地壳内横波分裂的十年:它意味着什么?能用它做些什么?下一步该怎么办?(之一)

从首次在地壳内明确识别出被认为是地震各向异性某种形式特征的横波分裂以来已有10年了。从一开始,就论证过这种分裂可能与地壳内存在由应力导致方向排列的(Stress-aligned)裂隙(或包体)有关,以及它为监测原地裂隙的几何形状和在各种不同情况、不同应用条件下的应力状况提供了机会。这一早期的展望并未立即实现,因为头十年主要致力于对不同情形下现象的观测方面。但是,对各向异性来说,1990年似乎标志着一个转折点。第4次国际地震各向异性研讨会和其它各处发表的论文都宣布在认识、解释、特别在处理横波分裂方面取得了很大的进展,并且还将横波分裂直接应用于碳氢化合物的生产,以及还可能(但有争论)应用于监测地震前的应力变化。但是对这种现象,我们现在仍然还有许多不解之处,而且我们显然只是刚刚开始赏识横波波列丰富的信息内涵和它应用于地壳内部科学研究和工程的潜力。本文主要评述过去10年的情况和推测我们如何最好地利用这个新打开的窗口来探索地壳的内部构造,特别是研究何种原因造成横波的分裂?我们如何来利用这种现象?以及我们下一步该怎么办?     

地壳内横波分裂的十年:它意味着什么?能用它做些什么?下一步该怎么办?(之三)

五、我们下一步该做些什么?上节列举了一系列的应用。我们还只是刚刚开始研究开发这些由横波可给我们带来新信息的方法。因为横波载有的信息很多,只要有几条沿重要射线路径的横波就能够提供重要的信息,而不像大多数 P 波实验那样需要多道源至检波器的射线路径。我们在本节将提出许多有助于将来横波方法发展的可能的进展。1.横波衰减差迄今对横波分裂一直还没有开发的最重要特性是横波衰减差。测量地球内的衰减通常是困难的,但是根据同一源沿相同射线路径传播的两条分裂横波的相对振幅可以比较容易地得到横波衰减差的一些估计值。请注意,在速度各向异性和衰减各向异性之间存在一种互易关系。在速度比较高的方向     

加州南部安扎地震台网剪切波偏振的定量测量:剪切波分裂与地震预测之间的关系

1.引言对地震剪切波质点运动的大量研究显示出异常现象,这可能是由于地壳各向异性产生剪切波分裂造成的(例如 Gupta,1973b;Booth 等,1985;buchbinder,1985;Crampin 等,1985;Crampin 和     

基于横波分裂的青藏高原多圈层各向异性研究进展

有关青藏高原横波分裂的各向异性研究已经开展了近30年,在理论方法和实际应用方面取得了重要进展,并获取了大量的横波分裂测量结果,为认识青藏高原壳幔各向异性变形特征和动力学机制提供了重要的依据.本文首先介绍了地震各向异性的来源与应用,随后回顾了横波分裂分析方法的发展,简述了各种横波分裂方法的原理,最后通过总结近30年来青藏高原上地壳、整个地壳和上地幔横波分裂各向异性研究成果,系统分析了青藏高原壳幔各向异性变形特征.基于各横波分裂结果的对比分析来看,XKS波分裂测量结果最为稳定,近震直达S波分裂测量结果次之,而Pms波分裂测量结果相对离散,往往相同区域内不同的研究结果差异较大,主要原因可能是相比XKS波和近震直达S波,Pms波的信噪比较低,次要原因可能是各研究在方法和处理分析等方面的差异.     

裂缝介质横波分裂时差影响因素定量研究

裂缝介质数值模拟是研究裂缝型油藏各向异性及裂缝检测的关键.横波分裂现象是波在各向异性介质中传播的一个显著特征,横波分裂时差能够反映地下裂隙密度和介质物性等信息.本文给出二维均匀TTI介质在不同极化角度下的横波群速度公式,进而得到偏移距表征的横波分裂时差表达式;同时采用二维三分量交错网格高阶有限差分方法模拟不同极化角度下的三分量炮记录,与理论值对比分析,定量研究分裂时差与极化角、偏移距、各向异性参数的关系,得到如下主要结论:1)在不同各向异性强度下,横波分裂时差与极化角呈现不同的变化规律,而快慢横波振幅比与极化角的关系不受各向异性强度的影响;2)从能量角度,在45°～55°极化角内,横波传播的能量对比最强,是观测横波分裂的最佳角度范围;3)表征各向异性强度的三个参数中γ对横波分裂时差的影响最大,其从0变化到0.3,分裂时差增幅达432.4%.     

