前驱波还是气压波？

2008年5月11日山西地区5个地壳形变测项出现了“前驱波”信号,但其真实的物理本质究竟如何？至今仍存质疑。为此,本文借助小波变换方法对气压波和“前驱波”在不同时、频段的相关性进行了较系统的诊断;还进一步将“前驱波”与短时气压波动所产生的干扰实例进行了对比分析。结果表明:这些“前驱波”并非源自汶川M_S8.0地震,而主要是气压波动的干扰。      

矢量波场弹性波Kirchhoff偏移

Based on Kuo and Dai＇s vectorial wave-field extrapolation equations, we derive new Kirchhoff migration equations by introducing unit vectors which represent the ray directions at the imaging points of the reflected P- and PS converted-waves. Furthermore, using the slope of the events on shot records and a ray racing procedure, mirror-image reflection points are found and the reflection data are smeared along the Fresnel zone. The migration method proposed in this paper solves two troublesome imaging problems caused by limited receiving aperture and migration artifacts resulting from wave propagation at the velocities of non original wave type. The migration method is applied successfully with model data, demonstrating that the new method is effective and correct.     

倾斜固体潮长周期波、全日波、半日波和1/3日波的理论值计算

本文推导了计算倾斜固体潮长周期波、全日波、半日波和1/3日波的理论公式,并给出了一些实例。     

基于波场外推压制水层多次波

重点讨论了基于克希霍夫积分的波场外推方法预测水层多次波的方法原理及具体的数值实现.自适应减法是波动方程方法压制多次波的另一个重要方面,考虑到Monk提出的带约束的互均衡化算法在复杂模型情况下压制效果不是很理想,本文对其算法进行了改进,提出了基于矩形窗和海宁(hanning)窗的分段匹配算法,模型算例的处理结果表明,改进后的算法具有一定的优越性.     

逆子波域消除多次波方法研究

SRMA（与表面相关多次波的衰减）算法包含预测和相减两步.相减算法中,当多次波与反射波同相轴相交时,如何有效减去多次波、保留反射波,是面临的主要问题.通过分析非正交性对滤波器（逆子波）的影响,可以证明：逆子波因非正交性产生的误差呈近似的高斯分布.在此基础上,本文提出了在逆子波域（单道自适应相减滤波的滤波算子的集合）,利用其误差的概率分布特征,对逆子波进行估计,用逆子波的估计对逆子波进行校正来消除多次波的方法.其步骤为：首先用SRMA方法预测出表面多次波,并对每一单炮进行单道自适应相减,得到逆子波,形成逆子波域;其次,在逆子波域采用中值滤波,提取接近真实逆子波的逆子波估计;第三,在逆子波域用逆子波估计对畸变的逆子波进行校正;最后采用校正后的逆子波来衰减多次波.通过简单模型和SMARRT模型的测试,该方法不仅能够有效减去多次波,而且在相交的区域,能够保持反射波同相轴的连续性并恢复其正确的振幅.     

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像.通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径.从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时,若等于观测走时,可以判断此条射线是反射波;反之,若不相等,则是多次波.数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波,因此界面可以正确归位,同时去掉由于多次波引起的假成像位置.     

基于波场分离的弹性波逆时偏移

尽管叠前逆时偏移成像精度高,但仅针对单一纵波的成像也可能形成地下介质成像盲区,由于基于弹性波方程的逆时偏移成像可形成多波模式的成像数据,因此弹性波逆时偏移成像可提供更为丰富的地下构造信息.本文依据各向同性介质的一阶速度-应力方程组构建震源和检波点矢量波场,再利用Helmholtz分解提取纯纵波和纯横波波场,使用震源归一化的互相关成像条件获得纯波成像,避免了直接使用坐标分量成像而引起的纵横波串扰问题.针对转换波成像的极性反转问题,文中提出一种共炮域极性校正方法.为有效节约存储成本,也提出一种适用于弹性波逆时偏移的震源波场逆时重建方法,在震源波场正传过程中,仅保存PML边界内若干层的速度分量波场,进而逆时重建出所有分量的震源波场.本文分别对地堑模型和Marmousi2模型进行了弹性波逆时偏移成像测试,结果表明:所提出的共炮域极性校正方法正确有效,基于波场分离的弹性波逆时偏移成像的纯波数据能够对复杂地下构造准确成像.     

