中国大陆及邻区上地幔各向异性研究

为了深化对中国大陆及邻区上地幔介质形变强度和方向的空间变化图象、各向异性和剪切波分裂、各向异性以及应变、应变和构造过程关系的认识，我们以剪切波在分层各向异性介质中的传播理论为指导，以分裂剪切波观测为基础，借助数字化地震资料和高分辨率的信号处理技术，给出了对136次地震的分析结果，得到了20个台站下面的上地幔各向异性介质的变形强度和方向的空间变化图象；并结合已有研究结果，对中国大陆及邻区上地幔各向异性特性及其起源问题进行了讨论．      

裂隙参数对衰减各向异性影响的数值模拟

理论、观测和实验均证实,在地壳和上地幔存在对应力变化敏感的直立裂隙,在整体上呈现方位各向异性.在Hudson裂隙理论基础上,系统全面地数值模拟了裂隙介质几何、物性和弹性波频率等参数对各向异性衰减的影响.结果显示,裂隙密度、裂隙纵横比、泊松比、裂缝填充物、弹性波频率和未破裂岩石母体纵横波速度等对各向异性衰减有着显著影响,...     

基于面波频散的三维横波速度方位各向异性层析成像方法

地震各向异性是反映地球内部介质特性的重要指针之一。常用的横波分裂法和二维面波方位各向异性层析成像方法很难准确反映各向异性随深度的变化。将与周期相关的区域化面波方位各向异性转换成与深度相关的一维横波速度方位各向异性可以弥补深度信息不足的缺陷。现有三维横波速度各向异性研究多是通过两步方法来实现的,即逐个周期二维面波方位各向异性层析成像以及逐个格点一维横波速度方位各向异性反演。这种分步反演的方式既不利于三维先验约束的引入,也不利于利用原始观测拟合误差对三维模型进行直接评估。因此本文开发了基于面波频散曲线的三维横波速度方位各向异性层析成像方法,并编制了相关正演和反演程序。为了检测方法和程序的有效性,我们对规律分布的三维检测板模型进行了模拟测试。测试结果显示:该方法可以很好地恢复各向同性波速异常、各向异性相对强度和快波方向等三维结构信息;而且反演模型相对于参考模型明显改善了对观测数据的拟合,降低了对观测数据的均方根误差。但对各向同性理论模型进行各向异性反演时,在波速均匀区可产生小于0.5%的假各向异性幅值,在波速非均匀区该假的各向异性幅值会更大,浅部可达3.5%。因此在实际应用中需要谨慎解释（浅部）非均匀区的各向异性结果。      

巴黎盆地的VSPs:模拟近点状奇异性剪切波场证实薄互层(或岩性)各向异性和裂隙各向异性聚形的实例

本文研究了巴黎盆地一个井场的多偏移距VSPs剪切波分裂,并证实沉积构造至少必须有正交的各向异性对称,认为引起这种正交对称的最可能的原因是薄互层(或岩性)各向异性和裂隙各向异性的聚形(combination)。过渡带(靠近剪切波点状奇异区(pointsingularities)发生剪切波偏振和时滞的快速变化是造成异常观测波形的原因,观测到剪切波偏振在近点状奇异性处的传播方向上有很大的变化这个结果可能是第一次明确无误地识别出沉积盆地存在着点状奇异性的效应.     

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.     

裂隙各向异性介质波场VSP多分量记录的数值模拟

从各向异性介质中最为普遍的裂隙各向异性介质出发，推导了同零井源距ＶＳＰ三分量观测方式相一致的一维三分量波动方程．为了更符合实际观测，引入了坐标旋转，可以模拟井中任意方位的多层各向异性介质的波场响应．用有限元方法进行了波场数值模拟，重点突出了获得凡Ｒ_３×３矩阵剖面的方法，同时对Ｒ_３×３，矩阵剖面进行了一般性的分析解释，事实证明，Ｒ_３×３矩阵剖面含有介质丰富的各向异性信息．     

双相各向异性介质中弹性波传播伪谱法数值模拟研究

当地下介质存在各向异性时,在观测坐标系下的弹性参数与自然坐标系下的弹性参数不一定相同．首先,根据势能密度和耗散能密度与坐标轴无关的原理,推导出了双相各向异性介质中观测坐标系下弹性参数与自然坐标系下弹性参数之间的关系;然后,从任意双相各向异性中弹性波波动方程出发,得出了该方程的伪谱法数值解法;最后,通过数值模拟,观测到了存在于双相各向异性介质中的４类波,即快纵波、慢纵波、快横波和慢横波．在双相各向异性介质中,ＳＶ波传播的波前面上仍然存在波面尖角,这些尖角在界面上要发生反射和透射．另外,数值模拟结果中可见转换慢纵波和慢纵波的转换波．      

