基于纵横波解耦的三维弹性波逆时偏移

纵横波波场分离是弹性波偏移方法的必要条件,通过纵横波成像的差异可以获取更多地下介质的信息.目前所用的纵横波波场分离方法多采用Helmholtz分解,这样得到的波场不仅物理意义发生了变化,振幅和相位也会发生改变.本文采用纵横波解耦的弹性波方程,将其应用于三维介质,对比分析了纵横波解耦方法相对传统Helmholtz分解方法在相位、振幅上的优势.将该解耦的波场分离方法应用于弹性波逆时偏移,能得到相位、振幅和物理意义不受改变的偏移结果.但是该解耦方法分离得到的纵横波波场均为矢量场,将该波场分离方法用于弹性波逆时偏移,还需要解决矢量场如何得到标量成像结果的问题.本文引入了Poynting矢量,通过Poynting矢量对矢量波场进行标量化,这样就能得到保振幅、相位,且无极性反转的标量PP和PS成像结果.同时针对S波Poynting矢量求取不准确的问题,采用拟S波应力场和S波速度场得到了更加准确的S波Poynting矢量.理论计算证明了本文采用的3D波场解耦的矢量波场分离方法的正确性和引入Poynting矢量对矢量波场进行标量成像的有效性.     

基于两种波场分离方法的弹性波逆时偏移对比研究

弹性波逆时偏移是一种以矢量波理论为基础的深度域偏移算法,该算法在波场传播过程中能够正确处理波形能量的转换,保持地震波的动力学和运动学特征.然而,传统弹性波逆时偏移由于成像时纵横波未分离,导致串扰噪声的产生,降低成像精度.为压制弹性波逆时偏移成像串扰噪声,本文对基于Helmholtz分解的波场分离与基于解耦方程的波场分离方法进行研究和分析,并测试对比相应的弹性波逆时偏移成像效果.均匀各向同性介质波场分离测试表明,基于Helmholtz分解分离波场的振幅与相位均发生改变,需要额外校正;而基于解耦方程的波场分离方法可以保持原始波场相位与振幅特征不变.Marmousi截断模型测试表明,基于Helmholtz分解分离波场的弹性波逆时偏移成像振幅与相位发生改变,且存在极性反转现象;基于解耦方程波场分离方法的弹性波逆时偏移成像保持原始波场矢量特征,无极性反转现象,成像效果较为理想.     

全波震相分析的应用

全波震相分析法是以弹性波传播理论为基础,以现代数字技术为手段,对地震波进行全面综合分析的理论和方法.它既包括对单一分量震波观测记录中的各种震相的识别、确认和分析,又包括对多分量震波记录的合成、分析和图示.全波震相分析法涉及震源、射线路径、初动、走时、振幅、波形、时域和空域的瞬态谱、质点振动矢量等诸多方面,因而能更全面地揭示地震波场与地下介质之间的关系.本文以实例展示在不同领域的研究中全波震相分析的应用情况.全波震相分析法为实现多种波型的联合应用奠定了理论基础,并提供了新的方法.     

裸眼井中软地层多极子源激发的弹性波的传播

利用全波场和分波场算法对裸眼井软地层中由单极子源和多极子源（偶极子源和四极子源）激发的弹性波进行了数值研究,给出了声波全波列理论波形、纯纵波和纯横渡理论波形及纵横波的频率传输特性曲线.结果表明,纯纵波和纯横波是无频散几何衰减波;除了在v_s>（1-ρ₁/ρ₂）^1/2v₁的井眼中由单极子源激发的横波无传播特征频率外,纵横波都具有各自的传播特征频率,纵波的传播特征频率有一系列离散值,横波的传播特征频率只有一个且等于非对称模式波的截止频率;多极子源激发的纵波传播特征频率的最小值大于横波的传播特征频率,随着极子数增多,二者的特征频率值皆增高,差别也越大,因此,当声源发射主频较低,接近横波传播特征频率而远离纵波传播特征频率时,低频多极子源将压制纵波并激发出较强的横波,分析结果还表明,通常所说的低频多极子源激发出的横波波群实际上是纯横波与截止频率附近的非对称模式波叠加的结果,在其它条件不变时,二老对横波波群相对贡献的大小取决于声源激发主频的高低及其带宽的大小.     