剪切波分裂中的快、慢波识别方法

本文改进了两种震相识别方法。用最大特征值法可识别快、慢剪切波到时,用波形识别算子法可确定快剪切波的到时及其序列。将两种方法结合起来,可比较和鉴别地震波的到时及其类型,从而可以避免将转换P波误认为快剪切波,达到最终确定剪切波到时及其序列的目的。以1985年禄劝Ms6.1地震为例,用上述方法进行了剪切波分裂的研究,结果与张性扩容各向异性假说是一致的。     

纵横波独立成像的弹性波逆时偏移方法

本文采用逆时递推,在空间域完成纵横波分离,同时实现了位移场成像和纵、横波的独立成像。模拟数据与实际资料试算表明,对纵波和横波分别成像不仅有理论意义,而且有明显的应用价值。文中还就偏移速度对成像结果的影响和实际资料的预处理问题进行了讨论。     

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.     

单程波角度域内压制多次波偏移假象

多次波偏移中的假象主要来自于不同地震事件之间的互相关,由于这种互相关满足成像条件,很难直接在偏移过程中去除.但是对于准确的速度模型,真实的成像结果在角度域内应该是平直的.根据这个判断准则,可以在角度域内移除多次波偏移中的假象.本文以数据自相关偏移为例,提出了在单程波多次波偏移中移除假象的主要流程:首先在在单程波偏移过程中高效地提取角度域共成像点道集,然后对角度域共成像点道集应用高分辨率的抛物线型Radon变换,用合适的切除函数处理后,反变换回到角度域,最后叠加各个角度成分,得到偏移结果.Marmousi模型的合成数据测试表明,这种方法可以很好地压制多次波偏移过程中产生的假象,有效地提高成像结果的信噪比.     

中国地区地震P波和S波走时表

本文搜集了1952-1971年发生在我国境内及边境地区266次地震的观测资料,得到国内外五百多个地震台的 P 和 S 震相到时约二万条;根据我国地区大爆炸观测及其他地壳结构的研究成果,结合上述地震观测资料,提出了中国地区双层平均地壳速度模型,以便由深度走时校正把各种震源深度上的走时折算为表面震源走时,并进行剥壳处理.用迭代法校正震中和发震时刻.采用1970年寇蒂斯(curtis)所述的立方样条函数平滑数据的方法,得到表面震源 P 波和 S 波的走时表.运用海格劳兹-维谢尔特-贝特曼(Herglotz-Wiechert-Bateman)速度反演的方法求得中国地区地幔中,P 波和 S 波速度随深度的分布.算出震中距离=0-104,各种震源深度的一整套 P 波和 S 波走时表.经过试用的实践表明,用它来测定震中参数比用国外的走时表具有较高的精确度.      

纵横波独立成像的弹性波逆时偏移方法

本文采用逆时递推,在空间域完成纵横波分离,同时实现了位移场成像和纵、横波的独立成像。模拟数据与实际资料试算表明,对纵波和横波分别成像不仅有理论意义,而且有明显的应用价值。文中还就偏移速度对成像结果的影响和实际资料的预处理问题进行了讨论。     

矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移

弹性波逆时偏移是当前多分量地震资料相对准确的偏移算法,它能够形成多波模式的成像剖面,从而减少纵波勘探的多解性.本文首先依据各向同性介质中矢量分离纵横波场的速度-应力方程组,利用高阶交错网格有限差分数值方法求解弹性波方程,进而构建矢量的纵波和横波波场,不同于散度和旋度算子分离纵横波场的传统方法,文中提出的矢量分离纵横波场方法保持了原始波场的振幅和相位特征.文中也提出将震源归一化的内积成像条件应用于分离后的纯纵波和横波矢量场,由此得到的转换波成像避免了传统弹性波成像方法中出现的极性反转.水平层状和复杂构造模型测试表明,文中提出的基于矢量分离纵横波场的弹性波逆时偏移方法成像精度高,转换波成像PS和SP极性无反转,所形成的多种模式纯波剖面能够准确地对复杂地下构造成像.     

