合成三维横向非均匀介质远震体波接收函数的Maslov方法

三维横向非均匀介质远震体波接收函数的合成算法对于三维介质远震体波接收函数研究至关重要．本文发展了基于Ｍａｓｌｏｖ理论的横向非均匀介质接收函数合成算法,针对远震体波接收函数计算的特点,利用遗传算法完成三维动力学射线追踪,并采用递归算法组织射线的追踪过程,从而在保证追踪精度的同时提高了射线追踪的效率,并可完全避免传统射线追踪过程中的射线编码问题．正演计算结果表明,此法是一种高效、实用的三维横向非均匀介质接收函数计算方法．     

合成三维横向非均匀介质远震体波接收函数的Maslov方法

三维横向非均匀介质远震体波接收函数的合成算法对于三维介质远震体波接收函数研究至关重要．本文发展了基于Ｍａｓｌｏｖ理论的横向非均匀介质接收函数合成算法,针对远震体波接收函数计算的特点,利用遗传算法完成三维动力学射线追踪,并采用递归算法组织射线的追踪过程,从而在保证追踪精度的同时提高了射线追踪的效率,并可完全避免传统射线追踪过程中的射线编码问题．正演计算结果表明,此法是一种高效、实用的三维横向非均匀介质接收函数计算方法．     

横向非均匀介质远震体波接收函数的波场特征

系统研究了台站下方存在倾斜界面时,远震体波接收函数的波场特征及多方位接收函数对台站下方介质横向非均匀特征的反映能力．我们利用合成三维横向非均匀介质接收函数的Maslov方法,具体模拟了台站下方存在倾斜界面时的接收函数响应．结果表明,当台站下方存在倾向一致的倾斜界面时,远震体波接收函数的径向分量和切向分量分别随震源方位角的变化呈现对称和反对称的规律性变化．利用不同震源方位角接收函数径向分量和切向分量的变化规律,可以估计台站下方界面的倾向和倾角．当台站下方各界面的倾向不同时,随方位角的变化,接收函数只能直观给出界面的整体倾向．实际观测数据的分析结果表明,对于利用单个台站接收函数研究台站下方介质的横向非均匀特征来说,简单倾斜界面可以看作较好的一级近似．     

计算横向非均匀介质体波理论地震图的Maslov渐近法

本文运用Maslov渐近理论编写的二维横向非均匀介质中的理论地震图程序,与其它类型算法作了精确对比,结果表明,在层状介质模型中,本程序的结果无论振幅还是波形对比都与反射率法基本相同。对于二维横向非均匀模型,在射线理论的非奇点处,本算法与射线方法基本一致,在射线理论的奇异点处,Maslov方法消除了射线理论所固有奇点,提高了计算精度。     

计算横向非均匀介质体波理论地震图的Maslov渐近法

本文运用Maslov渐近理论编写的二维横向非均匀介质中的理论地震图程序,与其它类型算法作了精确对比,结果表明,在层状介质模型中,本程序的结果无论振幅还是波形对比都与反射率法基本相同。对于二维横向非均匀模型,在射线理论的非奇点处,本算法与射线方法基本一致,在射线理论的奇异点处,Maslov方法消除了射线理论所固有奇点,提高了计算精度。     

计算横向非均匀介质体波理论地震图的Maslov渐近法

本文运用Maslov渐近理论编写的二维横向非均匀介质中的理论地震图程序,与其它类型算法作了精确对比,结果表明,在层状介质模型中,本程序的结果无论振幅还是波形对比都与反射率法基本相同。对于二维横向非均匀模型,在射线理论的非奇点处,本算法与射线方法基本一致,在射线理论的奇异点处,Maslov方法消除了射线理论所固有奇点,提高了计算精度。     

吸收介质中的Maslov体波理论地震图

本文研究了横向非均匀吸收介质中的Maslov渐近理论地震图方法.对于如何提高计算精度及计算速度作了比较深入的探讨.本方法先计算远场格林函数,由褶积得到一般震源函数的弱吸收理论地震图.对于高Q引起的数值不稳定性,通过引入平滑函数得以解决.由此产生的新的被积函数具有非常好的收敛性,从而提高了计算精度及计算速度.以此理论编写的程序在模拟完全弹性介质以及一维吸收介质时与反射率法作了比较,并取得了令人满意的效果.对于二维横向非均匀吸收介质,计算方法与高斯光束方法作了对比,二者在主要特征上基本一致.数值对比中出现的一些差异也作了必要的讨论及说明.     

