地震学百科知识(十二)——地震波散射

正广义地说,由地球介质的任何三维非均匀性引起的地震波场畸变均可称为地震波散射。不过,通常地震波散射是指由地球小尺度(与波长相比)非均匀性引起的、不适合用射线理论(几何射线)研究的地震波场畸变现象。例如,波场传播方向的偏折和分裂,P波和S波的相互转换,地震尾波的产生,地震波的走时和振幅横跨观测台阵的随机起伏变化等。1地球介质的不均匀性及地震波散射随着对地球结构认识的深入,经典的球     

含裂隙介质中地震波传播的振幅异常

本文首先利用两相介质模型从理论上简要分析了地震波在含裂隙介质中的传播特性.由初步理论研究结果与简单计算实例可以看出,在含裂隙介质或两相介质中有可能发现并观测到地震波形状与振幅的某些变化.其次,利用马鞍山矿区爆破及唐山、松潘、马边、康定等地区小地震的观测资料,着重提出了研究大震前振幅异常或振幅比异常的一些实际方法,认为大震前外围介质已属于微破裂介质或两相介质.得出并详细研究了震前振幅异常,尤其是振幅比异常的一些基本特性.最后,本文对影响到振幅异常的发现与分析的某些因素作了简要的讨论.文中所得结果与初步结论可能有助于地震预报的研究工作.      

不同模式自组织介质中声波传播特性的比较研究

中型和大型尺度结构构造分区性, 使得地球内部介质地震波速度表征出大尺度的确定性模型, 而小尺度上微孔和裂隙的存在会导致地震波速度分布的随机扰动, 即自组织模型. 目前地震学中常用的6种模式自组织模型为: 高斯型、指数型、自相似型、白噪声、Flicker噪声和Brown 噪声. 我们从其滤波因子入手, 比较了不同模式的自组织模型特征, 结合有限差分法地震记录模拟及地震波特征分析, 对比了上述6种模式自组织介质中声波传播特性. 结果表明：地震波对不同模式的自组织介质的地震响应不同, 如波形、能量、振幅等. 由此我们可以通过分析实际地震记录的复杂性特征来鉴别其自组织类型, 从而更好地解释实际地震资料.     

实际地球介质中的波的新研究进展—四川地震学、非线性地震学与构造活动波研

本文介绍实际地球介质（地球物理介质、地质介质）中的波的激发与传播问题的某些新的研究方向与进展。首先简要说明实际地球介质的一般特性。其次分别介绍随时间变化的三维非均匀地球介质中的地震波和非线性地球介质中的地震波的传播问题，也就是四维地震学和非线性地震学的研究进展。本文最后研究了三种类型（广义瑞利型、广义勒夫型和广义导波型）的构造活动波的激发与传播特性，并用它们来解释过去已发现的几种不同类型的地震活动波。     

地球介质非弹性参数测定方法

地球介质非完全弹性参数对于研究地体稳定、地震孕育、地幔对流、大陆动力学是 非常重要的．在精确的工程勘探、油气勘探中也是一个不可缺少的参数．为了用实测的地震 体波确定非弹性参数,本文从一般线性流变体介质内波动方程出发,导出了由观测的地震波 体波波速和振幅确定一般线性流变体介质内虎克定律系数的两种具体方法及其相应的理论 公式,并给出了体波振幅法的一个模型实例．在线性近似下,这些参数可确定地球介质的非 弹性性质．     

考虑频散效应的一维非线性地震波数值模拟

<正>由于实际地球介质中广泛存在断裂、微裂隙、晶粒节理等,地下介质的应力-应变曲线在一定条件下不符合虎克定律而表现出非线性特征。通过岩石物理模拟实验,Johnson等人发现岩石中的非线性响应特别强烈,比大多数的固体介质都高。当考虑介质的非线性属性时,可能会出现一种有限振幅、且只有一个波峰或波谷的波,称为孤立波。Sharon等人通过岩石物理实验证实了岩石的张性破裂可以产生一种特殊的前驱波,它有着类似孤立波的性质。通过研究这一类非线性地震波的传播特征,有助于在理论上解释实际中     

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     

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.     