喜马拉雅东构造结及周边地区地壳各向异性特征

利用喜马拉雅东构造结及周边地区的48个宽频带地震台站记录的远震波形数据,通过Pms波分裂测量得到了 295对地壳各向异性横波分裂参数,获得了研究区的地壳各向异性图像.喜马拉雅东构造结的快波偏振方向主要为NE-SW方向,周边地区的快波偏振方向呈现出绕东构造结顺时针旋转的趋势.Pms波分裂的慢波延迟时间范围为0.11～0.30 s,平均值为0.24 s.对比分析研究区内Pms波分裂、近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的结果发现,上地壳各向异性对Pms波分裂影响有限,地壳各向异性主要来自于中下地壳矿物和熔体的定向排列;地壳各向异性对SKS波分裂影响较小,SKS波分裂主要反映了上地幔的各向异性特征;Pms波分裂的快波偏振方向与近震直达S波分裂和远震SKS波分裂的快波偏振方向表现出较好的一致性,并且与地表构造和变形特征具有较好的相关性,反映了喜马拉雅东构造结及周边地区的岩石圈变形可能为垂直连贯变形模式.     

什么叫“S 波分裂”?

最近,S 波分裂的实验、观测、分析与应用引起人们关注。但什么叫 S 波分裂呢?当 S 波通过有裂纹的介质时,平行于裂纹面振动的s波先到达台站,垂直于裂纹面振动的 S 波后到达台站,这种“一分为二”的现象称为 S 波分裂(Shear wave splitting)。具有裂纹的介质,可以是孕震区,可以是油田注水压裂区,也可以是煤田开采的破裂区。总之,为各向异性介质。因此,有人把 S 波分裂视为研究各种各向异性介质的强有力工具。     

SKS波对地壳裂隙各向异性的响应——理论地震图研究

穿透含裂隙、裂缝地壳8s视周期的SV波的理论地震图研究表明,当地壳平均裂隙密度高于0.01即横波各向异性高于1%时,非对称面内不同方位的SKS波均发生分裂;地震图中直接的记录显示是切向T分量上出现SKS波的振动,其振幅随地壳平均裂隙密度的增大而增强,甚至能与径向R分量上的振幅相当.局限于上地壳的强裂缝各向异性同样能引起SKS分裂.长周期SKS波分裂对地壳内裂隙、裂缝的分布缺乏分辨率.直立平行排列裂隙、裂缝使得SKS分裂T分量记录特征具有方位对称性,这来自于HTI介质中快、慢波偏振和到时差随方位变化的对称性;而倾斜裂隙、裂缝使得该方位对称性丧失.对实际观测SKS分裂的偏振解释需要考虑地壳裂隙各向异性,特别是断裂附近的强裂缝各向异性.     

各向异性介质中扭转波分裂的初步实验观测

实验室可以产生两种振动模式的横波,一种是剪切振动,另一种是扭转振动.本文利用扭转换能器观测了扭转横波在各向异性样品中的传播特性.实验表明,无偏振方向的扭转波在各向异性介质中会以两种不同速度传播,并出现波的分裂现象,其快慢波的速度值与剪切横波的快慢横波速度一致.用扭转波换能器接收时,快慢扭转波的波形振幅不受各向异性方位影响,表现为无方向性.通过两块不同来源的均匀各向异性样品,用实验观测方式初步揭示了各向异性介质中扭转波的一些传播特征.     

