横波分裂裂缝检测方法在川西深层气藏中的应用

由横波分裂原理可知,当横波(或转换横波)在裂缝介质中传播时,横波将分裂成平行裂缝走向的快横波和垂直裂缝走向的慢横波.基于此,求取裂缝走向的问题可以转化为求取快横波的偏振方位角度的问题;由于快、慢横波的传播时差与裂缝发育密度密切相关,因而裂缝发育密度的预测问题可以转化为快、慢横波的传播时差求取问题.根据快、慢横波在径向分...     

对大同地震横波分裂的研究

由三分向数字地震仪构成的小孔径流动台网记录了1989年10月山西大同二个强震之后15天内的余震。纵波和横波的尾波在直达波的后续波列中表现得非常明显,估计是由近地表不规则沉积层对地震波的聚焦效应所形成的。由于近地表不规则沉积层的作用,在较宽的离源角的范围内都可以辨认出横波分裂现象。用大范围膨胀各向异性(EDA)裂隙对横波的影响解释了快波偏振的排列方向与区域应力场最大主压应力方向的一致性。对一天中包括一个较大地震以及它前后较小地震形成的系列,用理论到时差数值模拟与实际记录对比的方法,确认了横波分裂到时差在一个较大地震发生前后的上升和下降,用应力导致壳内裂隙随时间的变化对横波传播的作用解释了这种变化。到时差在短时间内发生的迅速变化说明含有EDA裂隙的上地壳对区域应力变化具有快速的弹性响应。     

2007年宁洱6.4级地震横波分裂研究

通过研究2007年6月3日宁洱Ms6.4地震余震序列的三分向记录,为探索横波分裂现象以及上地壳存在裂隙各向异性提供依据,并发现快速S波偏振有两个优势方向,分别为NW140°和Nwl50°,这与宁洱地区的主应力场方向基本一致.横波分裂延迟时间能够动态反映地下应力场的变化趋势,且较大余震发生之前延迟时间出现大幅度上升.     

横波分裂和纵波方位各向异性在油气勘探中的应用

本文首先回顾了横波分裂和纵波方位各向异性应用于油气勘探的发展历程; 在此基础上重点讨论了二者在上地壳中的分布情况、相互关系及应用条件.横波分裂是地震波传播经过裂缝时所独有的横波双折射现象, 40年的科学研究及生产应用表明这一物理现象在上地壳中广泛存在, 并主要存在于近地表1200 m以浅.纵波方位各向异性从浅到深在上地壳中分布差异较大; 应用于检测裂缝时仅对含气裂缝发育区敏感, 对含其他流体的裂缝区不敏感.针对裂缝发育区的预测, 本文利用理论和实验数据分析论证了横波分裂与纵波方位各向异性的关系; 阐明在油气勘探中横波分裂分析与纵波方位各向异性预测裂缝储层须首先消除近地表的影响, 这在一定程度上限制了二者的应用.同时阐明二者的应用还需要满足近地表相对简单、裂缝储层相对较厚等条件; 且需采集非零偏或环形垂直地震剖面(VSP)资料进行标定.即多分量地震数据品质、近地表地震地质条件及储层方位各向异性发育程度是影响横波分裂及纵波方位各向异性应用效果的3个关键因素.

     

基于横波分裂的青藏高原多圈层各向异性研究进展

有关青藏高原横波分裂的各向异性研究已经开展了近30年,在理论方法和实际应用方面取得了重要进展,并获取了大量的横波分裂测量结果,为认识青藏高原壳幔各向异性变形特征和动力学机制提供了重要的依据.本文首先介绍了地震各向异性的来源与应用,随后回顾了横波分裂分析方法的发展,简述了各种横波分裂方法的原理,最后通过总结近30年来青藏高原上地壳、整个地壳和上地幔横波分裂各向异性研究成果,系统分析了青藏高原壳幔各向异性变形特征.基于各横波分裂结果的对比分析来看,XKS波分裂测量结果最为稳定,近震直达S波分裂测量结果次之,而Pms波分裂测量结果相对离散,往往相同区域内不同的研究结果差异较大,主要原因可能是相比XKS波和近震直达S波,Pms波的信噪比较低,次要原因可能是各研究在方法和处理分析等方面的差异.     

