短时傅立叶变换在地震波分析中的应用——沉积旋回地质体研究

"短时傅立叶变换在研究沉积旋回地质体中的应用 (2003年)" 在地震波信号分析领域，Fourier变换是一种常用的方法，但它主要适用于稳态信号，对于非平稳信号，如地震波信号，Fourier变换不能有效揭示其局部的频谱特性。短时傅立叶变换（Short-Time Fourier Transform，STFT）正是为了解决这一问题而提出的，它能够捕捉信号在任意局部时间区间内的频率特性，这对于分析地震波在不同时间位置的瞬时属性非常有帮助。 沉积旋回地质体，特别是那些具有薄层结构的地层，如韵律型薄层和递变型薄层，对地震波的响应具有复杂性。在这些区域，传统的地震记录由于分辨率限制和较低的信噪比，往往难以准确解析薄层信息。短时傅立叶变换作为一种时频分析工具，可以更好地适应这类小尺度地质体的研究需求。 短时傅立叶变换的基本思想是在信号上滑动一个窗口函数，然后对每个窗口内的信号进行傅立叶变换，从而得到一系列局部频谱，这些频谱反映了信号在不同时间点的频率成分。在沉积旋回地层中，通过分析地震波传播时频率的变化，可以推断出地层的旋回类型，例如正旋回和反旋回。 赵淑红的研究中，采用正反旋回地质模型，制作理论记录，并运用短时傅立叶变换来分析地震波在沉积旋回地层传播过程中的频率变化。这种方法可以帮助识别薄层结构，尤其是韵律型和递变型薄层的特性，进一步理解沉积规律，对于油气勘探和地质构造分析具有重要意义。 短时傅立叶变换的一个关键步骤是选择合适的窗口函数，它直接影响到时频分辨率。窗口函数的选择应兼顾时间和频率的分辨率，以最大程度地揭示信号的瞬时频率特征。在实际应用中，还需要考虑计算复杂度和实时性等因素。 短时傅立叶变换是地震波信号分析的有力工具，尤其在研究非平稳、具有小尺度特征的地质体时，能提供更为丰富的信息。通过这种技术，地质学家可以更深入地理解沉积旋回地质体的结构和形成过程，对地球物理学和地质勘探领域提供了重要的技术支持。