本發(fā)明涉及固體地球物理研究領(lǐng)域，用于地球構(gòu)造研究以及沉積盆地基底深度測(cè)定，具體涉及一種沉積地層時(shí)間厚度的測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
：沉積地層的時(shí)間厚度是指地震波從地表垂直向下傳播到沉積層底界面再向上傳播回到地表的時(shí)間，該時(shí)間可用于刻畫沉積地層相對(duì)厚度和盆地基底埋深。根據(jù)地球板塊構(gòu)造理論，地球由地殼、地幔與地核構(gòu)成。地殼的性質(zhì)與厚度等屬性與天然地震等地質(zhì)災(zāi)害密切相關(guān)，其上的沉積盆地則與礦產(chǎn)資源的富集關(guān)系密切。無(wú)論是在地球的殼幔構(gòu)造研究中，還是在沉積盆地演化與礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中，沉積盆地基底深度與沉積地層厚度都是非常重要的物理量。目前常用的沉積盆地基底測(cè)量方法主要是鉆探法、重力勘探法以及大地電磁測(cè)深。其中，鉆探法不僅費(fèi)用昂貴，而且只能提供一點(diǎn)的地層信息；重力勘探法與大地電磁測(cè)深法采用位場(chǎng)向下延拓的方法，其精度受到了勘探深度的影響。此外，油氣勘探中的人工地震方法也可以用來(lái)進(jìn)行沉積地層的研究，能夠獲得地下圖像，但同樣需要高費(fèi)用，且不能保證獲得基底反射。因此，亟待提供一種用于測(cè)量沉積地層時(shí)間厚度的新方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種利用接收函數(shù)周期性測(cè)量沉積地層時(shí)間厚度的方法，該方法利用天然地震中震級(jí)4.0以上的遠(yuǎn)震信號(hào)，通過分析其中地震波在沉積地層中多次反射的周期來(lái)測(cè)定沉積地層的時(shí)間厚度。其技術(shù)解決方案包括：一種測(cè)量沉積地層時(shí)間厚度的方法，依次包括以下步驟：a、選擇地震臺(tái)站接收到的震級(jí)大于四級(jí)以上、震中距為30°到100°的三分量地震數(shù)據(jù)垂直分量Z、徑向分量r和切向分量t，將滿足條件的地震事件選出來(lái)，設(shè)選出來(lái)的地震事件為i，i＝1,2,3...M；b、分別計(jì)算每個(gè)地震事件垂直分量Z、徑向分量r和切向分量t的歸一化自相關(guān)函數(shù)和并分別檢測(cè)每個(gè)自相關(guān)函數(shù)的周期性，得到三個(gè)周期值分別記為Tz、Tr、Tt；c、檢測(cè)每個(gè)地震事件i是否具有周期性；d、將檢測(cè)得到的具有周期性的地震事件總數(shù)設(shè)為K，則沉積地層時(shí)間厚度T即為：作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，步驟b中，自相關(guān)函數(shù)的周期性的檢測(cè)方法為：在自相關(guān)函數(shù)上選擇前四個(gè)極值點(diǎn)，各自對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲為τj,j＝1...4，對(duì)應(yīng)的自相關(guān)函數(shù)數(shù)值為aj,j＝1...4，其中根據(jù)歸一化自相關(guān)函數(shù)的特征有τ1＝0，a1＝1；用下面的準(zhǔn)則來(lái)判定自相關(guān)函數(shù)的周期性：若τ2+τ4-2τ3|≤2△，其中△為采樣間隔，a2＜0,a3>0,a4＜0，且則自相關(guān)函數(shù)的周期為否則該自相關(guān)函數(shù)沒有周期性，并令T＝0。作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案，步驟c中，判定每個(gè)地震事件i的周期性是否為接收臺(tái)站下方沉積地層引起的周期性，具體的判定方法為：若Tz+Tr+Tt＝0，則地震事件i沒有周期性；若Tz+Tr+Tt>0，Tz＝0，則地震事件i具有周期性；當(dāng)min(Tr,Tt)＝0時(shí)周期大小為Ti＝max(Tr,Tt)，否則Ti＝min(Tr,Tt)；若Tz+Tr+Tt>0，Tz>0，Tr+Tt>0，并且|Tz-Tt|>2△或者|Tz-Tr|>2△，則地震事件i具有周期性；當(dāng)min(Tr,Tt)＝0時(shí)周期大小為Ti＝max(Tr,Tt)，否則Ti＝min(Tr,Tt)。