川滇地区横波Q值动态变化

Q值的动态变化能够反映地壳应力、裂隙、地下流体等的变化趋势,为进一步理解地震的孕育发生提供证据.文中尝试将选自中国地震年报、四川省地震台网观测报告及云南省地震台网观测报告的数据分成6个时间段,分别对每个时间段的数据进行成像,来获得Q值的动态变化图像.首先选择一个具有超过14000条射线数据的时间段,通过原始数据加噪音的方法和Bootstrap方法对M_L振幅成像的结果进行误差和可信度分析,然后在误差可接受的基础上,再对每个时间段的数据进行成像.研究结果发现:(1)原始数据的观测误差和忽略震源辐射花样对成像结果的影响比较小,40%的噪音所造成的结果误差最大不超过6%.(2)用Bootstrap方法获得的结果最大误差不超过平均Q值的8%,说明振幅层析成像方法在川滇地区的应用因采用大量数据所获得的结果是稳定可靠的,误差是比较小的.(3)分辨率测试发现,川滇地区在射线超过50条的区域,分辨率能够达到20'.(4)分别对每个时间段进行成像,从而获得Q值变化的动态图像.每个时段的区域平均Q值与中强地震的个数有明显的正相关关系,即地震个数越多,则区域平均Q值越大,这可能是区域整体应力变化的结果.通过分析地震的分布和Q值动态变化的关系还发现,大多数中强地震不是分布在Q值变化最大的区域,而是分布在Q增加和降低最大区域之间的过渡区域,这可能是由于差应力变化在过渡区最大,更容易触发地震造成的.     

稳定高效的时域反Q滤波方法

本文提出了一种全新的基于等效Q值的时域反Q滤波算法,其允许等效Q值在垂向上随时间连续变化,在空间上存在弱变化;将加权最小平方方法优化设计思想引入到时域反Q补偿短算子设计当中,给出最优时域短算子设计,将大量的频率域乘法工作转化为少量的时域褶积运算;采取表驱动方案,将短算子的构建与反Q补偿运算相剥离,极大地提升了计算效率;提出了一种新的稳定性控制方法,其既保证算法具有良好的稳定性,又满足短算子设计精度的要求.数值计算表明：时域反Q滤波算法可以取得与频域算法相同的补偿效果,并保证算法具备良好的稳定性和较高的计算效率.     

基于高阶广义标准线性体模型的三维黏弹性介质弹性波正演模拟

吸收衰减是地震波在实际地球介质中传播的固有特征.在实际应用中,通常假设表征吸收衰减特征的品质因子Q在地震频带范围内不随频率变化.高阶广义流变模型能够在时间域内精确的表征品质因子Q不随频率变化的特征,为黏弹性介质波动方程精细模拟奠定了基础.基于广义标准线性体模型理论,采用最小二乘拟合方法对Q值不随频率变化特征进行拟合,分析了不同阶次广义标准线性体模型对黏弹性介质Q值特征的拟合程度,在权衡计算精度和三维计算量的基础上,确定了五阶广义标准线性体模型并建立了相应的三维黏弹性波的速度-应力方程,结合CFS-PML边界条件开展了高精度三维黏弹性波正演模拟.通过均匀介质正演模拟,验证算法的正确性,明确了地震波的传播时的吸收衰减特征,对三维盐丘模型进行数值模拟,表明了五阶广义标准线性体可以精确的模拟黏弹性介质地震波吸收衰减特征.     

辽宁海城-岫岩地区尾波Q值研究

本文利用Sato单次散射模型,研究1999年至2007年辽宁海城-岫岩地区尾波Q值随时间的变化情况及1999年岫岩5.4级地震和2000年5.1级两次中强地震发生阶段该地区的尾波Q值变化。计算结果表明:该区在地震活跃阶段,Qc值随时间变化起伏较大,平均值相对较高,在岫岩5.4级主震前有短时升高现象,之后Qc值并没有明显的降低,直到强余震序列结束之后Qc值逐步降低,趋于平稳,通过对比该区在地震活跃阶段与平静阶段的Qc值变化,可以为未来该区的强震预测提供参考依据。     

基于流变体模型的波恩近似方程地震正演模拟

常规τ值法假设应力松弛时间与应变延迟时间近似相等, 造成了常Q模型拟合精度低. 本文利用精确的广义流变体模型Q值计算公式, 研究改进的τ值法求解常Q模型参数. 根据地震波散射理论, 推导了基于广义流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程, 结合位移-速度关系得到了含卷积完全匹配层边界条件的黏滞性介质应力-速度方程的一阶波恩近似表达式. 通过数值实验验证并对比了黏滞性介质中全波波动方程、 一阶波恩近似方程以及单程波波动方程的波场特征, 讨论了基于流变体模型的黏滞性介质一阶波恩近似方程对速度扰动和Q扰动的适应性, 以及对旅行时和振幅精度的影响.      