裂缝介质横波分裂时差影响因素定量研究

裂缝介质数值模拟是研究裂缝型油藏各向异性及裂缝检测的关键.横波分裂现象是波在各向异性介质中传播的一个显著特征,横波分裂时差能够反映地下裂隙密度和介质物性等信息.本文给出二维均匀TTI介质在不同极化角度下的横波群速度公式,进而得到偏移距表征的横波分裂时差表达式;同时采用二维三分量交错网格高阶有限差分方法模拟不同极化角度下的三分量炮记录,与理论值对比分析,定量研究分裂时差与极化角、偏移距、各向异性参数的关系,得到如下主要结论:1)在不同各向异性强度下,横波分裂时差与极化角呈现不同的变化规律,而快慢横波振幅比与极化角的关系不受各向异性强度的影响;2)从能量角度,在45°～55°极化角内,横波传播的能量对比最强,是观测横波分裂的最佳角度范围;3)表征各向异性强度的三个参数中γ对横波分裂时差的影响最大,其从0变化到0.3,分裂时差增幅达432.4%.     

各向异性介质中频率相关横波分裂参数的提取算法(英文)

基于曾新吾和MacBeth提出的时域内双源累积旋转方法,建立了频率相关介质中分析多分量VSP数据的横波分裂参数提取算法(DCTF)。该算法可以在频域中针对单个频率提取横波各向异性参数(快横波的极化方向以及快、慢横波间的时间差),从而避免了目前常用方法中使用窄带通滤波可能带来的误差。通过对地震合成记录的数值分析,确定了该算法的可行性和正确性,并与目前常用方法的应用结果进行了比较。结果显示,频率相关横波分裂参数可以利用DCTF从地震四分量数据中直接提取。在地震频率范围内,含较大尺度裂缝时各向异性参数将表现出频率相关性,这意味着在地震频率范围会出现频散。随着频率的增加,各向异性有降低的趋势。     

利用多种横波分裂分析方法评估确定各向异性参数

横波分裂分析是探测地球内部各向异性参数的重要方法.但数据的噪声水平、观测方位分布以及介质复杂程度均会影响横波分裂分析结果的稳定性,从而降低最终解的可靠性,甚至影响介质分层情况的判别.本文首先通过一系列理论测试,分析了旋转相关、最小能量和最小特征值三种横波分裂分析方法所得解随噪声水平、观测方位和介质分层情况的变化规律,发现三种方法分析结果既存在相似性也存在差异性;然后提出了利用这种相似性和差异性对最终解进行评估和确定的方案;最后将该方案应用于理论数据和南美实测数据的分析中.分析结果证明本文提出的方案不仅提高了单层或多层中的顶层介质各向异性参数的可靠性,而且可以有效鉴别介质的分层情况（单层或双层）.

     

2008年汶川地震震源区横波分裂的变化特征

对2008年汶川地震序列的横波分裂的时空变化现象进行了研究．通过在横波窗内S波质点运动图的分析,从地震余震区附近台站的近场地震记录中提取了S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟．龙门山断裂附近7个台站的S波分裂的结果显示了快波偏振方向的空间分布特征,断裂带东南侧（四川盆地一侧）台站的快波偏振方向总体为北东方向,而在断裂西北侧高原内部的PWU（平武台）则为近东西方向．观测到了快慢波之间到时差的趋势性变化,靠近余震带南端的L5501台的到时差在主震后持续减小,北端PWU台的到时差比主震前明显增大．横波分裂现象主要由台站下方岩层中随应力场方向排列的微裂隙控制,结果显示了主震和余震过程中区域应力场的变化,汶川地震余震活动带南部的应力在主震和余震中得到了释放,地壳应力场在余震带北部集中,导致了PWU台在主震后介质各向异性强度的增强．     