本發(fā)明所帶來(lái)的有益技術(shù)效果為：本發(fā)明選擇記錄到的震中距為30°-100°的四級(jí)以上遠(yuǎn)震數(shù)據(jù)，利用自相關(guān)函數(shù)提取接收函數(shù)的周期性，這個(gè)距離上的地震波在殼幔分界面上以接近垂直的角度入射，地震波近乎垂直到達(dá)地震臺(tái)站，在沉積盆地中，由于沉積層的地震波速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地殼的地震波速度，因而地震波在沉積層中幾乎垂直傳播。由于地表是沉積層與空氣的接觸面，因而是良好的反射界面，與此同時(shí)沉積層基底是沉積地層與地殼的分界面，也是一個(gè)良好的分界面，地震波進(jìn)入沉積層后在這兩個(gè)界面之間來(lái)回多次反射，形成鳴振。本發(fā)明利用接收函數(shù)這種鳴振的周期來(lái)獲得沉積地層的時(shí)間厚度，也就是地震波在沉積地層里的垂直雙程旅行時(shí)。本發(fā)明采用接收函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)曲線上的相鄰振幅極值比值與振幅極值點(diǎn)延遲時(shí)間雙判別條件來(lái)自動(dòng)識(shí)別接收函數(shù)的周期性，在獲得同一個(gè)地震臺(tái)站眾多接收函數(shù)的周期后，通過接收函數(shù)不同分量周期性的差異來(lái)識(shí)別地震臺(tái)站下方沉積地層引起的周期性，最后利用數(shù)學(xué)平均值算法來(lái)獲得反映地震臺(tái)站下方沉積地層厚度的平均時(shí)間厚度。附圖說明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：圖1為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為具有周期性的接收函數(shù)圖；圖3為具有周期性的自相關(guān)函數(shù)圖；圖4為不具有周期性的接收函數(shù)圖；圖5為不具有周期性的自相關(guān)函數(shù)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例用在美國(guó)williston盆地沉積地層時(shí)間厚度圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提出了一種利用接收函數(shù)周期性測(cè)量沉積地層時(shí)間厚度的方法，為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。如圖1所示的流程圖，本發(fā)明測(cè)量沉積地層時(shí)間厚度的方法，包括以下步驟：第一步、選擇沉積盆地中某一地震臺(tái)站4.0以上的遠(yuǎn)震(震中距為30°到100°)數(shù)據(jù)；第二步、計(jì)算每個(gè)地震事件的三個(gè)接收函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)；第三步、檢測(cè)每個(gè)事件是否具有周期性；第四步、計(jì)算所有周期函數(shù)的均值，作為沉積地層的時(shí)間厚度。下面結(jié)合具體實(shí)施例1做詳細(xì)說明。實(shí)施例1：本發(fā)明方法用于北美的Williston盆地。該盆地油氣資源非常豐富，是典型的卡拉通盆地。該盆地的區(qū)域?yàn)榫暥?1°到50°、經(jīng)度-111°到-95°的范圍。選擇該區(qū)域內(nèi)的所有地震臺(tái)站，一共307個(gè)。從IRIS(IncorporatedResearchInstitutionsforSeismology)的數(shù)據(jù)處理中心獲得了這些臺(tái)站1980年以來(lái)的四級(jí)以上遠(yuǎn)震2459個(gè)地震的數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)的基本處理后得到了接收函數(shù)，合計(jì)為2459&*307＝754913個(gè)。處理中將地震波在莫霍面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換波到達(dá)臺(tái)站的時(shí)間設(shè)為0時(shí)刻，根據(jù)0時(shí)刻是否存在明顯的轉(zhuǎn)換波來(lái)選擇可用于本發(fā)明研究的接收函數(shù)。圖2和圖4示出的是選擇出來(lái)的接收函數(shù)，可以看到0時(shí)刻附件有明顯的強(qiáng)振幅。根據(jù)接收函數(shù)的這個(gè)基本要求本例中共選出了符合條件的接收函數(shù)數(shù)目為19462個(gè)。