天然地震Lg波衰减研究进展及其在中国大陆地区的应用

品质因子Q值的大小用于描述地震波的衰减程度.Lg波Q值反映了地壳介质的非弹性衰减特征.Lg波的Q值与地壳的速度异常、断层/裂隙和孔隙水、热状态、构造活动历史等有一定的相关性.研究Lg波Q值的横向分布特征是考察地壳横向不均匀性的一种颇为有效的途径.本文简述了Q值的定义、地震波衰减的机制,Lg波震相的特性及其应用,重点阐述了单台法,双台法以及反双台法/反双事件法等Lg波Q值测定方法、适用条件及范围,分析了这些方法的优缺点,总结了中国大陆及其邻区的Lg波Q值成像的研究成果.     

Q值研究动态

随着人们观测能力的提高和观测手段的改善,反映地球介质特性的仅利用天然地震波对Q值进行测量,还在实验室内对地震波的衰减理论和然地震波测量Q值的主要方法有：利用地球自由振荡资料、利用体波、利验室中对地震波衰减的研究为衰减机理提供了研究基础。这些研究都不断性及动力学过程的认识。值的研究不断深化和发展。人们不量Q值的方法进行了研究。利用天面波和利用尾波来研究Q值。而实加深了我们对于地球内部介质的特Q测用地。     

基于高阶广义标准线性体模型的三维黏弹性介质弹性波正演模拟

吸收衰减是地震波在实际地球介质中传播的固有特征.在实际应用中,通常假设表征吸收衰减特征的品质因子Q在地震频带范围内不随频率变化.高阶广义流变模型能够在时间域内精确的表征品质因子Q不随频率变化的特征,为黏弹性介质波动方程精细模拟奠定了基础.基于广义标准线性体模型理论,采用最小二乘拟合方法对Q值不随频率变化特征进行拟合,分析了不同阶次广义标准线性体模型对黏弹性介质Q值特征的拟合程度,在权衡计算精度和三维计算量的基础上,确定了五阶广义标准线性体模型并建立了相应的三维黏弹性波的速度-应力方程,结合CFS-PML边界条件开展了高精度三维黏弹性波正演模拟.通过均匀介质正演模拟,验证算法的正确性,明确了地震波的传播时的吸收衰减特征,对三维盐丘模型进行数值模拟,表明了五阶广义标准线性体可以精确的模拟黏弹性介质地震波吸收衰减特征.     

由地方震测定的林县地区的Q值及其时空分布

一个地区的地震灾害取决于两个因素,即震源和传播地震波的介质特征,而描述地震波在地球介质中的传播特征有两个重要的物理量,一是地震波的传播速度,二是能量传播的衰减,亦即描述介质吸收特性的Q值。地震波衰减快慢与传播路径上的介质情况有很大关系,通过对地震波穿过不同地区的衰减大小的研究,可以了解介质背景。近年来,国     

黏弹性VTI介质中敏感度核函数：地震波复走时关于弹性模量及Q值偏导数的计算

实际地层中地震波传播普遍存在速度和衰减各向异性现象,研究黏弹各向异性介质中高频地震波传播理论有助于揭示地震波的传播特征.本文针对黏弹性VTI介质,从Christoffel矩阵的解析特征值出发推导出qP、qSV和qSH波的复相速度和复射线速度的解析表达式,并应用实射线追踪方法确定出均匀复射线速度矢量,由此计算出实射线速度和实射线衰减以及实射线品质因子.基于非均匀复相速度和均匀复射线速度的解析表达式,推导了实射线慢度和实射线衰减关于黏弹性模量(包括弹性模量和Q值)的敏感度核函数,该敏感度核函数反映各个黏弹性模量对地震波复走时的影响程度.不同岩石样本的数值计算结果显示,实走时对弹性模量更为敏感,而射线衰减(虚走时)对弹性模量和Q值的敏感程度相当.本研究可为黏弹性VTI介质中地震射线追踪和复走时层析成像提供理论基础.     

云南地区S波非弹性衰减Qem值研究/

地震波衰减性质的研究是地震学研究的重要课题.地震台站(地震仪)记录到的地震波,包含了地震震源效应、地震波的传播路径效应、台站场地响应及仪器响应.在使用地震波资料研究震源性质时,必须要扣除地震波传播路径效应、台站场地响应及仪器响应的影响.地震波传播的路径效应(地震波衰减),除了随距离存在几何衰减外,还有一个重要的影响因素--即介质的非弹性衰减,用介质品质因子Q值来度量.Q值是地球介质的基本物理参数之一,是对地震进行定量和研究震源性质(如震源参数的测定等)所必需的重要参数,在震源物理和工程地震研究中具有重要应用价值.     