AVF反演Q值方法研究

品质因子Q的准确估计是叠前、叠后地震数据处理及AVO分析的关键环节.理论分析和正演模拟表明界面处单纯Q值的变化也会引起反射,该反射系数随频率变化而变化(Amplitude Versus Frequency,AVF).利用其线性近似公式,通过AVF反演可以准确地获得品质因子Q.AVF反演方法为Q值的求取提供了新的思路,与传统Q值求取方法不同,该方法主要考虑衰减对反射系数的影响,通过反射系数获得目的层的Q值.将上覆层为弹性介质的假设扩展到非弹性介质,构建新的近似公式,该近似公式应用更具普遍性与适应性,并利用时频分析方法获得多层模型介质的Q值;测试结果显示AVF反演的Q值准确、稳定.     

民乐盆地及其周围地区的Q值研究<

1988年,中法合作建立的张掖数字化地震台网投入观测,该台网位于河西走廊和祁连山中段的重点监视区内,利用张掖数字化台网的资料,测定了民乐盆地及其周围地区地壳介质的 Q 值.研究结果表明,该区 Qp 约为500——780,Qs 约为230——460.盆地内部 Q 值较高,盆地外围 Q 值较低,中、强地震大多发生在盆地外围的断裂带上.此外,Q 值随地震射线的穿透深度而增加.本文也讨论了肃南地震(Ms=5.7)前后 Q 值随时间变化的一些问题.这些结果可以用于研究和监测民乐盆地的地震危险性.      

近地表Q因子估算影响因素分析

利用微测井资料对近地表吸收结构进行观测和估算,消除近地表吸收衰减对地震数据分辨率的影响,是近年来高分辨率地震勘探的重要尝试.为提高近地表Q值建模的可靠性,本文结合微测井资料,指出近地表Q值建模的主要问题,就各个影响因素进行了讨论和分析.分析结果表明:震源子波和检波器耦合响应一致性假设并不成立,激发和接收因素差异对近地表Q值建模的影响不容忽视.另外,利用微测井资料进行Q值建模要合理的选取频带范围,避免近场分量对信号低频端的影响.有效的提取高质量的直达波,避免面波、浅层折射波和虚反射等噪声干扰,是近地表Q值建模成功的关键.在此基础上,针对不同的影响因素,提出了相应的解决策略,这对于提高近地表Q值建模的精度具有重要的现实意义.     

单相介质AVO反演的精度分析

振幅随偏移距变化（AVO）反演是一个非线性的组合最优化过程,理论上可先将该非线性问题线性化,然后求解线性问题;或者直接利用非线性的模拟退火、遗传算法等方法求解.但无论哪种反演思路,实际中影响其精度的因素很多,因此分析AVO反演中的误差来源对提高反演精度和评价反演方法的可靠性非常重要.本文对能造成反演误差的主要因素,噪音、薄层调谐、地震数据处理中的误差、入射角范围等进行了分析,讨论了这些因素可能对反演结果造成的影响,发现在AVO反演过程中可以从优化参数选择和针对性处理方面来减小这些误差,提高反演精度.     

岩石Q值的测量及随压力的变化规律

根据脉冲传播和频谱振幅比方法的基本原理建立了一套超声波衰减的测量系统.讨论了在不同换能器、岩样形状及处理过程对Q 值测量精度的影响.发现在本实验系统下P 渡Q 值的测量精度在10%以内.并用此系统测出在单轴压缩下超声P 波的衰减.发现在50%破裂强度前Q值随轴向压力的增加明显增加即衰减减小.在本实验条件下,裂纹表面的摩擦耗散是重要的衰减机制.     

2019年四川长宁MS6.0地震前破裂区内视应力和b值的变化

视应力和b值都可以反映地壳应力变化。当应力增加时,视应力会增加,而b值降低。因此,应力变化将导致视应力和b值之间呈负相关关系,即,根据视应力和b值之间的负相关关系可以研究地壳构造应力的变化。本文利用2000年1月—2019年12月长宁M_S6.0地震破裂区内3.0≤M_L≤3.6地震的视应力和2.0≤M_L≤4.3地震目录,研究了视应力和b值随时间的变化,发现:2013年2月—2017年3月间,视应力呈趋势上升变化,历时约4年,在震前两年时间内,视应力仍维持在较高水平。在视应力呈趋势上升变化期间,b值则呈趋势下降变化。当视应力维持在较高水平时,b值则维持在较低水平。即,长宁M_S6.0地震发生前,破裂区内视应力增加,同时b值下降。这表明,2019年长宁M_S6.0地震发生前破裂区内存在明显的构造应力增加过程,对地震孕育过程的认识和地震预测研究都具有启示意义。      

