地磁学中的球面各向同性随机矢量场

从地磁场随机模拟的需要出发,研究球面各向同性随机矢量场．首先指出,与三维空间中的随机矢量场不同,在球上均匀性蕴含于各向同性;三维均匀各向同性随机矢量场一定是球上各向同性随机矢量场,反之不真．其次,以地核磁场的随机模型为例,给出了球面各向同性模型的空间两点关联张量的并矢表示,并将其在不变坐标系分解;利用核幔边界地球主磁场的球谐功率谱的幂级数拟合模型,估算空间两点关联张量．因此,即使根据地球主磁场观测认定地核场具有球面各向同性,亦不能推定地核内部磁流体运动是三维均匀各向同性的．     

磁化岩石层球面各向同性统计模型

磁化岩石层产生的磁场是利用磁场观测研究地球发电机过程的最主要障碍之一。基于对球面各向同性随机矢量场及其空间两点关联张量的认识,建立了球面各向同性磁化岩石层的统计模型。结果表明,如果岩石层的剩余磁化强度和磁化率均为球面各向同性,那么在地表观测到的岩石层磁场由球面各向同性和准各向同性两个部分组成。因此,即使统计性质最简单的磁化岩石层,其产生的磁场的统计性质也要复杂得多。     

磁化岩石层球面各向同性统计模型

磁化岩石层产生的磁场是利用磁场观测研究地球发电机过程的最主要障碍之一。基于对球面各向同性随机矢量场及其空间两点关联张量的认识,建立了球面各向同性磁化岩石层的统计模型。结果表明,如果岩石层的剩余磁化强度和磁化率均为球面各向同性,那么在地表观测到的岩石层磁场由球面各向同性和准各向同性两个部分组成。因此,即使统计性质最简单的磁化岩石层,其产生的磁场的统计性质也要复杂得多。     

二维横各向同性弹性随机介质中的波场特征

本文通过交错网格有限差分正演．模拟了平面地震波在二维横各向同性弹性随机介质模型中的传播及其自激自收时间记录．为研究横各向同性弹性随机介质模型中的波场特征,我们在五个不同的时间区段上,分别计算剖面的三个统计特征(横向中心频率、纵向中心频率、波场能量相对值)．这样,对应每一个横各向同性弹性随机介质模型．均可计算得到15个不同的波场特征量．我们通过在二维横各向同性弹性随机介质中的正演模拟．研究当自相关长度以及介质的各向异性系数变化时,对应的上述波场特征量的变化特点．证实了在随机介质模型中．各向异性系数的变化会引起波场记录上的某些统计特征的变化,归纳得出了若干结论．     

根据慢度方法推导波场的空间相关与格林函数间的关系：随机标量波的各向同性入射

理论和实验都证明:两点之间波场的空间关系,可以从一个发射点和一个接收点的格林函数中获得。最近人们发现,随机波场的归一化互频谱通过傅里叶变换和时间域内的格林函数相关。希尔伯特变换和微分必须要用于归一化的空间关系上,以分别获得二维或三维的格林函数。在这些推导过程中,关于频率和慢度的多重积分,出现在波场的归一化空间相关性估计中。迄今为止,波谱法被广泛应用于慢度积分之后的频率积分。然而,采用慢度方法转换积分顺序,通过我们的研究已经成功导出了与波谱法相同的结果。用慢度方法进行推导更具有优势,因为其中的稳定点在积分中起主要作用并可图解。     

各向同性弹性波随机边界逆时偏移

叠前地震逆时偏移是目前公认地震成像的有效途径.声学介质逆时偏移已经成熟,弹性波逆时偏移研究相对较少,本文研究了各向同性介质弹性波逆时偏移.传统逆时偏移由于存储量的巨大不便于实际应用.本文针对逆时偏移存储量大的缺点,采用随机边界条件,用计算换存储减少了存储量.首先从波动方程出发,推导了各向同性介质弹性波逆时偏移高阶有限差分算子;其次运用随机边界逆时偏移的流程进行逆时偏移;最后采用传统的拉普拉斯滤波的方法消除低频噪音.模型试算表明,采用随机边界得到逆时偏移结果与常规有限差分得到的逆时偏移结果差别较小,证明了该方法的正确性.     