煤样的超声速度和衰减各向异性测试实例

我们利用脉冲传输技术对某一煤层采集的岩样,加工成两类模型（22个8面体和两个20面柱体样品）做超声P波和S波测试.测试分析结果表明：煤样中定向排列的裂隙存在产生明显的速度各向异性、横波分裂和衰减各向异性.同时还发现纵波的动力学特征变化比运动学特征更明显,纵波衰减随裂隙方位的变化明显大于横波.这为利用纵波属性的变化进行裂隙检测和预测提供可靠实验依据.     

利用横波分裂分析方法研究地壳各向异性综述

利用横波分裂分析获取地下介质的各向异性参数,已成为研究壳幔介质变形特征最为有效的方法之一。本文首先介绍横波分裂理论方程的推导过程;然后阐述目前几种较为常用的拾取横波分裂参数的方法;最后总结近年来横波分裂分析方法的发展现状及其在地壳介质各向异性研究方面取得的成果。我们认为尽管横波分裂分析方法被广泛应用于地壳介质各向异性研究,但是它也存在一些固有的局限性,期望未来能发展一种更为可靠、有效的方法以及数据处理流程来准确拾取横波分裂参数。     

玉树地震震源区Pg波方位各向异性及其意义

地壳介质中,特别是上地壳广泛存在着微裂隙,如果这些微裂隙定向排列,在宏观上就形成了各向异性介质,当地震波通过时就会产生特殊的现象,对剪切波而言就会发生横波分裂,对P波而言则会看到随方位的变化.利用玉树地震的余震数据,通过层析成像的方法研究震源区附近P波速度的横向变化和方位各向异性变化,探讨微裂隙的分布及意义.     

对于“Stuart Crampin对Jordan等‘可操作性地震预报:发展现状和使用手册[2011]’评论”的回复

在对国际地震预报委员会(ICEF)报告[1]的评论中,Crampin[2]声称剪切波分裂变化可以在短时间尺度上预测地震,并且可靠性高,技术性强.他对ICEF的一个重要发现提出挑战——到目前为止,没有任何方法具有如此高的预测能力.特别是,Crampin宣称,在意大利中部三孔应力监测站点(SMS)剪切波分裂观测可以监测SMS1000 km以内的所有破坏性地震(M≥5)前的应力积累和应力释放(裂缝贯通).     

VTI介质SH-SH波地震反演方法研究

近年来,随着横波可控震源技术的发展,国内外已经实现了纯横波地震勘探.相较于地震纵波,地震横波对横波阻抗、横波速度尤其是各向异性参数变化更为敏感,因此地震横波能够用来更好地估算上述地层参数.VTI(具有垂直对称轴的横向各向同性)是地层介质中广泛存在的一种各向异性形式,对振幅随偏移距变化(AVO)影响显著.本文提出了一种改进的VTI介质SH-SH波反射系数近似公式,新公式具有较高的精度且仅包含两项待求参数：横波阻抗和水平横波(SH波)速度.基于新方程建立了VTI介质SH-SH波反演方法,该方法相比VTI介质的PP波反演不确定性明显下降,同时降低了常规PP波各向异性反演对大角度数据的要求.为了获得独立的横波各向异性参数,进一步地提出了一种基于岩石物理关系的横波各向异性参数估算方法.合成地震数据测试和柴达木盆地九分量地震勘探实际地震数据应用结果表明,新方法能够准确地预测地层的横波阻抗、水平横波(SH波)速度、各向异性参数,为各向异性地层的岩性解释和油气储层预测提供了可靠的解决方案,从而深化了横波地震勘探的应用潜力.     

剪切波分裂系统分析方法(SAM)软件系统

穿过地壳介质传播的剪切波发生分裂的特征对地壳应力场的变化极为敏感，因而可以利用剪切波分裂现象监测地震的活动(高原等，1996；Gao，et a1，1998)。剪切波分裂研究是国际地震学的一个前沿课题，目前仍在不断发展之中(Crampin，2001)，但由于它在地震预测     

2021年青海玛多Ms7.4地震震源区横波分裂变化特征

本文利用玛多7.4级地震科考密集台阵150个台站和固定台站MAD记录的近震波形数据,采用横波分裂分析方法测量,总计得到22518对有效横波分裂参数,获得了震源区上地壳各向异性特征.结果显示,震源区各台站的快波偏振方向和慢波延迟时间存在着明显的空间分区特征,但未能表现出随时间的规律性变化特征.最明显的横波分裂特征表现在沿...     