汶川8.0级地震前四川地区地震视应力时空变化特征

本文根据Brune模式,在近震源条件下,利用中国数字遥测地震台网观测的波形资料,测定了2000年5月至2008年4月四川地区439次ML≥3.0地震的视应力值,给出了2008年5月12日汶川8.0级地震前四川地区视应力空间分布图象,分析了四川地区、龙门山断裂带以及龙门山断裂带上小震频次高值区视应力随时间变化过程。结果表明:①汶川地震前,视应力较高的地震主要集中在四川南部的川、滇交界地区;②2001—2006年,四川地区视应力随时间的变化表现为突升突降型变化形态,且视应力高值点有逐渐增大的现象,从2007年初至2008年初视应力在较低水平呈缓慢下降,临近汶川地震前有小幅升高变化;③龙门山断裂带上视应力在2004年中至2005年初曾出现过较为明显的、短暂的上升—下降变化过程。而Δσapp值的变化则相对复杂,出现过二次上升—下降变化过程;④龙门山断裂带上小震频次高值区视应力在2003—2005年间,曾出现过二次较为明显的上升—下降变化过程,临震前,视应力出现突然上升。而Δσapp值随时间的变化则主要表现为2003—2004年的上升和其后的下降过程。临近地震发生前,Δσapp值也有一定幅度的上升变化。     

邢台震区深部构造与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用三维有限元方法,探讨分层地壳结构中存在高速体、低速体和深部断裂时,地壳应力的集中及应力集中随时间演化的特征．计算结果表明:① 由于地壳的非均匀性,在高速体内形成高平均应力集中条带,在高速体内和深部断裂附近形成水平最大剪应力（以下简称最大剪应力）高集中区．平均应力扰动值随时间的变化趋势,导致在漫长的地质年代内,平均应力在地壳内有趋向一致的变化趋势．最大剪应力扰动值随时间的变化,导致低速体内的剪切应变能向高速体内转移;② 当地幔以1 cm/a速率上隆时,平均应力扰动值随时间的变化比较复杂,高速体和低速体的边界已不是那么明显．在高速体内沿狓方向的两个边区,最大剪应力扰动值随时间更加高速地增长,这种应力演化更有利于实现低速体内的剪切应变能向高速体内转移;③ 在深部断裂带的下半段附近,平均应力和最大剪应力扰动值随时间的变化趋势,导致在较长时间内积累较高的剪应力,最后引起深部断裂失稳和沿断层方向的加速蠕滑;④ 深部断裂沿断层方向的加速蠕滑,可以使深部断层两侧地表面垂直位移的变化,与邢台地震震前一年的地表面垂直位移变化趋势非常一致．深部断裂的加速蠕滑可能是震前地表垂直位移异常变化的原因之一．      

地震视应力在地震预测中的应用

选取1999年7月——2005年4月云南省数字地震台网记录到的中小地震数字化波形资料, 在假设中小地震震源位移谱符合omega;2模型的基础上,利用震源位移谱低频水平与拐角频率计算得到了1 020次中小地震的视应力值. 研究发现,在云南地区,地震视应力具有较好的预测意义, 中小地震的视应力值超过0.9 MPa, 可以作为预测该地区未来可能发生中强地震的一个参考指标. 其相应的地震预报能力评分R值具有较高的置信度.      

谱模拟法提取地层品质因子

品质因子Q反映了地下介质对地震波吸收衰减的强弱,是油气检测和储层描述的重要参数,Q值的准确提取,具有重要意义.谱模拟法是提取Q值的一个有效方法,其核心是对地震子波谱进行有效模拟.本文选取合适的函数对地震波谱进行拟合,结合能量衰减规律,发现谱拟合系数可分为三类:与吸收衰减有关;与非频率相关的衰减有关(如扩散、反射透射等);与能量衰减无关.根据与吸收衰减有关的拟合系数可反演品质因子Q值.无噪模型测试表明,拟合系数提取的Q值能较好地反映地层Q值走向.在弱噪情况下,根据三类拟合系数不同的变化规律,首先求取与衰减无关的拟合系数期望值,再对余下的系数进行二次拟合,较好地提高了地层参数的反演精度.模型测试结果证实了该方法的理论可行性.     