吸收介质中的Maslov体波理论地震图

本文研究了横向非均匀吸收介质中的Maslov渐近理论地震图方法.对于如何提高计算精度及计算速度作了比较深入的探讨.本方法先计算远场格林函数,由褶积得到一般震源函数的弱吸收理论地震图.对于高Q引起的数值不稳定性,通过引入平滑函数得以解决.由此产生的新的被积函数具有非常好的收敛性,从而提高了计算精度及计算速度.以此理论编写的程序在模拟完全弹性介质以及一维吸收介质时与反射率法作了比较,并取得了令人满意的效果.对于二维横向非均匀吸收介质,计算方法与高斯光束方法作了对比,二者在主要特征上基本一致.数值对比中出现的一些差异也作了必要的讨论及说明.     

Maslov面波理论地震图

研究了横向非均匀介质中的Ｍａｓｌｏｖ面波渐近理论,在横向弱非均匀介质的假设下,介质的纵向非均匀性反应在局部本征函数中,以局部本征函数近似真本征函数是射线理论的直接推论．由此,三维结构下的面波计算退化为准二维问题．由于本文方法属于慢度法,面波的频散使得在一般情况下得不到与体波ＷＫＢＪ方法相似的褶积结果;在震源函数为高斯波包的假设下,得出了与二维体波Ｍａｓｌｏｖ理论图形式上完全相同的褶积结果．还讨论了吸收介质中的面波波包理论图计算,最后结果与二维体波吸收介质中的结果相似．     

Maslov面波理论地震图

研究了横向非均匀介质中的Ｍａｓｌｏｖ面波渐近理论，在横向弱非均匀介质的假设下，介质的纵向非均匀性反应在局部本征函数中，以局部本征函数近似真本征函数是射线理论的直接推论．由此，三维结构下的面波计算退化为准二维问题．由于本文方法属于慢度法，面波的频散使得在一般情况下得不到与体波ＷＫＢＪ方法相似的褶积结果；在震源函数为高斯波包的假设下，得出了与二维体波Ｍａｓｌｏｖ理论图形式上完全相同的褶积结果．还讨论了吸收介质中的面波波包理论图计算，最后结果与二维体波吸收介质中的结果相似．     

远震接收函数的各向异性研究

用接收函数研究地壳各向异性,首先要提取高质量的接收函数,然后计算接收函数Ps震相的分裂或拟合Ps震相随后方位角的变化特性来提取地壳的各向异性参数。在提取接收函数的方法中,频率域方法简单,执行效率高;时间域方法精度高、稳定性好。与先前的方法相比,接收函数的各向异性研究针对整个地壳,对于更准确地分析地壳结构、了解壳幔耦合关系、岩石圈形变及动力学特征具有重要的意义。作为研究各向异性的方法之一,接收函数的各向异性研究仍然在发展之中,会有更广阔的发展前景。     

横向非均匀介质中弹性地震波传播的数值模拟

应用混合变量弹性动力学方程和线性常微分方程组的矩阵指数解法，将层状介质中广泛应用的弹性波传播矩阵解法推广至横向非均匀介质，给出了一种可计算复杂地质体中弹性波传播的广义传播矩阵数值解法。该方法可模拟任意震源及所产生的各种体波、面波，数值结果表明具有很高的计算精度。     

一类非均匀介质中电磁场的延拓

本文讨论具垂向光滑变化的非均匀介质中电磁场延拓的数学物理问题及稳定化的算法原理。首先从电磁场的基本方程出发,导出了垂向非均匀介质下磁场的垂直分量所满足的二阶偏微分方程,并且依照实际背景将场的延拓问题化归为解相应二阶椭圆型方程的Cauchy问题。接着利用Fourier变换方法得到了场延拓的形式表达式,然后给出了几种特殊垂向非均匀介质下场延拓的精确解析公式。最后,应用正则化方法建立了场延拓的稳定化的公式,给出了所得公式的离散化形式,同时指出了相应正则化参数的选择原则。     