二维弹性随机介质中的波场特征

通过波动方程的交错网格有限差分正演,模拟了地震波在二维弹性随机介质中的传播及其自激自收时间记录.本文将理论记录剖面分割成三个不同的时间区段,在三个时间区段上分别计算并提取剖面的统计特征.运用正交试验设计和分析方法,本文全面研究了混合型弹性随机介质的五个统计特征（自相关长度、粗糙度因子、扰动标准差、纵波背景速度、纵横波速度比）及其交互作用与各种波场特征之间的关联,并得出了若干结论.     

地震活动的随机场特征

地震活动是一种随机自然现象,将其基本要素变量看作是空间和时间的函数,它们具有随机场的基本特征,由此得到地震活动的随机场描述。重点讨论在一定条件下地震活动能量场和频次场的统计特征及地震活动场的平稳性问题,说明应用随机场方法研究地震活动的合理性。     

二维粘弹性随机介质中的波场特征分析

通过交错网格有限差分正演,模拟了平面地震波在二维粘弹性随机介质模型中的传播及其自激自收时间记录．为研究粘弹性随机介质模型中的波场特征,我们在理论记录(垂直分量)剖面上选取两个时间区段;在这两个不同的时间区段上,分别计算剖面的三个统计特征(横向中心频率、纵向中心频率、波场能量相对值)．这样,对应每一个粘弹性随机介质模型,我们均可计算得到6个不同的波场特征量．我们通过在二维粘弹性随机介质中的正演模拟,研究当自相关长度以及粘弹吸收系数变化时,对应的上述波场特征量的变化特点,最终得出了若干结论。     

地震三维矢量反射波场

三分量反射地震的本质是三维矢量反射波场.与应力有关的岩体内部细结构是导致三维矢量反射波场的普遍原因.本文讨论三维矢量反射波场所涉及的理论方法、数据处理、观测解释及介质信息提取等问题,总体格架是通过我国自主创新发展从原构造成像提升到构造-岩体内部细结构的复合成像.     

VPN技术在新疆地磁台阵中的应用

介绍了新疆地磁台阵的测点分布、测点设备构成情况以及运用VPN技术将地磁台阵观测系统接入地震行业网、VPN网络建设等情况。在新疆地磁台阵中应用VPN技术,实现了地震行业网对地磁台阵设备的远程管理和数据交换,随时获取数据信息,并能够对地震前后观测信息短临变化进行快速跟踪。     

横观各向同性层状半空间中的弹性位错

本文在柱向量函数系下,利用传播矩阵法求解了层状横观各向同性半空间由内部点源位锚引起的变形;对六个基本点源位错,以等价体力法推出了横观各向同性情形下的点源函数,并且给出了内部任意剪切位错源引起的地表位移的积分表达式。为研究地球的层状结构,特别是其上部的横观各向同性对地表的地震位移、应变以及倾斜场的影响提供了计算公式。     

1936年中国地磁参考场的冠谐模型

根据1936年中国东部和中部地区的地磁测量资料,以及国际地磁参考场DGRF1935和DGRF1940,用冠谐分析方法计算1936年中国地磁参考场(CGRF)的冠谐模型. 冠谐模型的截断阶数为8,球冠极位于36°N和104°E,球冠半角为30°.CGRF1936比相应的国际地磁参考场能更好地表示中国地磁场的分布,本文计算的冠谐模型的均方偏差分别为104.9 nT(X分量),84.8 nT(Y分量)和121.1 nT(Z分量). 根据地磁场的冠谐模型,绘制1936年中国地磁图(X,Y,Z,F)和异常磁场图(ΔX,ΔY,ΔZ,ΔF).     

横观各向同性层状半空间中的弹性位错

本文在柱向量函数系下,利用传播矩阵法求解了层状横观各向同性半空间由内部点源位锚引起的变形;对六个基本点源位错,以等价体力法推出了横观各向同性情形下的点源函数,并且给出了内部任意剪切位错源引起的地表位移的积分表达式。为研究地球的层状结构,特别是其上部的横观各向同性对地表的地震位移、应变以及倾斜场的影响提供了计算公式。     

晨昏起伏电场对中性片离子的随机加热

本文从哈密顿原理出发,讨论磁尾中性片中粒子受晨昏起伏电场的影响问题,并把它归结于讨论标准映射的性质.中性片本身是非线性系统,外加起伏场会导致其进入混沌状态.本文计算了进入该状态的临界电场E_c以及不同E下的粒子轨迹.计算表明,观测到的晨昏电场可以使离子进入混沌状态,但远小于电子的临界场值.这样离子运动是随机的,电子运动是规则的.仅对离子的随机加热可能是导致中性片中离子温度高于电子温度的原因.     