透射法典型槽波数据波场分析

煤矿井下巷道煤层中采集的槽波地震数据中包含多种类型地震波,对这些波组认识存在争议.通过正演模拟获得的槽波波场过于理想化,与现场采集槽波数据存在一定偏差.针对煤矿实际采集的典型槽波数据,采用时频域极化滤波方法,利用槽波数据中的纵波在波传播方向能量最强、垂直方向能量最弱的特点,将目前国内煤矿常用的德国SUMMIT槽波地震仪水平双分量检波器接收到的信号,校正到平行波传播方向和垂直波传播方向,有利于判定地震波极化运动特征.经过槽波波场分离,得到三个特征明显的波组,按照时间到达先后顺序,认为分别是折射纵波、瑞利型槽波和勒夫型槽波.其中折射纵波传播速度最快,在共炮点道集上表现为双曲线特征;瑞利型槽波主频最低,水平平行分量和垂直分量都能接收到;勒夫型槽波振动方向垂直波传播方向,只在检波器水平垂直分量有显示.     

P-P波和P-SV波联合AVO反演研究

目前转换波AVO(Amplitude Versus Offset)反演或纵波、转换波联合AVO反演是基于Aki等的反射系数近似公式,通常反演结果为上、下层速度比值和速度平均比值.本文在Shuey和郑晓东近似公式的基础上,运用最小平方算法,提出一种p-p波和P-SV波联合AVO反演下层介质纵、横波速度及泊松比的方案,并应用于双层含气砂岩模型上,误差在10%以内.此方案要求上、下层物性差别不大且入射角小于30°,但不需要速度比值为常数2的假设.     

波的传播

由于IRIS的计划、全球台网的建设,同时辅以PASSCAL设备的便携式台站的使用,使台站的建设也取得了很大进展,这些都为地震波传播的研究开辟了一个广阔的领域,大到以整个地球为研究对象的最大标准模型,小到重视上地壳或余震系列细节的区域性实验。在过去20年中,地震仪器快速发展使     

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.     

南北地震带岩石圈S波速度结构面波层析成像

本文利用天然地震面波记录和层析成像方法,研究了南北地震带及邻近区域的岩石圈S波速度结构和各向异性特征.结果表明南北地震带的东边界不但是地壳厚度剧变带,也是地壳速度的显著分界.其西侧中下地壳的S波速度显著低于东侧,强震大多发生在低速区内部和边界.青藏高原东缘中下地壳速度显著低于正常大陆地壳,在松潘甘孜地块和川滇地块西部大约25～45 km深度存在壳内低速层;这些低速特征与高原主体的低速区相连,有利于下地壳物质的侧向流动.地壳的各向异性图像与下地壳流动模式相符,即下地壳物质绕喜马拉雅东构造结运动,东向的运动遇到扬子坚硬地壳阻挡而变为向南和向北东的运动.面波层析成像结果支持青藏高原地壳运动的下地壳流动模型.南北地震带的岩石圈厚度与其东侧的扬子和鄂尔多斯地块相似但速度较低.川滇西部地块上地幔顶部(莫霍面至88 km左右)异常低速;松潘甘孜地块上地幔盖层中有低速夹层(约90～130 km深度).岩石圈上地幔的速度分布图像与地壳显著不同,在高原主体与川滇之间存在北北东向高速带,可能会阻挡地幔物质的东向运动.上地幔各向异性较弱且与地壳的分布图像显然不同.因此青藏高原岩石圈地幔的构造运动具有与地壳不同的模式,软弱的下地壳提供了壳幔运动解耦的条件.     

“应力波”“应变波”及其它

在1960年智利大地震前15分钟,设在美国加里福尼亚州的贝尼奥夫式应变仪曾记录到周期长达300—600秒钟的波动性前兆信息。七十年代以来,国内外又用倾斜仪、地下水位计、应变仪、应力仪、长周期地震仪等记录到不少短临前兆。它们往往具有波动性质:记录曲线不完全是单向变化,而是有往返变化。各观测点收到信息的时间有一先后顺序,即有一传播过程,传播速度似乎比通常的地震波速度为慢。