基于“方程解耦”算法的各向异性介质纵横波分离方法

各向异性介质纵横波耦合的特性,使得纵波信息的获取对于各向异性非常规储层地震数据采集和处理具有重要意义.常规方法主要包括基于散度旋度场的Helmholtz分解和基于频散关系的声波近似等两大类,但这两类方法都改变了纵波波场的振幅和相位信息,并进一步影响正演数值模拟和纵波偏移成像的最终结果.本文基于方程解耦的思想,通过将弹性刚度系数分量中的纵横波耦合项近似为纵波模量和横波模量的线性函数,推导得到单独的纵波和横波方程,从而实现各向异性介质的纵横波波场分离.与常规方法相比,“方程解耦”方法得到的纵波波场的振幅和相位信息都更为准确,且波场信息也更为完整,能够为各向异性介质的纵波数据处理提供重要的保障.     

裂隙张开度对地震波特性影响的模型研究

基于Hudson裂隙理论中等效裂隙模型假设,在均匀介质中嵌入定向排列的薄圆片充填物可构成裂隙介质模型.通过改变充填物薄片的厚度,模拟裂隙的张开度,观测其对纵横波传播的影响.在实验室内用环氧树脂作裂隙模型的基质材料,含硅橡胶的混合低速材料做裂隙充填物.当每个模型中裂隙的直径和个数相等时,仅改变裂隙的厚度,形成了一组相同裂隙密度的裂隙模型.采用超声波脉冲透射法获得了平行和垂直裂隙方向纵横波传播的时间和波形记录.实验表明,在相同裂隙密度条件下,裂隙张开度的变化对纵横波的速度和振幅都有影响,其中纵波振幅的变化比速度变化大得多.横波速度的变化主要反映在慢横波上,振幅的变化快横波比慢横波大.这些特征对地震资料的处理和解释有一定的指导意义.     

转换波PiS震相

地面反射的各类转换波,一般容易识别。地壳及上地幔间断面的各类转换波,振幅微小,识别和应用有困难。 我们对牡丹江台1974年以来记录的Δ>20°的一些深震进行了分析,发现初至P波之后15秒有一明显震相,该震相属地下146公里间断面的转换折射波,定名为PiS。在地震图上,转换波PiS的特点是: 1.PiS波迟于原生初至P波,早于pP、sP,PiS-P到时差较稳定,随震中距变化较小。     

利用单频双程波动方程计算初至走时及其振幅

通过在频率域双程波动方程模拟算法中加入一个复数频率（实部表示频率,虚部表示衰减因子）压制地震波初至走时之后的能量,从而把初至走时及其振幅的计算问题转换为单一频率波场中最大能量走时和振幅的拾取问题,然后利用单一频率域波场的相位项和振幅项分别计算初至走时及其振幅.本文还提出利用参数分析方法求取最优的复数频率,并给出数值计算例子,将本方法的计算结果与有限差分程函方程初至走时和最大能量走时振幅进行比较,结果表明,该方法具有适应于任意复杂介质和多炮多接收点走时和振幅的计算.     

用计算机评分法控制地震台站的分析质量

测震分析是地震台站的常规处理工作之一。其主要内容有:对近震(震中距小于1000km)测定P波和S波到时,测定S波最大振幅,计算近震震级M_L;对远震和极远震,测定初至P波和S波到时以及与震源深度有关的后续震相到时,测定面波振幅,计算面波震级M_S,测定体波震幅,计算体波震级m_B和m_b。然后把这些数据汇集在一起,做出单台地震报告。     

基于交叉梯度约束的地震初至纵波与瑞雷面波联合反演

本文提出了一种初至纵波(P波)与瑞雷面波的交叉梯度联合反演策略.通过对初至P波进行全波形反演可以获得近地表P波速度结构;通过对仅含瑞雷面波信息的地震数据转换到频率-波数域进行加窗振幅波形反演(Windowed-Amplitude Waveform Inversion,w-AWI)可获得近地表横波(S波)速度结构.在二者反演的目标函数中均加入P波速度和S波速度的交叉梯度作为正则化约束项,使得在反演过程中P波速度和S波速度相互制约,相互约束,从而实现对地震初至P波与瑞雷面波的联合反演.数值模拟结果表明交叉梯度联合反演可以提高S波速度反演分辨率,而P波速度反演结果并没有得到提高.实际资料的反演结果表明,交叉梯度联合反演能够获得更加可信的近地表速度结构.     

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。     

地震各向异性研究进展

简要介绍了各向异性介质中地震波传播理论的最新研究进展，总结了地震各向异性在地球动力学，地震灾害监测以及资源探查等方面的应用研究新进展。目前，主要通过数值模拟和物理模拟来研究地球内部典型各向异性介质中波的传播规律；利用横波分裂，Pn波的方位变化，面波成像方法研究地球内部的结构和物质交换，应力场的变化以及地震的孕育和发生过程。在资源探查中，地震各向异性理论主要用于解决测线不闭合，中长排列动校，时深转换以及裂缝分布等问题。     

The phase relations between the first arrivals of compressional and shear waves, and their signification to full wave logging

This paper describes the three phenomena observed in full wave experiments： 1. the amplitudes （absolute value） of the first compressional and shear arrivals have the same variation rules; 2. the phases of the first compressional and shear arrivals are always opposite to each other; and 3. the amplitude variation periods of the first compressional and shear arrivals are 2π. A full analysis and interpretation points out that these phenomena should appear under the full wave logging condition. Hence,the basis of using phase diffrences to extract useful information from the full wave is found.     