晨昏起伏电场对中性片离子的随机加热

本文从哈密顿原理出发,讨论磁尾中性片中粒子受晨昏起伏电场的影响问题,并把它归结于讨论标准映射的性质.中性片本身是非线性系统,外加起伏场会导致其进入混沌状态.本文计算了进入该状态的临界电场E_c以及不同E下的粒子轨迹.计算表明,观测到的晨昏电场可以使离子进入混沌状态,但远小于电子的临界场值.这样离子运动是随机的,电子运动是规则的.仅对离子的随机加热可能是导致中性片中离子温度高于电子温度的原因.     

2000年中国地磁场及其长期变化冠谐分析

根据1998～2000年完成的118个地磁测点 和39个地磁台的三分量绝对测量资料以及IGRF2000,计算2000年中国地磁场冠谐模型(截断 阶数为8),以及2000～2005年中国地磁长期变化冠谐模型(截断阶数为6). 球冠极位于36 °N,104°E,球冠半角为30°. 中国地磁场冠谐模型能更好地表示我国地磁场的时空变化 ,地磁场模型的均方偏差为：104.4 nT(X分量),103.3 nT(Y分量),123.9 nT(Z分量). 依据地磁场及其长期变化的冠谐模型,分别绘制2000年中国地磁图(F,X,Y,Z)和异常磁场图(ΔF,ΔX,ΔY,ΔZ),以及2000～2005年地磁长期变化图(F,X,Y,Z). 指出改善地磁场模型边界效应 的途径,并对如何布设地磁复测点提出了建议.     

京津冀地区地磁场球冠谐分析

2002年在京津冀地区进行了45个测点的地磁三分量测量,对测量资料进行通化处理,通化时间为2002年5月5日16～18时（世界时）. 通化后的观测均方差分别优于1.5nT（地磁场总强度F）,0.5′(磁偏角D和磁倾角I). 将国际参考地磁场（IGRF2000）作为地磁正常场,建立了京津冀地区地磁异常场的球冠谐模型（BTHASCH）. 球冠极的空间位置坐标为39.5°N和117.0°E,球冠半角为4°. 在模型计算过程中,球冠谐函数的截断阶数分别取为1～10. 经综合比较, 最终采用的截断阶数为5. 建立了京津冀地区参考地磁场的球冠谐模型（BTHGRF）.根据模型,绘制了京津冀地区地磁异常场图(ΔX、ΔY、ΔZ、ΔF、ΔD、ΔI)和京津冀地区地磁图(X、Y、Z、F、D、I).     

利用伪谱法模拟横向各向同性介质中的波

介质的弹性常数为三维四阶张量的分量,共有８１个,由于应力张量和应变张量的对称性及能量密度是应变的二次函数,一般各向异常性介质的独立弹性常数可减为２１个,如果介质具有较高的对称性,独立弹性常数的数目会更少。 对于地壳和上地幔,具有５个独立弹性常数的横向各向同性介质是一个非常好的近似,本研究中横向各向同性介质的对称轴方向可以是任意的（即对称轴可以不平等于铅直方向）,在此情况下,需要进行坐标变换,如果已知介质在某一坐标系（其坐标轴平行或垂直于介质的对称轴）中的弹性常数,我们能够容易地利用变换公式得到变换后新坐标系中的弹性常数。 本文提出了一种方案,利用伪谱法既能模拟横向各向同性介质中的平面波,也能模拟点源激发的波场。在勘探地球物理和地震学中,模拟横向各向同性介拮中传播的平面波及区域源产生的波是最重要的研究课题之一。然而在一般各向异性介质中,很难或不可能确定弹性波的相速度和偏振方向,但在横向各向同性介质中,则可以通过坐标变换来实现,这里我们所提出的方法可以用于横向各向同性介质中弹性波的模拟。