包含Biot机制和分数阶黏弹性机制的波传播模型

含流体孔隙介质中的波能量耗散通常由多种力学机制造成.传统Biot理论中的能量耗散仅仅考虑了固流两相相对运动引起的摩擦耗散,无法准确预测波在孔隙介质中低频段出现的高频散与强衰减现象.为了建立一个能准确预测地震波频段高频散与强衰减现象的动力学模型,我们在Biot理论的基础上引入黏弹性机制,并利用分数阶导数刻画黏弹性本构关系,最终获得了一种新的孔隙介质波传播模型.与传统的Biot模型相比,新模型考虑了含流体孔隙介质中固体骨架的内耗散,对波能量耗散的刻画更为精准.通过数值算例,我们研究了分数阶导数的阶数参数对快P波和S波频散和衰减的影响,并通过来自不同地区且具有不同物理性质的几组流体饱和岩芯实验数据,对比研究了新模型的有效性.结果表明,文章提出的新模型能更准确地预测快P波和S波在低频段出现的高频散和强衰减现象.     

多波多分量地震合成记录上的煤层特征指示研究

利用有限差分法弹性波场数值模拟技术，对水平产状、断块分布与尖灭煤层体地质环境下的井中激发与接收的多波多分量地震记录进行数值模拟，探讨了水平产状、断块分布与煤层尖灭情形下三分量地震记录上的波场特征。研究表明，水平产状煤层中槽波最为发育，断块分布煤层中次之，而尖灭煤层中在尖灭端处接收时很难分辨出槽波特征，但在尖端处激发时可以在跨孔观测记录上分辨出颇为发育的槽波。在地面记录上波的运动学与动力学特征也存在一定程度的差异。作者认为多波多分量地震记录的跨孔激发与观测对于煤层存在性及其分布规律研究具有重要意义     

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理－力学机制研究（下）

青藏高原整体隆升与地壳短缩增厚的物理－力学机制研究＊（下）滕吉文张中杰胡家富尹周勋刘宏宾万志超杨顶辉张秉铭张慧（中国科学院地球物理研究所）（承接本刊２卷２期１３３页）４青藏高原隆升与地壳短缩的物理－力学机制讨论青藏高原平均高度为４５００ｍ，面积达３０...     

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.     

中国西北地区岩石层瑞利波三维速度结构与沉积盆地

研究了中、新生界沉积层所覆盖的我国西北各沉积盆地：准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地，以及一系列中小型盆地和其邻近地域的深部岩石层三维速度结构，探讨其和造山带与油气田的关系．使用了适配滤波频时分析方法，分析了我国数字台网的中长周期瑞利面波资料，计算得到２５７条混合路径的面波群速度频散．利用改进的分格随机反演理论与方法，从混合路径中提取了１００条频散突出路径的４°×４°网格单元的纯路径频散，并反演研究区的三维Ｓ波速度结构．频散的周期从１．９５ｓ到１５１．７ｓ，浅部分辨率可达１ｋｍ，得出了该区深达２００ｋｍ范围内三维瑞利波群速度的分布与特征．所得结果表明：塔里木盆地、哈密－吐鲁番盆地、伊宁盆地以及藏北地区的羌塘盆地具有较好的油气前景．我国西北邻国接壤地带，也均为良好的油气盆地潜在地带．     

基于BISQ模型的双相介质位移场Green函数

以BISQ模型的波传播方程为基础,研究了弹性波在孔隙各向 同性介质中的传播速度及与流体的Biot流动和喷射流动力学机制的关系,进一步利用场势分 解和δ函数的性质,给出了同时受Biot流动和喷射流动两种动力学机制作用下,两相介 质波场位移在集中力作用下的Green函数,并讨论了喷射流动在Green函数中的表现形式和作用     

中国大陆动力学研究导向和思考

大陆动力学是研究和探索地球内部物质大尺度运动和深化认识地球本体与其在整体运动中深部圈层耦合、介质与结构变异的物理－力学属性、物质与能量的交换、深层动力过程和机制的一门边缘科学.地球动力学集成了当代众多高、新学科技领域和学科交叉的研究成果,它涉及到成山、成盆、成岩、成矿、成灾和深化对地球本体的认识,它在地球科学研究中占有极为重要的地位.本文通过深入研究、综合集成与剖析讨论了该领域五个重要的基本科学问题,即：(1)地球动力学在地球科学研究中的地位和作用;(2)国际上地球动力学研究的进展和发展动向;(3)中国地球动力学的研究状况;(4)当今地球动力学研究的导向和战略思考;(5)地球动力学研究在我国的实现和开拓.     