横向各向同性地层井孔伪瑞利波、弯曲波、螺旋波的低频极限速度

在多极源声测井中, 低频弯曲波或螺旋波被广泛应用于测量地层的横波速度. 前人的研究已证明在各向同性地层中井孔伪瑞利波、弯曲波及螺旋波的低频极限速度都等于地层横波速度. 大量的数值计算结果似乎表明此结论在横向各向同性（TI）地层情况下也能成立, 但缺乏理论证明. 本文在井孔平行于TI弹性地层对称轴的模型下, 考察了井内声源激发的波在流-固边界上的反射和透射情况, 阐述了非泄漏模式导波产生的必要条件并讨论了其速度上限值. 我们发现在各向异性参数满足一定条件的TI地层中,导波速度的低频极限值小于沿井孔方向上的横波速度. 通过对井孔导波的频散分析以及对时域全波列的数值模拟, 论证了在这类地层中进行多极源声测井时,不可能根据弯曲波或螺旋波的到达时间准确获取地层的横波速度值.     

scattering and refracting of plane strain wave by a cylindrical inclusion in fluidsaturated soils

ＳｃａｔｅｒｉｎｇａｎｄｒｅｆｒａｃｔｉｎｇｏｆｐｌａｎｅｓｔｒａｉｎｗａｖｅｂｙａｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｉｎｃｌｕｓｉｏｎｉｎｆｌｕｉｄｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｓＹＡＹＵＡＮＨＵ（胡亚元）ＬＩＺＨＯＮＧＷＡＮＧ（王立忠）ＹＵＮＭＩＮＣＨ...     

Comparison between earthquake magnitudes determined by China seismograph network and US seismograph networks (I): Body wave magnitude

Introduction Gutenberg (1945a, b) introduced body wave magnitude based on P, PP and S waves (with a period of 0.5~12.0 s) of teleseismic events. Body wave magnitude includes mb determined with short-period seismograph and mB determined with middle- and long-period seismographs. Some-times it is written as m, which is referred to as unified earthquake magnitude. mb represents earth-quake magnitude measured with body wave amplitude around 1 s, while mB represents earthquake magnitude measured …     

Comparison between earthquake magnitudes determined by China seismograph network and US seismograph networks (Ⅰ): Body wave magnitude

By using orthogonal regression method, a systematic comparison is made between body wave magnitudes determined by Institute of Geophysics of China Earthquake Administration (IGCEA) and National Earthquake Information Center of US Geological Survey (USGS/NEIC) on the basis of observation data from China and US seismograph networks between 1983 and 2004. The result of orthogonal regression shows no systematic error between body wave magnitude mb determined by IGCEA and mb (NEIC). Provided that mb (NEIC) is taken as the benchmark, body wave magnitude determined by IGCEA is greater by 0.2～0.1 than the magnitude determined by NEIC for M=3.5～4.5 earthquakes; for M=5.0～5.5 earthquakes, there is no difference; and for M≥6.0 earthquakes, it is smaller by no more than 0.2. This is consistent with the result of comparison by IDC (International Data Center).     

Disturbances of the ionosphere of blast and acoustic waves generated at ionospheric heights by rockets

In this paper we present a model, which describes the propagation of acoustic impulses produced by flight of rockets through a model terrestrial atmosphere, and effect of these impulses onto the ionosphere above a rocket. We show, that experimentally observed ionospheric disturbances with duration about 300 s cannot be explained by effect of acoustic impulses onto the ionosphere. We have calculated parameters of a blast wave produced by launch vehicle on the ionospheric heights. It was shown that the blast wave is intense and this wave can generate great disturbance of electron density. The disturbance of electron density can exceed the ambient electron density in 2.6 times. We supposed that the observed ionospheric disturbances might be produced by propagation of delayed magnetoacoustic wave, which, in turn, was produced by the blast wave.     

低应变反射波法在桩身质量判定中遇到的几个问题

低应变反射波法在桩基完整性检测技术中愈来愈占有重要的地位,但简便易行的优点也造成了检测结果精确性的不足,本文结合反射波法在实践中的应用,就球面波、人为造成波阻抗变化在检测中的影响等几方面和读者进行探讨。