伊朗中东部Ghaen-Birjand地区上地壳各向异性研究c

通过对1997年5月10日Zirkuh ( Ghaen-Birjand )破坏性地震若干余震横波分裂现象的观测，研究了该地区上地壳各向异性特征. 采用质点运动图和纵横比两种不同手段获取了横波分裂参数. 所选余震记录显示了明显的横波分裂，说明该地区介质具有强烈的各向异性. 通过质点运动的方法得出:快横波的偏振方向为22N19E；且快、慢横波的延时之差为6516 ms. 用纵横比的方法得到的结果为:快横波的偏振方向35N18E, 且快、慢横波的延时之差为(4910)ms. 对于厚约5 km各向异性均匀分布的水平层， 我们采用了一个沿应力分布的裂纹模型，并采用垂直于N22E排列, 且密度为0.01的裂纹情况来解释本文结果. 由于研究范围是上地壳，因此假设裂纹被水填充. 最后通过Hudson模型，对裂纹密度为0.005, 0.01和0.03的模型，给出横波速度随传播方向与裂纹对称轴夹角的变化曲线. 结果表明，当横波的偏振平行于裂纹表面时波速不随角度变化；而偏振垂直于裂纹表面时，速度曲线则有明显变化.      

对大同地震横波分裂的研究

由三分向数字地震仪构成的小孔径流动台网记录了1989年10月山西大同二个强震之后15天内的余震。纵波和横波的尾波在直达波的后续波列中表现得非常明显,估计是由近地表不规则沉积层对地震波的聚焦效应所形成的。由于近地表不规则沉积层的作用,在较宽的离源角的范围内都可以辨认出横波分裂现象。用大范围膨胀各向异性(EDA)裂隙对横波的影响解释了快波偏振的排列方向与区域应力场最大主压应力方向的一致性。对一天中包括一个较大地震以及它前后较小地震形成的系列,用理论到时差数值模拟与实际记录对比的方法,确认了横波分裂到时差在一个较大地震发生前后的上升和下降,用应力导致壳内裂隙随时间的变化对横波传播的作用解释了这种变化。到时差在短时间内发生的迅速变化说明含有EDA裂隙的上地壳对区域应力变化具有快速的弹性响应。     

太平洋大型横波低速带东部边界地幔 最下部各向异性研究

针对太平洋大型横波低速带(Large Low Shear Velocity Province, 简写为LLSVP)东部边界的D″各向异性强度的问题, 利用中美洲和南美洲部分台站的地震记录, 通过对SKS和SKKS震相进行横波分裂分析, 得到22个SKS-SKKS震相对的横波分裂结果, 其中有6个震相对存在显著差异. 对比分析震相对的横波分裂结果差异, 可以保守地估计D″各向异性. 横波分裂结果显示, 地幔最下部存在各向异性; 对D″各向异性成因的分析结果认为, 如果LLSVP边界上的地幔最下部物质存在变形以及内部存在小尺度的非均匀体, 则有助于解释这些观测, 但是本文在LLSVP边界上并没有看到大量的有差异震相对聚集. 结合前人的观测研究推测, 该研究区域下方的LLSVP及其周围地幔的边界可能不是很陡峭, 边界附近没有积累强烈的变形, 并在此基础上讨论了地幔最下部各向异性结构的研究意义.      

含裂隙双相各向异性介质中的地震波传播

基于各向异性介质和含裂隙双相介质中的地震波传播理论,导出了具有四阶对称轴的含裂隙双相各向异性介质的本构关系与波传播的运动方程．指出在含裂隙双相各向异性介质中可能传播６种类型的准纵横波,即快纵波ＱＰ１,慢纵波ＱＰ２,两个分裂的快横波ＱＳＶ１,ＱＳＨ１和两个分裂的慢横波ＱＳＶ２,ＱＳＨ２．并以平面波传播为例作了进一步分析