微震监测已经被广泛应用在矿山、隧道等岩土工程灾害分析中, 微震震源参数是进行工程灾害分析的基础; 微震震源谱计算是震源参数计算的核心步骤, 一旦震源谱被确定下来, 大多数震源参数就可以相应地被计算出来. 然而关于岩土工程微震震源谱计算过程和方法的研究还较少, 为此系统梳理了微震震源谱计算的基本步骤与方法, 按数据处理顺序包括微震信号处理与定位、频谱计算、频谱校正和震源谱确定等四个关键步骤. 微震信号处理包括去仪器响应、信号滤波和到时拾取, 综合震源定位结果, 提供了后续计算的基本参数; 频谱计算除了常用的离散傅里叶变换, 还包括延迟窗谱法和多窗谱方法; 频谱校正包括几何扩散、场地效应和衰减, 涉及的因素多且复杂; 震源谱确定过程中需要先确定理论震源谱模型, 再选取目标函数和方法进行拟合. 文中简要分析了这些因素对微震震源谱计算的影响, 并指出了下一步可能的发展方向. 结果可以为震源谱的计算提供参考, 进而为震源参数计算提供基础, 最终为工程微震监测的规范化、标准化以及工程灾害的定量化预警提供理论和技术支撑.

随着非常规油气藏勘探开发的深入, 特别是同时具有孔隙和裂缝储集结构的孔隙-裂缝型储层成为了研究热点.因其地质条件的复杂性, 及地震资料的带限性, 这类储层在纵波地震资料上常常表现出隐蔽性特点, 十分有必要开展孔隙-裂缝储层多波地震响应分析.本文结合Gassmann方程各向异性流体替换理论和Thomsen各向异性参数理论, 开展等效HTI介质岩石物理建模; 使用2.5维交错网格有限差分法, 进行了高效的弹性波动正演模拟; 分析了多种地质条件下的多波AVO和AVAz响应特征和敏感性.模型特征分析表明PP波近偏振幅、PS波远偏振幅对裂缝密度和孔隙度变化更敏感, 可更好地反映两参数的变化; 不同偏移距的振幅随含水饱和度变化特征相似, 在90%附近存在突变现象; PP波AVAz特征表现为振幅幅度近偏强远偏弱, PS波呈相反趋势, 且均呈周期性变化, 可指示裂缝方位; 推导了PS波调谐厚度的定义式, 补齐了多波调谐厚度的特征分析.总结了孔隙-裂缝型储层响应特征对实际资料解释的意义, 为理解复杂孔隙-裂缝储层波动响应特征提供了重要参考, 有助于理解复杂孔隙-裂缝储层实际地震资料现象, 可有效辅助解释方案设计, 提升解释的准确性.

地球物理勘探通过定量处理观测场源数据进行地下目标探测, 在能源勘探、环境监测、工程勘查领域具有广泛应用. 然而, 采用单一数据的地球物理勘探方法在反演过程中存在多解性和分辨率低的问题. 因此, 综合多种地球物理观测数据进行联合反演, 相较于单一反演, 具有更为显著的优势. 电磁勘探和地震勘探是两种基于不同物理机制的地球物理勘探方法, 两种方法在空间分辨率及对目标体的敏感度上各有差异, 二者结合能够显著提高反演结果的可靠性. 电磁与地震联合反演作为电磁与地震数据定量解释的重要技术手段, 能够有效降低单一数据反演的多解性, 提高地层参数的预测精度. 本文首先概述了电磁与地震联合反演的分类及其发展历程, 然后阐述了联合反演方法的原理及应用实例, 最后探讨了联合反演的发展机遇, 并展望了其未来研究方向.

分布式声学传感技术基于光纤中背向瑞利散射光相位对外界声场的线性响应特性，实现对外界振动的分布式感知和采集，该技术目前已广泛应用于地震勘探领域.但传统直光纤具有单一轴向敏感特性，其对垂直入射的地震波敏感性较差，限制了其在地表地震采集中的应用.为解决这一问题，业内提出了一种基于螺旋光纤传感的分布式声学传感技术(HWC-DAS)，该技术通过将光纤螺旋缠绕在易形变的弹性介质上，通过螺旋缠绕的结构改善光纤的轴向指向性，不仅改善了光纤对垂直入射反射波的接收能力，还显著提升了其灵敏度.然而，目前HWC-DAS技术与检波器尚缺乏系统的的对比试验，其对不同频段振动信号的响应特性、灵敏度和信噪比与传统地震检波器之间的差异不明确，相关的实验研究不充分，对HWC-DAS的信号接收评估能力不全面.为验证HWC-DAS的性能，本文开展了垂直振动台试验(对应z分量)和振动感知试验在内的室内对比实验，系统评估了HWC-DAS与传统地震检波器在振动响应、灵敏度和信噪比等方面的表现.振动台振动实验结果表明，HWC-DAS在不同频率范围内表现出于检波器相当的振动响应能力；振动感知试验表明了HWC-DAS相比单点地震检波器具有更高的灵敏度、信噪比的优势.本研究从室内试验的角度验证了HWC-DAS在地震勘探中的有效性和可行性，为其产业化应用提供了基础试验分析.

