到区域内电性结构的整体认识。大地电磁测深(MT)方法具有对地下高导构造反映敏感的特点,因此利用其深部探测结果,容易发现地壳和上地幔中存在的局部熔融体、热流体、含盐水溶液和石墨化异常等高导电性结构。为探讨大陆深部的动力学过程和动力学机制提供重要的依据。本项研究选取SINOPROBE-01项目于2009-2011年在华北地区采集的大地电磁测深标准网数据,采用远参考robust估算方法进行资料处理,并使用三维大地电磁反演方法对研究区域的岩石圈电性结构进行了建模和研究,首次获得华北克拉通西部地壳与上地幔的三维电导率模型。得到的模型显示,华北地区的东部和西部的导电性结构有着显著差异。一般认为,华北克拉通的西部未受到中生代以来的"克拉通破坏"事件影响,保留有较为完整的"岩石圈根",其地温梯度不高,具有较高的地震波速和具有较高的电阻率;然而,与这一认识相反的,电性结构模型显示,在华北西部地区,尤其是鄂尔多斯地块北部的内蒙古缝合带/孔兹岩带的中下地壳及上地幔存在着大范围分布的"蘑菇状"高导构造,而与之相对的,其南部地区则存在着相对高阻电性结构,其低阻层埋深在150km以上,表现为稳定的克拉通岩石圈。这一现象可能是由太平洋板块俯冲的对流作用或印度/青藏碰撞的远场效应,造成来自软流圈的热物质上涌,而物质在上升的过程中遇到了古老而稳定的华北克拉通西部板块,无法上升,因此不得不沿着相对薄弱的元古代拼合的鄂尔多斯-阴山的古老缝合带,即内蒙古缝合带/孔兹岩带上升,从而可能使得阴山-鄂尔多斯古缝合带发生了"活化",导致河套地区的局部岩石圈发生了部分改造或破坏,引起了LAB上隆至约90km;从而进一步造成了河套断陷在中新世至上新世的扩张以及鄂尔多斯北部(伊蒙隆起)在新生代的上升事件。因此,与之前的认识不同,中生代晚期的华北克拉通破坏事件很可能已经对华北克拉通西部板块的北缘岩石圈产生了部分改造作用,与保留了较为完整的岩石圈根的南部地区形成了鲜明对比。

关键词： SINOPROBE 大地电磁测深岩石圈

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双侧向测井有限元正演算法的GPU并行实现

双侧向测井有限元正演算法的GPU并行实现

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2014年中国地球科学联合学术年会

作者：苏俊尚景涛邹长春中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京 100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室和地质过程与矿产资源国家重点实验室北京 100083

本文根据非常规油气中的页岩气储层的地质与物性特点，建立了页岩储层的地层模型;对双侧向有限元正演算法进行了深入研究，发现其中求解线性方程组的共辘梯度算法比较耗时，因为它涉及大型矩阵与矩阵、矩阵与向量相乘，并且也发现大型... 详细信息

本文根据非常规油气中的页岩气储层的地质与物性特点，建立了页岩储层的地层模型;对双侧向有限元正演算法进行了深入研究，发现其中求解线性方程组的共辘梯度算法比较耗时，因为它涉及大型矩阵与矩阵、矩阵与向量相乘，并且也发现大型稀疏矩阵的存储是很耗费资源的。利用压缩稀疏行CCSR存储技术对大型稀疏矩阵进行存储;根据矩阵相乘的特点，对其进行GPU并行优化，实现了求解线性方程组的并行共辘梯度算法;与串行算法进行对比，发现随着迭代次数的增多，串行算法所需的时间急剧增加，而并行算法所需时间增长的并不快，迭代十次以上，并行算法至少比串行算法节约50％的时间。

关键词：页岩气储层地层模型双侧向测井正演算法有限元法图形加速器

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地球扁率在地质历史上的变化下限

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地球物理学报 2013年第3期56卷 842-847页

作者：王君恒李新均张煜颖王晓滨王静远地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 密西根大学安娜堡美国48109

