俄克拉何马州Conoco井孔试验室跨井测量和逆垂直地震剖面检测破裂

本文对在俄克拉何马州Conoco井孔试验室的剪切波组合跨井测量(CHSs)和逆垂直地震剖面测量(RVSPs)进行分析以研究剪切波传播和天然裂隙之间的关系。该测量覆盖了全部入射角和入射方位,使其能较为详细地研究破裂诱发的方位各向异性。资料显示出地震各向异性的几种特征即源一检距小于50m,固有时滞达7ms时,剪切波分裂提示有高破裂密度存在。快速剪切波偏振和时滞的估算结果证实了由其它地质的的和水文的观测结果所推断的N75°±10°裂隙走向.CHS资料的分析,包括用合成地震图模拟认为裂隙,至少是优势裂隙组.从垂直方向旋转了20°该研究最重要的成果之一是在CHS剖面上明确无误地确认井间沿界面传播的导波具有足够的速度差.CHSs和RVSPs联合解几乎是评估浅层破裂参数的唯一可能途径.这对于水文调查中研究浅层流体是很重要的.     

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.     

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,...     

原生裂隙和由VSP推断的裂隙参数对比

本文对使用P波交叉偏振剪切波垂直地震剖面(VSP)识别地下裂隙系的可行性进行了检查。在一眼试验井中裂隙和微裂纹沿井筒分布用一台超声井下电视(BHTV)和岩芯样品的速度测量结果来表述。BHTV图象说明井孔浅部的破裂发生率比深部为高。用BHTV观察到较浅部裂隙密集的深度段有两组优势的平行裂隙;这两组裂隙走向的取向几乎同一指向NW,而它们各自的平均倾角分别为73°和46°,较深部裂隙稀少的深度段,其裂隙走向的取向性则很少见,岩芯样品的速度各向异性是如此之小以致现在的vSP测量不能用岩芯样品测量分辨出所预期的吝向异性.p波和两个剪切波速度(V_P, V_S1,和V_S2)可由三分向vsP下行波相移确定,但须是零偏移距p波源和零偏移距并在两个正交方向偏振的剪切波源.VSP的结果如下:(1)精度小于4%的剪切波的偏振各向异性检测不到.(2)裂隙密集段V_P和V_S(V_S1和V_S2 的平均值)分别是裂隙稀少段的94%和86%,由于裂隙均匀分布,VSP的结果与预期的速度变化一致,虽然一个双平面破裂模型不能满足VSP结果的要求,而BHTV图象却显示出这样两组平行的裂隙.可以认为.这种差异是由于现在的VSP试验在速度测定上缺乏深度分辨能力造成的.     

各向异性介质中剪切波振幅-炮检距比值研究的可行性

剪切波分裂的研究可以取得原生岩体的裂隙走向、裂隙密度、裂隙组及其排列成行的微裂隙群区等其它参数的信息。这类信息对研究储集层特征和其它烃类开采的应用是重要的,裂隙密度通常由剪切波各向异性的百分率导出,百分率是由两分裂剪切波之间的时滞测出的。储集层对可检测出的由它造成的时滞可能太薄,因而在一个储集层内的时滞(和裂隙密度)用传统的反射测量法或垂直地震剖面的走时分析法都可能分辨不出来。研究剪切波振幅一炮检距比值(AvO)技术为的是弄清它们能否提供确定薄油储层各向异性参数更为可行的方法.用简单的双层模型研究具有入射角的反射剪切波振幅的特性,对第二层(代表一储层)内充水裂隙和干裂隙就剪切波各向异性百分率的范围内计算了前切波Avo的变化,为的是弄明白能否用剪切波AvO特征波形提取关于储层特性的特征信息.对于细裂隙,剪切波AVO曲线图形对各向异性和裂隙容积的变化是敏感的.广角偏移距反射资料中有着关于裂隙容积的大部分信息,它可以用于增加采油的跨井监测.剪切波AVO的变化可以被采集系统畸变.关于百分率各向异性的大部分信息都包含在以近垂直入射的反射剪切波的振幅之中.本文回顾了垂直入射反射振幅法,提出了一个简单的编图程序用来确定它们在不同储集环境中使用的可行性.     