P波S波VSP方法在Geysers地区断裂勘探中的应用

在垂直地震剖面(VSP)的实验研究中,使用了P波和横向震动的S波震源,研究应用剪切波各向异性的测定结果来确定岩体的断裂特征的潜在可能。对井中每一个观测深度上的观测已发现在Geysers地热田盖层中SH波的SV波之间的速度变化大约为11%,这两种波由旋转S波震源到两个相互正交的偏振方向上而得到。这种结果通常与对已知的断裂几何形状所期望的等效的各向异性相一致。     

各向异性与S波分裂及其在地震预报中的含意

近十年来世界在地震各向异性与S波分裂研究领域取得的长足进展,特别是英国科学家将S波分裂理论与观测实验技术逐步引向地震预报研究的努力,说明S波分裂作为体波在各向异性介质中传播的最显著特征,可望提供地震波穿过岩石内部结构最可靠的信息,而震前应力变化最直接的效应将会改变裂纹的几何图象。S波分裂研究是伴随通讯革命在地球物理学领域内发展起来的前沿学科,其形成的高技术反过来又可能产生重大经济效益,特别对石油、地热、煤炭、工程等部门更是如此。通过对国内外大量有关文献的分析、比较和筛选,对无序的情报信息作了有序的浓缩加工,本文将看重概述地震各向异性与S波分裂研究领域的发展历史、S波分裂机理及近期研究成果、S波分裂在地震预报研究中的应用、以及各向异性与S波分裂研究的前景,并给予相应评述。     

TTI介质弹性波相速度与偏振特征分析

相速度和偏振方向是研究地震波传播规律和描述介质特性的重要参数,在理论研究和实际应用中有重要作用.本文假定倾斜横向各向同性(TTI)介质对称轴位于观测坐标系XOZ面内,在此观测坐标系下直接推导了TTI介质弹性波相速度和偏振方向的解析表达式,再进一步利用Thomsen弱各向异性理论,推导了弱各向异性近似条件下弹性波相速度以及qP波和qSV波偏振方向表达式.理论分析和数值试例表明,在相速度方面,随着各向异性介质参数改变,qP波和qSH波速度变化较为平缓,qSV波速度变化较为剧烈.弹性波相速度近似式误差均较小,能较好地近似精确相速度.在偏振方向方面,SH波偏振方向只是传播方向和对称轴倾角的函数,而与各向异性参数无关,SH波偏振方向既垂直于传播方向,又垂直于TTI介质对称轴方向.除特定方向外,qP波和qSV波的偏振方向与传播方向均成一定角度,并且随TTI介质对称轴倾角的改变而改变;在精确和近似情况下,qP波和qSV波的偏振方向始终垂直;在精度允许范围内,偏振方向的弱各向异性近似式与理论解析式吻合较好.     

上地幔各向异性分析中地壳的影响

应用伪谱法研究了地壳各向异性对上地幔各向异性分析的影响. 用几种不同情况下的两层各向异性模型,模拟了全波场,着重分析了不同深度观测点上的剪切波分裂特征. 结果表明,当地壳为各向同性或其各向异性主轴与上地幔重合或相互垂直时,在地壳观测到的快、慢剪切波的偏振方向保持了上地幔中的偏振方向;重合时,快、慢波走时延迟增大;垂直时,走时延迟减小. 当地壳的各向异性主轴与上地幔成一般夹角时,其粒子运动轨迹变得十分复杂,不能直观地识别上地幔各向异性中的快波方向,对走时延迟也有一定的影响. 将常用的两种分析方法应用于对模拟结果的反演,发现当地壳各向异性与上地幔各向异性方向为一般夹角时,反演结果会出现较大的误差或误判. 进而提出解决这一问题的方法,一是综合多种方法的结果;二是由拟合残差或相关系数等值线作进一步的确定.     

介质电性各向异性变化的识别及应用

应用地电阻率各向异性度S分析了辽宁省地电观测资料，结果表明地电阻率各向异性度作为地电资料一种分析方法是可行的，某些地震发生前后，地电阻率的各向异性度存在明显的异常变化。     

第二届国际地震各向异性专题讨论会

人们普通认为,地壳和上地幔中存在P波各向异性,即P波速度随方位而变化。现已观测到分层介质、韧性岩石内排列成行的晶体和脆性岩石内排列成行的裂隙的各向异性效应,并由此进行推测,使人们获得地球构造和地质力学过程方面的资料。地壳和上地幔P波地震各向异性是1982年在苏联苏兹达尔召开的第一     