为研究地球形状的长期变化,将地球假设为弹性椭球体,根据弹性动力学理论导出地球的扁率下限公式,扁率与地球的平均密度ρ、引力加速度g、自转角速度ω、平均半径R、弹性模量E、泊松比v相关.将新星云假说下地质历史时期半径、质量和角速... 详细信息

为研究地球形状的长期变化,将地球假设为弹性椭球体,根据弹性动力学理论导出地球的扁率下限公式,扁率与地球的平均密度ρ、引力加速度g、自转角速度ω、平均半径R、弹性模量E、泊松比v相关.将新星云假说下地质历史时期半径、质量和角速度变化值代入公式计算出各地质历史时期地球扁率值,作为地球扁率变化值的下限值.地球的扁率自地球形成以来总体变化趋势是在减小.

关键词：地球扁率下限平均密度引力加速度自转角速度平均半径

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西藏高原中南部岩石圈导电性结构与震源深度对应关系研究

西藏高原中南部岩石圈导电性结构与震源深度对应关系研究

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2014年中国地球科学联合学术年会

作者：王刚魏文博叶高峰金胜景建恩张乐天中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京 100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京 100083 地质过程与矿产资源国家重点实验室北京 100083

受地貌起伏及地球浅表地层不均匀性影响,大地电磁数据二维反演结果不能准确得到地下导电性结构,本文应用数值域OCCAM(REBOCC)三维反演方法,对"深部探测技术与实验研究专项(SINOPROBE)"在西藏布设的MT 阵列式观测网数据进行处... 详细信息

受地貌起伏及地球浅表地层不均匀性影响,大地电磁数据二维反演结果不能准确得到地下导电性结构,本文应用数值域OCCAM(REBOCC)三维反演方法,对"深部探测技术与实验研究专项(SINOPROBE)"在西藏布设的MT 阵列式观测网数据进行处理,数据分布范围是79°E～98°E,28°N～35°N.由于宽频数据采集时间的限制以及部分长周期数据采集质量不佳,针对大于400Km深度的导电性结构,分别采用带约束与不带约束的初始模型进行反演,结果表明带约束反演的导电性模型质量更好,二者获得的导电性模型相对二维反演结果较为合理,符合西藏高原区域壳、幔电性结构垂向分层,横向分块,东西分区的特点.将最近十年羌塘地块、冈底斯地块、特提斯喜马拉雅地块内震源位置叠合在区域导电性模型中,从导电性结构角度探讨了壳内地震产生机制,发现其与电性界面存在良好的对应关系,这也反证了导电性模型的正确性.结合其它地球物理探测、地质、构造的研究成果,GPS速度场分布特征和震源深度信息,分析了各区块内南北向裂谷与高原隆升变形的关系以及新生代西藏高原中南部的构造变形格架.

关键词：岩石圈导电性结构震源深度三维反演

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勘查天然气水合物资源的海洋可控源电磁发射系统

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地球物理学报 2013年第11期56卷 3708-3717页

作者：王猛张汉泉伍忠良盛堰罗贤虎景建恩陈凯中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京100083 广州海洋地质调查局广州510075

海洋可控源电磁探测(MCSEM)是勘查天然气水合物资源的有效方法之一.海洋可控源电磁发射系统是实现MCSEM的重要硬件组成部分.本文以天然气水合物在海底的一维地电模型为例,研究电偶源发射频率、发射偶极侧向漂移、源偶极矩大小对电场响... 详细信息

海洋可控源电磁探测(MCSEM)是勘查天然气水合物资源的有效方法之一.海洋可控源电磁发射系统是实现MCSEM的重要硬件组成部分.本文以天然气水合物在海底的一维地电模型为例,研究电偶源发射频率、发射偶极侧向漂移、源偶极矩大小对电场响应的影响,进而指导发射系统研制.该系统包括:甲板升压控制单元,可将船载大功率电能升为高压并通过万米光电复合缆输送至海底的发射机;水下变压器,可将深拖缆中的大功率高压转换为低压;拖曳式大功率电磁发射机,其内部的控制电路硬件和嵌入式驱动软件可将水下变压器输出的电能逆变为大功率矩形脉冲,并通过发射偶极将脉冲发送至海水介质中;借助水动力学设计的发射机拖体,用于装载发射系统水下部件和保持拖曳过程中的平衡与稳定;甲板端上位机监控单元,利用万米光电复合缆中的光纤实现船上计算机与海底发射机的远程数据通信.2012年5月和2013年5月海洋试验的结果均表明,所研制的发射系统可作为天然气水合物资源勘探的有效激励场源.