地下生命线工程地震反应的超声模拟

本文应用超声地震模型实验方法研究地下生命线工程的地震反应.按一般的场地条件,根据相似原理设计了地下生命线工程非均匀场地,均匀场地实验模型.除进行了解释震波传播的震相分析外.还重点展开了以质点振动为中心的一系列分析工作,结果表明:距离震中越近,地震地面运动的强度变化幅度及变化速率越大,从而对地下管线越不利;在软土覆盖层中,压缩波主要造成管线的径向弯曲变形.剪切波则主要引起管线的轴向伸缩变形或派生纵弯作用;当覆盖层较薄(厚度小于震波波长)时,地震地面运动强度的节律性变化,主要受基岩中震波波长的控制;地表覆盖层岩土性质,对地震地面运动强度有显著影响;不同性质的覆盖层介质对地震地面运动各分量的影响程度不同;波的传播效应使地表在不同时刻处在不同时刻处在不同的质点振动状态下,在横向突变的非均匀覆盖层条件下,不同岩土单元的的接触部位,将存在显著的振动相位差异和强度差异:由于地下管线与周围岩土层变形一致,故上述关于地震地面运动的结果,也即不同条件下地下管线的变形特点.需针对不同情况加强地下管线的抗震措施.      

基于地震波叠加模式的空间域划分及质点运动空间差异——以SV波入射为例

针对地震动空间差异问题,以半无限空间内平面SV波入射为例,采用波动理论和叠加原理相结合的方法研究地震动的空间特征。首先,分析入射波和反射波在空间内形成质点运动的叠加模式差异,并依此对空间域进行划分;其次,针对不同泊松比和SV波入射角情形研究叠加区与分离区的分界线控制情况;最后,对比分析不同空间域内的质点运动在峰值、持时等方面的特征。研究结果显示:当SV波入射时,叠加区与分离区的分界线通常由z₃ （反射P波与反射SV波的分离线）控制;同时存在两种特殊情况,当SV波垂直入射时,分界线由z₁ （入射SV波与反射SV波的分离线）控制,当反射SV波幅值为零时,分界线由z₂ （入射SV波与反射P波的分离线）控制。在入射波和反射波的影响下,质点运动时程的形状具有水平不变性。三波贡献时段只出现在深度小于z₁的质点的运动时程中,且持时随着深度的增加线性减少;双波贡献时段出现在位于叠加区内的质点的运动时程中,持时沿深度先增加后减少;单波贡献时段随着深度的增加而逐渐加长,在分离区达到最大值。质点运动总持时随深度逐渐增加,在分离线z₂和z₃深度处存在两个拐点。在质点运动峰值方面,靠近自由面的叠加区质点运动峰值变化较大,深度较大的叠加区和分离区的质点运动峰值一般不变。      

基于二维三分量伪谱法模拟数据的EDA介质中横波分裂研究

为了检测定向裂隙介质中横波分裂的方位属性特征,分析地震属性随裂隙密度和方位变化,采用人工吸收边界和反周期扩展边界,用伪谱法获得不同裂隙密度和不同方位地质模型三分量地面记录;应用时频分析和剪切波偏振分析研究由于裂隙方位和密度引起的横波分裂.结果显示,裂隙密度和方位决定着横波分裂的时差和偏振.快慢横波的延迟时间随裂隙密度增大而增加,不同方位相同裂隙密度的横波分裂时差有微小的变化.在45°方位检测时间延迟时间最大.通过时频分析,可以看到不同方位的瞬时主频有显著的变化,在横波分裂处瞬时主频有明显变化.因此,瞬时主频和快横波的偏振以及延迟时间可以作为裂隙方位和密度的指示.     

汶川M_S 8.0地震:龙门山断裂两侧地壳各向异性的初步研究

利用中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区布设的大规模密集流动宽频带地震台阵记录的远震P波波形数据,分别采用波形互相关和加权叠加方法研究了地壳各向异性。作为初步结果,得到了龙门山断裂两侧4个宽频带流动台站的接收函数莫霍面Ps转换震相快波方向和分裂时间延迟。结果表明:1)波形互相关方法总体上优于方位加权叠加方法,它不但可以给出快波方位,而且可以给出快慢波的时间延迟;方位加权叠加方法测量结果存在不确定性,其原因在于难以确定介质各向异性对称轴的方位;同时采用上述2种不同方法研究地壳各向异性参数有助于判断测量结果的可靠性;2)四川盆地内快波偏振方位基本一致,表明四川盆地地壳整体性较好,横向非均匀变形较弱;3)以汶川地震主震的震中区为界,松潘-甘孜地块北侧快波偏振方位与龙门山断裂近于平行,表明在四川盆地坚硬地壳的阻挡作用下,龙门山断裂附近松潘-甘孜地块北侧可能存在中下地壳软弱物质沿断层向NE方向的扩张变形,而其南侧处于正向挤压的状态。该结果有助于解释汶川MS8.0地震的单侧破裂过程及其余震发育的特征     