根據(jù)本發(fā)明分別計(jì)算這19462個(gè)接收函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)，得到兩類自相關(guān)函數(shù)，一類如圖3所示，是典型的周期性接收函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)；一類如圖5所示，是典型的非周期性接收函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)。利用本發(fā)面的第三步進(jìn)行檢測(cè)，最終得到了307個(gè)臺(tái)站接收函數(shù)的周期性數(shù)據(jù)。以H31Axx_TA臺(tái)站為例，如表1所示，該臺(tái)站的緯度和經(jīng)度分別為：44.4795°和-98.4772°，其接的有效地震事件為372個(gè)。下表為檢測(cè)到的部分地震事件的周期性，根據(jù)本發(fā)明的第三步的規(guī)則給出了有效性。這些有效的周期數(shù)據(jù)用于計(jì)算該站點(diǎn)下方沉積地層的時(shí)間厚度為1.0209s。表1HAxx_TA臺(tái)站部分接收函數(shù)檢測(cè)結(jié)果震源緯度(°)震源經(jīng)度(°)Z分量周期(s)R分量周期(s)T分量周期(s)地震代號(hào)有效性-7.454-75.14601.06670EQ102390440否51.451-175.8700.96671.0083EQ102461116是-43.522171.832.4752.99172.125EQ102461635否-23.825179.9752.34172.21672.2167EQ102482348否-20.671169.818000EQ102511137否44.588149.72401.050EQ102511739否-37.034-73.41201.050EQ102520728否59.405-30.2262.31671.06671.0667EQ102521031是41.497141.98601.0750EQ102560547是-14.612-70.77701.0251.0417EQ102560715是36.44370.77401.05830EQ102601921是52.233179.754000EQ102660528否-7.809-74.3732.16671.00830EQ102671901是62.854-149.51201.0250EQ102681205否-20.999-179.02000EQ102691720否52.438179.73200.950EQ102691827是57.688-32.76201.05830EQ102700008是57.727-32.67900.95830EQ102700016是-36.249-74.256000EQ102730026否19.706121.472000EQ102730900否-7.926-71.324000EQ102732330否-17.818-173.98901.88330EQ102791943是51.374-175.3611.95831.0251.075EQ102810326是51.287-175.188.23338.09170EQ102810349否10.211-84.29301.0250EQ102820154是42.311142.87101.14170EQ102871358是-20.414-173.846000EQ102892008否-34.737-73.72601.04170EQ102940249是-20.878-68.372000EQ102951931否-29.593-71.1122.333300EQ102960138否-6.385150.1612.716700EQ103041638否根據(jù)本發(fā)明的第四步計(jì)算得到了各個(gè)臺(tái)站下方沉積地層的時(shí)間厚度數(shù)據(jù)。在307個(gè)臺(tái)站中有264個(gè)臺(tái)站得到了有效的時(shí)間厚度，部分臺(tái)站的數(shù)據(jù)如表2所示。根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)可以繪制出圖6所示的時(shí)間厚度圖，為了與一般方法對(duì)比，圖6中給出了傳統(tǒng)方法得到的等值線，兩者基本相近，但本方法更可靠。且不需要進(jìn)行專門的地球物理觀測(cè)，采用現(xiàn)有的天然地震檢測(cè)數(shù)據(jù)即可。表2部分臺(tái)站時(shí)間厚度數(shù)據(jù)需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的任何等同方式，或明顯變型方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3