四阶龙格-库塔方法的一种改进算法及地震波场模拟

提出了求解波动方程的四阶龙格-库塔方法的一种改进算法.首先将原四阶龙格-库塔方法合并为两级格式, 然后在第一级中引入加权参数以获得加权算法. 针对这种改进方法,研究了它的稳定性条件; 对一维问题导出了频散关系, 给出了数值频散结果,并与四阶的 Lax-Wendroff (LWC) 方法和位移-应力交错网格方法进行了对比; 对二维问题, 使用我们的改进方法、四阶LWC和交错网格三种方法进行了声波波场模拟, 并进行了计算效率分析和不同方法计算结果的比较; 最后选取两个层状介质模型进行了声波和弹性波波场模拟. 数值结果表明,本文的改进方法具有非常弱的数值频散和高的计算效率, 是一种在地震勘探领域具有巨大应用潜力的数值方法.     

求解3D弹性波方程的并行WNAD方法及其TI介质中的波场模拟

准确模拟TTI介质中弹性波的传播是研究地震各向异性、AVO反演的基础. 在二维加权近似解析离散化(WNAD)算法的基础上, 本文发展的并行WNAD算法是一种研究三维横向各向同性(TI)介质中弹性波传播的、快速高效的数值模拟方法. 我们首先介绍三维WNAD方法的构造过程, 然后与经典的差分格式--交错网格(SG)算法进行了比较. 理论分析和数值算例表明, WNAD算法比交错网格算法更适合在高性能计算机上进行大规模弹性波场模拟. 同时, 本文利用并行的WNAD方法研究了弹性波在TTI介质中的传播规律, 观测了TI介质中弹性波传播的重要特征:横波分离、体波耦合和速度各向异性等. 在TTI介质分界面处, 弹性波产生更加复杂的折射、反射和波型转化, 使得波场非常复杂, 研究和辨别不同类型的波能够加深我们对由裂隙诱导的各向异性介质的认识.     

青藏高原深部地球物理探测70年

青藏高原是全球海拔最高、规模最大、时代最新的陆-陆碰撞造山带.几十个百万年以来高原隆升、喜马拉雅山系崛起是地球演化史上最为壮观的构造事件之一.青藏高原壳幔结构和深部过程备受国内外地球科学家关注.近七十年来的地球物理研究与探索表明:(1)青藏高原地壳巨厚,岩石圈较薄;(2)壳内存在软弱层,但厚度和联通性有限;(3)高原下地壳及Moho面广泛发育叠瓦状反射特征,存在明显的脆性变形;(4)喜马拉雅和拉萨块体南部存在双Moho现象/迹象;(5)印度大陆岩石圈向高原下方俯冲的形态存在显著的东西向差异;(6)高原主体上地幔各向异性以NEE向为主;(7)青藏高原布格重力异常四周高、中间低,异常场边界与地形梯度变化密切相关;(8)高原内部磁异常较弱,周边地区较强,其分界与区域构造边界基本一致;(9)青藏高原水热活动强烈,大地热流值高,主要来自加厚地壳的贡献.但是,有关青藏高原深部过程,诸如是否存在中/下地壳流、印度与欧亚大陆岩石圈的俯冲模式等重大科学问题目前仍存在争议.青藏高原地球物理和动力学研究是一个复杂的系统工程,以科学问题为导向,结合国家重大需求,在关键区域组织实施综合地球物理探测,可望在地学领域取得创新与突破.