沉积盆地方位各向异性和EDA各向异性的有效作用范围

同时具有一垂直于层理面的对称轴的层理诱发或岩性诱发的方位各向同性和具有一水平对称轴的裂隙诱发的张性扩容(EDA)各向异性被认为是沉积盆地的共性,因而能普遍地观测到剪切波分裂现象。具有圆柱形对称正交轴的两个各向异性的这种横向各向同性的组合导致正交对称,这有两个主要作用:(1)快速分裂剪切波的偏振方向可能不再平行于裂缝或裂隙组的走向,甚至是近垂直传播;(2)这样的正交对称系,必然有许多方向(称之为剪切波点状奇异性),即剪切波显示出扰动或异常特性,或许仍然在近垂直方向.除非能正确地识别构造的不规则性或间断性的效应,否则它们将被错误地解释.相比之下,这种特性的三维几何形态识别,对岩体各向异性的可能组合施加了比较严格的约束.为了解这些现象的几何形态,本文提出剪切波分裂特性的三维模型,它已经对裂隙和层理诱发的各向异性的组合作用范围进行了计算.     

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.     

剪切波在双层方位各向异性介质传播中分裂参数的变化特性

以质元运动方程和应力应变关系为基础建立了各向异性介质的波动方程．从数学上对体波在各向异性介质中的传播进行了严格的数学推导,给出了各向异性介质中三种体波波速与介质弹性常数及波传播方向的数学关系．由此对剪切波在单层和双层弱方位各向异性介质中的分裂行为进行了系统讨论,给出了合成分裂参数、每一层分裂参数与入射剪切波偏振方向的数学表达式．假定每一层分裂参数之后,得到了合成分裂参数随入射方位角变化的合成地震图．研究表明,剪切波在双层各向异性介质中传播时产生的两对分裂剪切波可用一合成分裂因子来描述．由合成分裂因子确定的分裂参数随入射剪切波偏振方向的变化呈现出π／2的变化周期．其结果可用于双层各向异性介质反演研究,对进一步解释板块运移、地幔对流规模、深源地震成因、浅部地震构造及深部力源问题等有参考意义．     

藏北地壳东西向结构与“下凹”莫霍面——来自宽角反射剖面的启示

根据藏北色林错-雅安多510余公里长地震剖面上纵横波特征所识别的来自于莫霍反射及壳内反射震相,通过正演拟合解释了该纵剖面地壳纵横波速度与Poisson比结构.研究结果显示,雅鲁藏布江与班公湖-怒江两条缝合带之间地壳结构东西向变化剧烈,岩石圈结构在剖面中部厚度最深,达到80余公里;莫霍面东西向变化呈现“下凹”特征,自莫霍面“下凹”处沿剖面东西方向呈阶梯状抬升,且西向抬升速度较东向大;地壳内纵横波速度纵向（深度域）与横向（东西方向）均存在非均一性现象,且上地壳内27～34km深度处存在厚度约5～7km的低速层.上地壳内,剖面中段介质的Poisson比较剖面东段与剖面西段的低;下地壳内,剖面东段的Poisson比较剖面西段的Poisson比低.上地壳内介质的刚性变化特征不同于下地壳内介质的刚性变化特征,剖面东段下地壳内物质较剖面西段的刚度小,并蕴含着藏北地区下地壳物质伴随欧亚与印度板块碰撞而东向流动.藏北地区地壳结构东西向变化趋势与莫霍面“下凹”特征可能源于多期构造作用的叠加效应.     

台湾集集地震震源区地壳各向异性初探

利用剪切波分裂可以研究地壳介质的地震各向异性特征.研究表明,复杂地质构造会造成剪切波偏振方向的不同.剪切波分裂特性对地壳应力场的微小变化所引起的地壳岩石裂隙图像的变化非常敏感,由于快剪切波偏振方向反映了地震台站下方地壳的主压应力的方向,因而可以用来研究地壳应力场特征.     