关键词：海洋可控源电磁法发射系统电路硬件驱动软件海洋试验

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深水大地电磁数据采集的若干理论要点与仪器技术

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地球物理学报 2013年第11期56卷 3610-3618页

作者：邓明魏文博盛堰景建恩何水原罗贤虎史心语中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京100083 广州海洋地质调查局广州510075

深水环境下进行大地电磁数据采集，信号幅值微弱，高频分量被严重衰减；仪器承载的环境压力巨大，且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素；海上作业情况复杂多变，带给设备投放与回收诸多困难．针对这螳特殊问题，从理论上分析了大地电磁... 详细信息

深水环境下进行大地电磁数据采集，信号幅值微弱，高频分量被严重衰减；仪器承载的环境压力巨大，且伴随底流推曳、淤泥吸附等不利因素；海上作业情况复杂多变，带给设备投放与回收诸多困难．针对这螳特殊问题，从理论上分析了大地电磁场在海水及其以下层状介质中的传播规律，计算了电场与磁场随不同水深的衰变比值，研讨了与仪器上浮速度相关的物理因素；从技术上阐述海底大地电磁仪的工作原理，包括信号传感器、数据采集器、声控释放单元以及机械组装部件等等．整套仪器信号分辨率达到nV级，频带宽度为10～0．3×10^3Hz，最大工作水深4000m．该仪器搭载“海洋六号”科学考察船，在我国南海中沙群岛海域进行了国内首次深水环境下的大地电磁数据采集试验．结果显示，所研发的仪器性能指标吻合先前的理论推算值，达到设计要求．我国的海底大地电磁探测技术已完全享有自主的知识产权．

关键词：深水大地电磁场海底大地电磁仪数据采集海洋试验

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海底可控源电磁接收机的姿态记录装置

海底可控源电磁接收机的姿态记录装置

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中国地球物理学会地球物理技术委员会第六届学术会议——地球物理新技术研讨会

作者：汪海峰邓明伍忠良陈凯王猛地球物理与信息技术学院中国地质大学(北京) 北京 100083 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室北京100083 广州海洋地质调查局广州510760

用于观测海洋可控源电磁信号的海底可控源电磁接收机,由于投放过程的随机性,需要借助专门的姿态模块对接收机位于海底工作过程中所处的方位角、俯仰角、横滚角进行测量.受底流影响,接收机可能在海底发生位移,因此有必要连续观测其三轴... 详细信息

用于观测海洋可控源电磁信号的海底可控源电磁接收机,由于投放过程的随机性,需要借助专门的姿态模块对接收机位于海底工作过程中所处的方位角、俯仰角、横滚角进行测量.受底流影响,接收机可能在海底发生位移,因此有必要连续观测其三轴姿态信息.该姿态记录装置由水下单元和甲板单元组成,其中甲板单元为水下单元提供时间服务.水下单元硬件由压力舱、锂电池组、姿态记录电路、水密接插件组成;甲板单元由密封盒、水密电缆、时间服务电路组成.水下单元重点解决了高精度三轴姿态观测、低功耗、大容量存储等技术难题.姿态记录装置用户显控软件用于数据传输、显示、回放、成图、格式转换等功能.该装置典型技术为观测误差：±2.,连续工作时间：7day,存储空间：64MB,用户接口：USB2.0,工作水深：2000m,水中重量：100g.2013年进行的海洋试验验证了该装置的有效性及先进性.

关键词：海洋可控源电磁方法海底可控源电磁接收机姿态记录装置

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