利用天然地震研究地壳Q值的方法和进展

从地震波衰减品质因子(Q值)的含义及其研究意义出发,介绍了国内外利用天然地震的体波、尾波、Lg波开展地壳介质品质因子Q值研究的方法和动态,阐述了各种方法的方法原理及应用范围等,并展望了利用天然地震研究介质Q值的趋势。     

零偏VSP反演Q值CFS方法及影响因素研究

当地震波在地层中传播时,能量的衰减是传播介质非弹性性质的反映.这种介质所固有的衰减特性通常用品质因子(Quality Factor, Q)来描述.本文基于地震波在传播过程中主频降低的衰减特性,利用质心频率偏移法(Centroid Frequency Shift,简称 CFS)对零偏VSP正演模型进行Q值计算,分析薄层、上下行波场、频带宽度、反演波速、震源位置等因素的影响.模型结果显示:CFS法比频谱比法、振幅衰减法能更加准确识别薄层界面,可准确反演出厚度10m的地层;上行波场的加入降低反演结果准确度,尤其对高Q值层;当有效波频带增宽时,高频部分衰减明显,Q值反演结果接近理论值;反演波速误差对反演准确性影响很大.最后,利用CFS对实际井旁地面地震资料进行Q值反演,反Q滤波后其主频由25Hz提高到35Hz,分辨率得到改善,证明了CFS方法的实用性.     

北京及其邻区Q值分布特征的研究

地震波通过地球介质时,由于实际介质並非完全弹性,因此,地震波的振幅除了因波阵面的几何扩散而减少外,还有因介质内摩擦等因素造成的吸收而使地震波的振幅随距离而减小。研究地震波在地球介质中的衰减特性,对研究震源本身及其周围环境都很重要,归纳起来有以下几方面的意义: 1.用于解决一系列与地震波在实际地球介质中传播有关的地震问题;     

地幔面波与地球内部的Q值研究

用地震波(特别是长周期地震波,如地震面波、自由振荡波等)的传播特征来研究地球内部的Q值分布是全面深入了解地球介质的物理性质的有效方法之一,本文讨论各类地震波所表达的Q值的不同含义及相互关系、Q值模型、地幔面波的物理频散与Q值的关系等问题。     

黏弹各向异性介质中波的反射与透射问题分析

黏弹各向异性介质中传播不均匀波，其反射、透射模式不仅与介质分界面两侧速度对比有关，还与品质因子Q的对比有关. 用伪谱技术模拟黏弹各向异性介质分界面上波的反射、透射，并与弹性各向异性介质、黏弹各向同性介质和弹性各向同性介质的模拟结果做比较. 计算平面波的反射、透射系数，分析介质的黏弹性和各向异性对反射、透射系数的影响. 数值模拟了一个三层介质模型中的波场，分析两个分界面上产生的反射波的特征. 黏弹各向异性介质中，qS波比qP波衰减程度大.     

基于分数阶时间导数的黏弹性衰减VTI介质中平面波传播

目前在地震勘探频带范围内通常假设品质因子Q与频率无关,且呈衰减各向同性.事实上,相比较速度各向异性,介质的衰减各向异性同样不可忽视.本文将衰减各向异性和速度各向异性二者与常Q模型相结合,建立了黏弹性衰减VTI介质模型,并基于分数阶时间导数理论,给出了对应的本构关系和波动方程.利用均匀平面波分析和Poynting定理,推导出准压缩波qP、准剪切波qSV和纯剪切波SH的复速度、相速度、能量速度以及品质因子的解析表达式.对模型的正确性进行了数值验证,并分析了qP,qSV和SH波在介质中的传播特性.数值试验结果表明:本模型能够实现理想的恒定Q行为,表现了品质因子和速度的各向异性特征,显示出黏弹性增强将导致能量速度和相速度的频散曲线变化剧烈;速度和衰减各向异性参数与传播角度之间的耦合效应对qP,qSV和SH波的速度和能量影响明显;qP,qSV和SH波的频散曲线和波前面随着衰减各向异性强度的改变发生显著变化,其中耦合在一起的qP和qSV波变化趋势相同,而SH波与它们呈现相反的变化规律.本研究为从常Q模型角度分析地震波在衰减各向异性黏弹性介质中的传播特征奠定了理论基础.     

近震P波的衰减研究

引言地震波的衰减问题,人们很早就十分重视并进行了研究。对于近震P波的衰减问题,在国内,最近十年才有比较多的人去研究。研究近震P波的衰减问题可归结为测定介质的品质因子Q值。测定Q值的方法主要有时间域的方法和频率域的方法两大类。文中列举了笔者和其他研究者用不同的方法在不同地区测定的Q值。从总体上看,Q值在100—1350之间,大多数在200—600之间。详细研究了唐山和海城震区的Q值后得到:1、在大地震(大余震)前后,震区的Q值发生明显变化,震前大,震后小。2、在大地震余震活动区的边缘部位,若仍保持着较大的Q值,则很可能是较大余震的发生地。文章最后对造成近震P波衰减的主要原因进行了讨论,认为主要是由于地壳表层的严重不均匀性造成地震波     

北京地区地壳Q值随深度的分布特征

地震波在介质中的衰减,是介质的重要特性之一,而Q值则是衡量衰减特性的主要物理参数,称之谓介质的品质因子。根据文献[1]提出的方法,用北京台网记到的近震直达P波资料,测定北京地区的大量Q值表明:Q值与P、S波到时差(t_s—t_p)有关;(t_s—t_P)大,测得的Q值也大;(t_s—t_P)小,测得的Q值也小。这种现象在朱传镇、李兴才     