唐山地区快剪切波偏振图像及其变化

根据剪切波分裂的相关函数计算－时间延迟校正－偏振分析检验的系列分析方法,利用唐山地区近源强地面运动记录,对快剪切波偏振图像进行了静态和动态的初步讨论。在唐山地区,有些相距很近的台站得到了完全不同的快剪切波偏振结果,其快剪切波偏振方向的离散性特征表明,在复杂地区不同台站观测结果的简单叠加可能是没有意义的。研究表明,快剪切波偏振方向可能存在着快速的变化。     

日本西南部后续震相剪切波分裂分析：地壳内部线性构造的探测器

尝试用剪切波分裂分析的方法探测地壳内部的线性构造。从地震图上可以看出日本西南部地区存在一些线性构造。在该地区没有发现明显的活断层能证明这些线性构造的存在。我们用两种后续震相，即PpPms和PpSms震相对日本西南部地区的剪切波分裂进行了研究。PpPms是一种后续S波震相，它是P波在地表反射后又入射到地壳中经莫霍面反射转换成的S波。PpSms也是一种后续S波震相，它是P波在地表反射转换成S波后经莫霍面再次反射入射到台站的s波。我们用这两种震相检测了地壳中的线性构造。观测到的快波偏振方向呈现北东东—南西西、北东—南西和南北的横向变化。得到的快波偏振方向与该地区最大主应力方向不一致。最大主应力作用下产生的裂隙引起的各向异性解释不了日本西南部地区的剪切波分裂结果。北东—南西的快波偏振方向与该地区的地质线性构造方向一致。该地区的剪切波分裂有可能是地壳内的线性构造引起的。     

地热异常区详细的速度结构

1978年,通过Urach地热异常区进行了两条反射-折射综合剖面的观测．在23km范围内,反射记录大约覆盖了16次．初动到时(折射)提供了4km深度以内、有关沉积层和结晶基岩中的结构和P波速度的详细资料．在地热异常区中心,基岩中一个盆地状的凹陷与Urach火山的近地表特征一致．对于基岩的上部,所得到的P波速度各向异性变化大约在1-5％的范围以内；而在4km深处,P波速度的横向变化与温度之间的关系目前仍不清楚． 过去的研完工作在这个地区发现有低速体存在,通过低速体的形状和横向范围的模型计算,对近垂直的和宽角反射波的资料进行了解释．这些模型是根据一些宽角地震信号的走时为基础确定的,而这些地震信号是由横向放置的、便携式折射台网、扇形观测系统记录到的．这个低速体的形状和地热异常的范围明显相关．低速体的西南边界看来与Hohenzollern地堑的位置符合,而该地堑是中欧地震活动性最强的地带之一．     

青藏高原东南缘地壳结构及云南鲁甸、景谷地震深部孕震环境

通过联合解释青藏高原东南缘地区Rayleigh波群速度频散和固定地震台站的远震接收函数,构建了青藏东南缘3维地壳剪切波速度模型。结果表明研究区地壳结构具有强烈的横向不均一性。该区地壳厚度变化强烈(30~65km),其总体趋势是东南浅、西北深。研究显示该区存在2个明显的壳内低速异常带,其中中地壳(15~20km)低速带主要分布在腾冲、川滇菱形块体内部;而25~40km深度范围的中、下地壳低速带主要出现在研究区的北部,而在四川盆地和研究区南部则普遍缺失。鲁甸地震所在地震带的上地壳表现为高速异常,中、下地壳范围内存在2个显著的壳内低速带。鲁甸地震主震及其多数余震分布在高速的上地壳之中。与之不同,景谷地震序列及其所在思茅-普洱地震带下方没有显著的壳内低速带的出现,但其上地壳则表现为S波低速异常,该上地壳低速异常可能与地壳强烈破碎及断层/微裂隙中的流体有关。     

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．     

各向异性ATI介质剪切位错点源P波远场辐射

假设震源区为ATI介质,传播介质为全空间各向同性介质情况下,给出了剪切位错源P波远场辐射解析表达式,讨论了震源区各向异性对远场P波振幅和震源球的影响。结果表明,震源区裂隙密度,裂隙方位等参数的动态变化导致P波远场辐射花样也随之动态变化,同时也会造成非双力偶百分含量的动态变化。研究认为,在井中对中小地震的非双力偶机制进行...