介质非均匀性参数对散射波包络的影响

地球内部不同尺度的非均匀体会引起高频地震波的散射,这些散射携带了大量关于地球内部介质非均匀精细结构的信息,可通过研究地震波散射信息来获取地球内部介质结构非均匀性.非均匀介质速度微扰动是造成地震波散射的最主要起因,也是引起地震波尾波和散射波包络展宽的主要因素.     

中强震前单台地震波振幅比异常特征

通过对乌鲁木齐、石场和库尔勒地震台十几年来地震波振幅比的系统追踪研究，发现在中强地震前，振幅比无论是在空间分布还是在时间进程上都显示出比较明显的异常变化特征。研究结果表明，当监测范围内的孕震介质发生变化时，单台地震波振幅比可以反映出介质的异常变化过程，该方法具有一定的预报效能。     

地震学百科知识(一)——地震波

引言地球内部介质发生微小形变时,介质会显示出弹性性质。当介质元偏离其固有位置时,介质元会发生围绕其原始位置的振动这种振动在地球内部的传播称为地震波。地震波的传播现象与声波、电磁波有相似之处,但地震波的传播是基于地球介质的弹性性质。地震波又可分为体波和面波。体波在介质内部传播,在固体内传播的地震体波分     

地震波的衰减与介质的Q值

介质的 Q 值是描述弹性波在介质中传播的介质特征的重要参数。它不仅影响地震波振幅的衰减,还影响到走时的迟后,从而产生波速负异常。Q 值的研究成果可用于地震烈度衰减的预测、计算地震震级的量规函数,合成地震图、地震预报等,还可能用于勘探含水,含油、含气的矿藏和其他矿藏。人们通常从四个方面来研究弹性波的衰减:地震波衰减的观测、弹性波衰减的实验室研究、构造衰减模式和衰减的微观机制。在长周期地震波方面已获得了几个全球的 Q 值模式,如 SL8-Q 模式,初步参考地球模式 PREM、吸收带模式 ABM-Q模式。短周期地震波方面,发现 Q 值有明显的区域特征,以及显著的频率依赖性。     

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。     

利用接收函数探讨新疆几次中强地震的孕震位置

正地震发生前后孕震区的应力状态和介质属性会发生变化,监测地球内部介质变化,为研究地震的发生过程并发现地震前的异常变化提供了可能。由于难以直接深入地球内部进行测量,只能通过地震波分析来研究地球内部介质的变化,而地震波速变化能直接反映地下介质的应力状态和物质组成等物性参数。远震P波接收函数是,用远震P波波形的垂直分量,对径向分量或切向分量作反褶积得到时间序列,主要由直达波、     

小波变换与地震信号特征分析

地震波的瞬时信号,如瞬时振幅、瞬时频率及瞬时相位等,是研究地球介质的重要参数。根据小波定义,对Morlet 小波进行了修正,并对修正后的小波形态进行了深入讨论。理论分析表明,小波变换效果受到整形参数、小波长度、中心频率、频带宽度及小波个数等参数的制约,特别是整形参数与小波中心频率及频带之间关系对小波变换起到决定性作用。在地震波信号的实际处理中,可选取恰当的整形参数,同时采用合适的小波中心频率以避免小波变换对信号产生的遗漏和冗余。文中给出了实际地震记录处理的示例。     

二维复杂黏弹性各向异性介质中的地震射线追踪

实际地层中传播的地震波普遍存在速度各向异性和能量衰减现象,因此基于弹性介质假设条件下的地震射线正反演算法具有一定的局限性,而研究黏弹性各向异性介质中的地震波传播规律可为揭示地下结构提供更加可靠的理论依据.射线追踪技术是揭示高频地震波传播特性的有效手段之一,然而绝大多数研究仅限于弹性介质.针对黏弹性各向异性介质,本文首先给出了一种射线速度和振幅衰减的计算方法,然后结合改进型最短路径算法,在实空间内实现了计算复杂介质模型中地震波(qP,qSV,qSH)的射线路径和传播走时以及能量衰减(虚走时).该算法适用于复杂黏弹性各向异性介质.误差分析结果显示,实走时的最大相对误差小于0.13％,虚走时的最大相对误差小于0.55％,表明该算法具有较高的计算精度.     