在自然界及工业界, 海底气体泄漏现象正逐渐吸引公众的广泛关注.这些泄漏既源于人为工程活动, 也包括自然发生的事件.它们已成为海洋环境保护面临的关键挑战之一.为了有效预警这些突发事件并迅速采取措施, 学者们在过去数十年中, 基于多学科理论, 不断提出并研究新的、可靠的海底气体泄漏检测技术.本文深入研究了现有技术, 并从载体检测与海洋环境检测两个维度出发, 系统地整理了当前主要的海底气体泄漏检测技术, 同时深入分析了当前检测技术面临的挑战, 并对未来的发展趋势进行了展望, 旨在为相关领域的研究与实践提供参考和启示.

针对接地导线源瞬变电磁的三维正演问题, 本文讨论了基于频-时变换与背景-异常场分离计算策略的有限元正演方法.该方法以矢量有限元理论为基础, 利用规则六面体网格对模型进行离散, 并采用MUMPS求解器求取各频点的数值解, 最后通过余弦变换数值滤波计算得到三维时域瞬变电磁响应.在此基础上, 利用一维层状模型与公开的三维模型验证了正演算法的可靠性, 并对计算精度进行了评估.验算结果表明, 本文所讨论的长导线源三维瞬变电磁正演计算准确, 能够满足三维反演研究对于计算精度的要求.

地震反演是一种通过地震数据推断地下岩层物性参数(如波阻抗)的关键方法, 在油气勘探与地质研究中具有重要作用.然而, 传统地震反演方法依赖于低频背景模型, 容易受到噪声影响, 且计算效率较低, 难以满足复杂地质条件下的高精度反演需求.近年来, 卷积神经网络(CNN)凭借其强大的非线性建模能力和端到端学习方法, 在地震波阻抗反演中得到广泛应用, 能够有效地将地震数据映射到波阻抗值.然而, 深度CNN网络仍然面临梯度消失、梯度爆炸和过拟合等问题, 影响反演结果的稳定性和精度.为克服这些局限性, 本文提出了一种基于ResUNet的反演方法, 通过在UNet结构中引入残差块, 缓解梯度消失和信息损失问题, 从而提高反演的准确性和稳定性.本文采用正演建模生成合成地震数据, 并利用这些数据训练ResUNet, 随后将地震数据输入训练好的网络, 以获得阻抗反演结果.然而, 智能反演结果在复杂地质特征(如断层)附近可能会出现离散伪影和"尖峰"现象, 影响反演结果的平滑性和连续性.为此, 本文进一步引入平滑技术以优化反演结果, 减少异常, 提高稳定性.通过理论模型测试和实际数据验证, 结果表明, 结合平滑技术的ResUNet能够有效提高地震波阻抗反演的精度和稳定性, 为智能地震反演提供了一种可行的新方法.

在对海底复杂构造区域的成像过程中, 需要利用弹性波动方程来弥补声波逆时偏移成像缺失的转换波信息, 同时对模拟得到的弹性波场进行解耦以避免纵横波的串扰现象.本文基于一阶速度-应力弹性波动方程, 针对海洋环境下的流-固耦合介质, 构建了声-弹耦合矢量分离方程以及其时间域的交错网格有限差分格式; 通过对耦合的纵波与横波进行波场解耦, 并进一步明确了分离前后波场的特征; 最后通过模型试算, 验证本文方法的有效性与准确性, 以及逆时偏移成像结果的可靠性.通过本文提出的声-弹耦合矢量分离方程, 将弹性波场分离为纯纵波场与纯横波场, 可以有效避免传统Helmholtz分解带来的相位偏移、振幅失真及横波极性反转等问题, 得到高精度的逆时偏移成像结果.

碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage)已经成为减少大气中二氧化碳的一种有效方法，但大量的二氧化碳注入地下可能会引起地表发生变形.为了探究二氧化碳注入后注采区的地表变化情况，本文基于45景Sentinel-1A升轨影像，运用SBAS-InSAR技术对国内某CO₂陆地埋存实验区域进行为期两年半形变监测工作，并构建了一种适用于小区域顾及GNSS的大气延迟改正模型.根据结果显示，本文提出的大气改正模型可以有效削减干涉图中的对流层延迟误差.根据InSAR结果显示，在注气过程中地表沿卫星视线方向靠近卫星，即地表发生隆起现象.通过提取注气井附近的形变时间序列，转换到垂直方向与GNSS数据对比，发现在注气之后，地表先隆起，几个月后开始逐渐回落.综合分析来看，结合GNSS与InSAR技术可以观测到该地区地表微小形变信息，GNSS监测站不仅可以用于校正InSAR干涉图中的大气延迟误差，还可以用于验证InSAR监测结果.

浅层地质勘探中钻探和物探是两种不同的技术手段，其在地质地球物理数据获取中发挥着不同作用.随着现代科学技术不断发展，绿色智能精准勘探是方向，将钻探和物探技术进行一体化融合可实现一次成孔即可获取岩土层结构及物理性质等多种信息参数，能够为构建透明地质模型及地下空间信息精细判识提供基础.文章结合钻探物探一体化技术与装备研发现状，构思浅层智能型钻探物探一体化技术与装备未来发展趋势.认为当前正是传统勘探向绿色智能化勘探转型的重要时期，结合人工智能、大数据、智能传输等技术一体化推进，改进传统钻探工艺，可有效发挥钻探物探共融技术优势，提升对浅层地质条件的自动智能探查水平，为地质灾害防控、复杂条件工程勘探及施工提供新技术支撑，其技术研发及工程实践意义重大.此外文章结合随钻探测方法、技术、装备及工程实践所提出的思考和认识可为未来精细智能地质勘探发展提供参考.