接收函数的曲波变换去噪

压制横向非均匀地壳介质引起的散射波场对于基于水平分层介质模型的接收函数地壳结构成像及其地震各向异性研究至关重要.虽然通过数据叠加和低通滤波,在一定程度上能够压制散射波场,但也有可能导致不希望的波形畸变、信息丢失或数据分辨率降低.为了避免上述问题,本文将近年来快速发展的曲波变换理论用于远震接收函数的散射噪声压制.与勘探地震学不同,我们面临的主要问题在于地震台站和震源的空间缺失导致的接收函数空间不均匀采样.为此,我们将压缩感知理论与曲波变换去噪相结合,在对缺失数据进行波场重建的同时,实现散射噪声的压制.为了论证方法的可行性,本文进行了噪声压制和波场重建的理论检验.并将本文方法用于处理IRIS全球台网固定台站和川西台阵远震接收函数.结果表明:1)地壳介质横向不均匀引起的散射噪声可以得到有效压制,接收函数的信噪比得到提高,震相的可追踪性得到改善,从而利于进一步的接收函数反演和地震各向异性研究; 2)缺失数据可以正确重建; 3)本文的方法既可用于单台-多事件的数据集,也可用于单个事件-阵列观测的数据去噪,但单台-多事件数据集的结果优于阵列观测的情况.     

一类非均匀介质中电磁场的延拓

本文讨论具垂向光滑变化的非均匀介质中电磁场延拓的数学物理问题及稳定化的算法原理。首先从电磁场的基本方程出发,导出了垂向非均匀介质下磁场的垂直分量所满足的二阶偏微分方程,并且依照实际背景将场的延拓问题化归为解相应二阶椭圆型方程的Cauchy问题。接着利用Fourier变换方法得到了场延拓的形式表达式,然后给出了几种特殊垂向非均匀介质下场延拓的精确解析公式。最后,应用正则化方法建立了场延拓的稳定化的公式,给出了所得公式的离散化形式,同时指出了相应正则化参数的选择原则。     

横向非均匀介质多道瑞雷波频散曲线正演

作为近地表横波速度结构成像的主要手段之一,面波多道分析法的正问题研究对现场观测系统设计及后续反演计算具有重要意义.目前面波频散曲线的正演主要分为两类:一是对水平层状介质中面波的本征值问题进行求解,该类方法计算效率高但较难考虑地下介质在横向上的不均匀性;二是基于波动方程的全波场模拟,该类方法在理论上可考虑任意复杂的地质模...     

各向异性,横向非均匀介质中的传播不变量,透射和反射

对于地震波主要特性随深度变化的准层状介质，可根据两个地震波场的位移和作用力的某种组合建立传播不变量计算公式。这样的不变量与深度无关，对于相同的场则趋于零。它是空间和波数域中为各向异性和横和变化介质而建立的一种计算方法。这些传播不变量可大大简化横向变化介质中反射和透射过程的综合分析，其中包括了波数间耦合作用的计算。本文通过分析ＳＨ波在自由表面下的非规则界面上的入射过程，阐明了这种方法的实现过程。其结     

横向各向同性介质二维格林函数的F-K算法

采用算子表示法,在Ｆ-Ｋ域内将横向各向同性介质中的波动方程进行算子分解,然后利用留数定理求出格林函数的解析解。并给出了一个算例,得出时空域中ｑＰ波、ｑ（ＳＶ）波和ＱｓＨ波的格林函数剖面。     

介质非均匀性参数对散射波包络的影响

本文以von Kármán型随机介质为非均匀介质模型,通过数值计算并结合实际观测资料对比分析介质非均匀性参数对散射波包络宽度的影响.结果表明散射波传播距离、频率、介质粗糙程度及介质非均匀体尺度因子的变化均可引起散射波包络的展宽,但散射波传播距离、散射波频率对散射波包络宽度的影响只是表象,而造成散射波包络变宽的根源则是介质粗糙程度及与非均匀体尺度因子;随着介质粗糙程度的增大,介质非均匀体尺度因子对散射波包络宽度的贡献速率增大.     

垂向非均匀介质的走时反演

本文提出了一种利用反射波走时曲线计算垂向非均匀介质速度和反射界面深度的方法。当在地球表面没有获得来自地下某一深度范围内介质的任何信息时,可以认为这一深度范围内的地震波速度具有连续性。利用来自其底部反射界面的反射波走时曲线,可以计算出该深度范围的地震波速度结构。对三种模型进行了理论计算,所得反演解与真实值较为一致,其中计算出的反射界面深度最为精确。利用本文提出的方法可以计算两个相邻反射面之间的垂向非均匀速度结构,如低速层等。