就圣安德列斯断层剖析剪切波分裂

就加利福尼亚Cajon山口深科学钻孔而言,由垂直地震剖面获取了剪切波记录,进而采用各种方法研究了剪切波分裂。这些使用的方法应该允许我们使用一个六角形对称并有一个水平对称轴的系统探测由可能的各向异性产生的(AI)剪切波分裂。对直达剪切波的精心研究后得出的结论是:AI型剪切波分裂观测结果竟然和用常规的观测不到AI型剪切波分裂的简单系统的结果相吻合,没有观测到AI剪切波分裂的原因部分地是由于该区域最大最小主应力的差异太小。因此使裂隙组和微裂隙组在垂向排列上变得很不明显。该区域剪。该区域剪切波的传播和偏振也许更受复杂的地质因素控制而不是受现在应力场的制约.显然。没有检测到AI剪切波分裂并不意味著介质就是各向同性;偏振图提供的剪切波分裂的明显证据表明的是一个高阶的各向异性。     

基于地幔动力学模拟推断云南地区剪切波各向异性源的深度

地震各向异性与地幔对流导致的变形存在因果关系,因此地幔对流模拟可被用来预测地震各向异性,并推测剪切波各向异性地幔源的深度.本文建立了基于地震速度结构的地幔对流模型来预测云南地区剪切波分裂的快波方向,它同时受地表板块运动和地幔内部的温度扰动所驱动.通过与观测结果进行对比分析,推测在云南地区西北部和东部区域,剪切波各向异性源主要存在于岩石圈中.在西南部和四川盆地及其西缘,地幔流动可能是剪切波各向异性的主要贡献者,各向异性层分别位于210~330 km和170~330 km深度,导致西南部剪切波各向异性的地幔可能处于大幅度的剪切变形状态,而四川盆地及其西缘主要处于中等强度的剪切变形状态.     

青藏高原中部Quasi-Love波的识别及其转换点揭示的东西向方位各向异性变化

目前人们利用4种基本的地震波现象研究地震各向异性,如横波双折射、面波散射、与传播方向有关的走时异常和PS转换波震相.本文利用面波散射产生的Quasi-Love（QL）波研究青藏高原上地幔顶部的各向异性结构特征.首先利用中国地震台网昌都（CAD）台记录的地震波形资料识别出产生QL波的路径,并利用合成地震记录和垂直偏振极性分析证实所观测到的为QL波,而不是高阶振型的Rayleigh波或其他体波震相;然后由Rayleigh波、Love波和QL波的群速度估算了各向异性结构横向变化的转换点;不同周期时,转换点的位置不同,这种频率依赖性还需要进一步的模拟研究.Love波向Rayleigh波耦合（产生QL波）的转换点位置揭示了青藏高原面波方位各向异性变化特征,并以南北向构造带的东西分段性、上地幔流引起的地球内力诱导岩石形变解释了青藏高原各向异性的东西向差异性.     

横向不均匀介质中的面波及地球内部速度结构研究

近十年中地震面波的理论和应用研究有很大进展。由于资料增加、反演方法的改进及利用了振幅和波形等更多的面波信息，对于全球及区域上地幔速度结构及各向异性有了进一步的认识。同时对于显著不均匀三维介质中面波的传播特征，在理论探讨和实际观测方面取得了较多成果。本文对于面波研究的最新成果作了介绍。     

四川地区Sn波偏振

本文分析了１９９４年、１９９５年成都遥测地震台网实时处理系统记录的５０多个ＭＬ３．０～４．０级地震的Ｓｎ波偏振，研究这一地区地壳介质的各向异性．结果表明，在短周期三分向地震图上，对来自不同传播方向的，有可靠到时的Ｓｎ波偏振是一致的，其优势取向与其它方法观测的这一地区最大水平主压应力方向相同。这意味着，这一地区地壳介质存在地震波各向异性。     

地震各向异性研究进展

综述了自６０年代以来地震各向异性研究的进展,内容包括岩石弹性常数的实验室测量、岩石形变和地震各向异性起源、自由振荡的理论研究、面波和体波的理论和观测研究。后提出了目前需要解决的问题和该领域的发展趋势。     

各向异性弹性波场的有限元数值模拟

研究了各向异性弹性波有限元正演系统的精度和效率问题，提出了一种透射加衰减的组合人工边界方案（吸收边办条件），它对各向异性波具有较好的吸收效果，并且有较好的稳定性能，均匀TI介质中的模拟获得了非常清晰的波场快照，其波场特征与理论分析能够准确吻合，各向异性介质模型的地表地震记录表明，各向异性波炮集记录在波的类型、同相轴形态、能量分布和相位等方面与各向同性波都有很大差别。