1985年云南禄劝地震余震尾波 Q 值的某些研究

建立在用来解释地方震和区域地震的尾波散射模型的基础上,用云南短周期区域台网12个台站的 VGK 地震仪记录的68个禄劝地震的余震序列尾波观测资料,分六个时间段估算了尾波 Q 值.发现在所观测的频率范围内(0.40——1.65Hz),Q 值与频率有关,估算的 Q 值在80——240之间,频率相关值=0.45.对表示散射强度的波源因子 B(fp)的估算结果多数在10-23——10-24量级,低 Q 值地区表现出激发强度高.值得注意的是禄劝地震前后,离震中区较近的台站所测得的 Q 值发生了明显变化,有的变化达2.0倍以上.Q 值随时间的区域变化,这在地震预报中也许有重要的实际意义.此外,测定了余震震源参数.对震源参数间的定量关系的讨论结果给出:IgE=1.59ML+11.335;E=(2.1010-5M0;在3.0ML5Pa,一个显著的特征是应力降与地震震级不存在明显的线性关系.      

大柴旦地震序列尾波衰减Q值变化特征研究

利用大柴旦数字地震台记录的2008年6.3级和2009年6.4级的数字地震资料,系统地分析了大柴旦地震序列尾波Q值随时间的变化,着重分析了尾波Q值在强震前的短期变化特征.结果表明,Q值在大震前后有较明显的变化,基本趋势是震前Q值增高,震后降低.     

将平面范围地震面波Q值成象扩大成球面上投影的试验

本文将医学上常用的卷积反投影法转用于面波品质因数 Q 值空间分布的扫描反演,在前文中已应用于反演四川及其附近地区而波 Q 值的空间分布,由台站记录的面波振幅、周期等数据,通过计算每条射线的吸收特征时间,利用卷积反投影法反演出 Q 值的空间分布,为了求得在较大范围内面波 Q 值空间分布,就要使反演区域能够覆盖更为广阔的面积。文中叙述了如何将扫描单框进行移动和叠加,使得较大的球面区域的 Q 值分布能够由较小单框的平面 Q 值分布值,经过移动和叠加,直至所有参加反演的平面小单框都能覆盖住预想的球面大区域,除去边缘部分之外。在经纬度网上都有一个以上 Q 值数据,通过计算每个点上的平均 Q 值和均方误差,可以获得大区域中的平均面波 Q 值分布及其均方误差的等值线.经过进一步的加权处理,获得效果较好的 Q 值分布结果。     

基于时频分析的岩石超声衰减计算方法（英文）

品质因子Q是表征岩石非弹性性质的重要参数,准确的Q值是深入研究岩石动力学特征的关键。准确、稳定地获得岩石Q值参数一直是一个难点。本文利用时频谱信息进行Q值提取,提出了基于S变换的频谱比法(SR-ST)。该方法利用了S变换的变时窗特性解决常规方法中的时窗问题,并对S变换中高斯窗添加时窗因子,使得高斯窗更适合超声衰减计算。同时,通过给出频带线性回归规则,提高计算的稳定性和准确性。文中首先通过数值模拟和标准样品测量实验,研究分析了SR-ST方法的可行性行以及影响因素;其次利用不同Q值人工样品,研究该方法对不同Q值样品计算的适应性和稳定性;最后通过岩石超声衰减测量实验,将该方法与常规频谱比法进行对比分析,分析SR-ST方法的稳定性和准确性。实验结果表明:利用无时窗因子的S变换时频谱计算,会引起36%的误差,需要对S变换添加时窗因子,适当调整时窗大小随频率变化的程度;SR-ST方法能够适应不同衰减特征岩石样品Q值计算,利用给出的频带线性回归规则以及平均斜率值进行Q值计算,能够保证不同Q值(Q15)的最大误差在10%以内。     

近地表地层品质因子的频率依赖性研究

近地表吸收参数反演是吸收衰减补偿的关键和基础.首先,对比不同微测井观测系统,选取适用于近地表品质因子估算的单井微测井资料用于频率依赖性分析.在此基础上,提出了一种新的近地表Q值反演方法——双参数拟合算法,该方法通过引入岩石物理分析得到的Q值与频率的经验函数,通过最小二乘遗传算法直接拟合Q值,用以验证Q随频率的变化关系.接着,在计算近地表衰减曲线的过程中,利用多道组合的方式计算得到各层的衰减曲线,用于不同地层的Q值反演.实际资料拟合结果表明,近地表品质因子Q具有较为明显的频率依赖性,随着频率的增加,Q值不断减小,这为近地表高精度Q值反演提供了新的思路.