一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移

地下介质通常具有黏滞性,地震波在地下介质的传播过程中将不可避免地伴随着振幅衰减和速度频散,进而影响地震成像的准确性和分辨率.基于黏滞介质的衰减补偿逆时偏移能沿地震波的传播路径恢复其所经历的振幅衰减和相位畸变,有效提升成像效果.然而,由于地层对地震波的吸收衰减效应呈指数变化,衰减补偿过程中高低频分量的非同步增长易导致补偿算法数值不稳定.为此,本文提出了一种基于正则化策略的稳定衰减补偿逆时偏移方法.该方法基于解耦的常Q分数阶拉普拉斯算子黏滞声波方程描述地震波在地下介质中的传播效应,将振幅正则化因子引入该方程的时间-波数域的解析解中,以确保在补偿过程中地震波场能稳定延拓.二维、三维合成数据以及实际资料的偏移算例均证实了该方法的可行性和有效性,所提出的方法能有效地处理衰减补偿中的不稳定问题,明显提升地震资料的偏移成像质量.     

自相似型各向异性自组织介质中地震波场动力学响应

地下岩石结构/构造和矿物组成在小尺度上存在的不均匀性和各向异性会导致地震波速度的分形分布，进而衍生出自组织介质模型. 本文针对地球内部岩浆垂向侵入及横向溢流为特征的岩浆作用，开展自相似型各向异性自组织介质的地震波动力学响应研究. 基于二维自组织介质模型和声波方程，本文利用有限差分法模拟了不同强度岩浆侵入和溢流作用形成的自组织介质中地震波场，并进行了波场特征分析. 研究结果表明：（1）在横向溢流作用为主的自组织介质中，横向相关长度小于地震波波长的条件下，聚焦效应随着横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之增强；反之，在横向相关长度大于地震波波长的条件下，散射效应随横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之减弱. （2）在垂向侵入作用为主的自组织介质中，随着垂向相关长度增大，散射效应增强，地震波的能量也随之迅速减弱. （3）岩浆作用的自组织强度增强，地震波的能量增大，而中心频率无变化. （4）自组织介质具有相同的小尺度扰动，其速度梯度背景越小，地震波能量在炮点附近越集中. （5）当多层自组织介质共存，特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主，因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质.     

流体饱和周期性层状孔隙介质模型平行层面传播的纵波频散和衰减研究

孔隙介质中的地震波传播一直是油气地震勘探领域的研究热点和难点问题.该科学难题源自不同尺度的裂隙、孔隙、溶洞与岩石骨架之间的耦合作用,导致地震波场特征复杂.目前相关的研究主要集中于探索孔隙介质中地震波的传播机制及地震响应的特征与变化规律,包括对地震波在复杂孔隙介质中传播,进行比较精确的数学物理描述以及数值实现.地球物理学家们集中于研究垂直于地层层面方向入射的地震波频散和衰减,而忽略了实际地球介质中的地震波是以任意角度(方向)入射并进行传播的普遍性情况.在前人的研究基础上,本文的创新之处在于将纵波的入射方向扩展到平行于流体饱和的周期性层状孔隙介质模型层面方向.针对流体饱和的周期性层状孔隙介质模型,提出了介观波致流(Wave-induced Fluid Flow, WIFF)对流体饱和孔隙层状介质中平行于层面方向入射的纵波频散、衰减及频变各向异性的新模型.利用准静态Biot孔弹性方程推导出了模型的孔隙压力、流体流动速度、平均应力和平均应变等物理量的解析表达式,进而得到流体饱和的周期性层状孔隙介质复纵波模量的精确解析解．然后,利用复纵波模量讨论了纵波速度频散、衰减和频变各向异性特征,讨论了背景...     

多层弹性半空间中的地震波（一）

为了了解地震震源和地球介质的性质,很有必要对地震波的辐射、传播和衰减问题作仔细的分析。作为一种近似,可以暂且忽略地球的曲率,把传播地震波的地球介质视为多层半空间。为简便起见,地震波的衰减问题另作考虑。这样,便需要研究多层、均匀、各向同性和完全弹性半空间中地震震源辐射的地震波传播问题。 用哈斯克尔（Haskell）矩阵法解多层介质中弹性波的传播问题是很方便的。如果