热弹性介质中波传播特征

深层-超深层油气地震勘探涉及高温介质地震波传播问题,热弹介质参数对地震波传播有重要影响.含弛豫时间修正项的Lord-Shulman双曲型耦合热弹波动方程从理论上预测了热弹性介质中存在快纵波、慢纵波(一种准静态慢纵波,简称热波)和横波的传播,两个纵波为热耗散衰减波而横波不受介质热特性的影响.本文结合平面波频散分析和格林函数法数值模拟,详细研究两个热耗散衰减波的频散和衰减特征,着重分析热导率、热膨胀系数及比热的变化对波速和衰减的影响.研究表明热导率作为主要参数决定了波速与衰减的临界变化,热膨胀系数对波速和衰减的幅度有明显影响,比热则兼顾了前两个热弹系数的影响特征.最后,利用热弹性动力学频率域的二阶格林函数进行波场快照数值模拟,展示热弹性介质中纵波、横波和热波的传播行为.     

地震波三维Q值成像

品质因子Q通常可表述为频率f的函数:Q(f)=Q0fa.由于地震波能提供地球内部物质组成、晶体结构和物态、温度以及物质流动等信息,且地震波在地球介质中的衰减与Q值直接相关,因此,通过地震波研究地球介质Q值,已经成为研究地球内部结构及其动力系统的重要手段.     

粘弹性VTI介质地震波模拟特征分析

本文首先利用有限差分法分别对弹性和粘弹性VTI介质进行地震波传播数值模拟，并针对波场快照和波场记录特征，分析不同品质因子组合对波场能量衰减和频率吸收作用的影响.结果表明：对应于膨胀滞弹性形变的品质因子变化主要影响qP波的能量衰减；对应于剪切滞弹性形变的品质因子变化主要影响qSV波的能量衰减；对于qSH波，两个品质因子分别对应于垂直和水平方向的能量衰减；品质因子较小时，qSV波和qSH波的频率向低频方向移动，qP波频率变化不明显.     

不同构造区固有吸收衰减和散射衰减相对强弱的对比研究

Q值是表征地球介质物理化学状态、描述地震波衰减特征的重要参数。根据衰减机理的不同,可以把衰减分为固有吸收衰减和散射衰减。论文首先强调分离地球介质的固有吸收衰减和散射衰减,进而研究固有吸收衰减与散射衰减的相对强弱,对于揭示地球介质不同的物理化学状态和控制地震波能量衰减的机制有重要意义。论文选用S尾波记录来研究介质的固有吸收衰减和散射衰减。在对国内外多种尾波衰减模型的优缺点和适用性范围进行对比的基础上,选用了尾波能量通量模型来分离介质的固有吸收衰减和散射衰减。     

基于Biot-Squirt方程的波场模拟

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制,对地震波和声波的传播均产生重要影响. Dvorkin和Nur提出了同时包含Biot流动和喷射流动力学机制的统一的BISQ(Biot-Squirt)模型,基于这一模型,尽管有关弹性波在多孔隙介质中的衰减和频散问题已被广泛研究,然而,基于BISQ波传播方程的波场数值模拟至今仍未见报道. 本文从同时包含两种力学机制的孔隙弹性波方程出发,利用FCT有限差分法对含流体孔隙各向同性介质中的地震波和声波进行了数值模拟,并与基于Biot流动的Biot理论之模拟结果进行比较. 数值模拟结果表明:同时包含Biot流动和喷射流动影响的地震波和声波速度比仅包含Biot流动作用的地震波和声波速度慢,慢P波的衰减比根据Biot理论模拟的慢P波衰减更强.     

随机弹性介质中地震波散射衰减分析(英文)

地震波衰减一直是许多学科研究的热点,因为可以反映介质的特性。导致地震波衰减的因素很多,如:传播过程中由于能量扩散导致的几何衰减,固体岩石内部晶粒间相对滑移导致的摩擦衰减,岩石结构不均匀引起的地震波散射衰减。本文主要从统计的观点出发,通过多次数值模拟的方法研究纵波散射在随机弹性介质中所引发的衰减。首先用随机理论建立了二维空间随机弹性介质模型,然后用错格伪谱法的数值方法模拟了波在随机介质中的传播,再通过波场中虚拟检波器的记录,用谱比法估计了弹性波在随机介质中的散射衰减。不同非均匀程度随机弹性介质中的数值结果表明:介质不均匀程度越高,散射衰减越大;在散射体尺寸小于波长的前提下,不同散射体尺寸的计算结果说明:散射体尺寸越大,弹性波衰减越明显。最后提出了一种不均匀孔隙介质中流体流动衰减的方法。通过对随机孔隙介质中地震波的总衰减和散射衰减分别进行了计算,并定量得出了随机孔隙介质中流体流动衰减,结果表明:在实际地震频段下,当介质不均匀尺度101米量级时,散射衰减比流体流动衰减要大,散射衰减是地震波在实际不均匀岩石孔隙介质中衰减的主要原因。