2017年九寨沟MS7.0地震震源区横波分裂变化特征

对2017年九寨沟M_S7.0地震序列的横波分裂的时空变化特征进行了分析.通过横波窗内S波质点运动图的分析,从九寨沟地震震源区各个地震台站的近震横波记录中提取了横波分裂的快波偏振方向和慢波延迟时间.观测结果显示,震源区各台站的上地壳各向异性在空间上存在分区特征,时间上有随时间的趋势性变化特征.空间上,位于震源区北部余震区内的3个台站中,发震断层东面的台站L5112和L5111只有一个突出的快波偏振优势方向（NNE向）,而西面的L6202台有两个快波偏振优势方向（除了NNE向,还有一个近EW向）,体现了余震区剧烈调整的地壳应力和构造复杂断裂的综合作用;余震区外的3个台站中,震源区东部靠近塔藏断裂（东）附近的JZG台的快波偏振优势方向为NW向,与塔藏断裂（东）的走向一致,南部的台站L5110和L5113的快波偏振优势方向为近EW向,与区域主压应力方向一致;余震区内各台站的平均慢波延迟时间大于余震区外各台站,反映了九寨沟地震孕育过程中余震区的应力积累强于其周边区域.时间上,快波偏振方向在主震后前期离散度较大,随着时间的推移,离散度在后期有逐渐变小的趋势;慢波延迟时间在主震后较大,但随着时间的推移,也表现出逐渐减小,趋于稳定.横波分裂随时间逐渐减小和趋于稳定的变化特征反映了九寨沟地震在孕震中积累的应力,随着主震和余震的发生而导致的应力释放和调整,应力大小和调整幅度逐渐减小,后期趋于稳定.

     

温州珊溪水库地震S波分裂研究

通过对温州珊溪水库地震序列开展了近一年的近场源剪切波分裂参数研究,在进行精确定位并确保所用资料满足剪切波窗要求的基础上,采用互相关系数法,借助遗传算法与人工判读相结合,测量了地震序列的快剪切波偏振方向和快慢剪切波的时间延迟.结果表明,地震序列的S波分裂现象明显,台站记录到的地震快剪切波平均偏振方向与区域最大水平主压应力方向基本一致;温州珊溪水库地区快剪切波平均偏振方向在近N-S向;S波分裂快剪切波偏振方向所表现出的离散和空间差异性,认为可能是由于局部构造影响;目前库区应力场稳定,应力调整已经结束,未来发生强余震的可能性较小.     

紫坪铺水库水位变化对剪切波分裂参数的影响

本文通过对2006-2009年四川紫坪铺水库库区8个地震台站记录的地震事件,采用剪切波分裂方法获得了水库库区剪切波分裂参数,并结合地震活动性与水库水位之间的变化关系,分析了紫坪铺水库库区地壳应力的变化特征.剪切波分裂结果显示该研究区域快波偏振方向有两个,分别为北东向和北西向,充分体现了紫坪铺水库地区地壳应力是由北西向的区域主压应力与南东走向的龙门山断裂带综合作用的结果.慢波延迟时间平均值为5.8 ms·km-1,慢波延迟时间较大的地区位于库坝和库尾,分别是水库蓄水排水引起地壳应力变化最大的区域.对比慢波延迟时间的变化和水库水位的变化显示了慢波延迟时间与水库水位之间的一致变化关系,揭示了水库的蓄水排水对地壳应力的影响.     

2013年8月德钦—得荣M_S 5.9地震序列S波分裂

2013年8月28日、31日云南德钦、四川得荣交界地区分别发生M_S 5.2、M_S 5.9地震,采用纵横比与偏振分析相结合的方法,测定此次地震序列S波分裂参数,即快波偏振方向和慢波延迟时间。BZL流动地震台得到272对S波分裂参数,等面积玫瑰图显示快波优势方向为NWW向,与台站附近断层走向和地震序列分布长轴方向一致;在M_S 5.9地震发生后,快波偏振方向出现紊乱现象;观测到在M_S 5.9地震发生的前一天慢波延迟时间迅速下降,表明较大地震发生前地壳应力突然释放。     

Experimental verification of the fracture density and shear‐wave splitting relationship using synthetic silica cemented sandstones with a controlled fracture geometry

We present laboratory ultrasonic measurements of shear‐wave splitting from two synthetic silica cemented sandstones. The manufacturing process, which enabled silica cementation of quartz sand grains, was found to produce realistic sandstones of average porosity 29.7 ± 0.5% and average permeability 29.4 ± 11.3 mD. One sample was made with a regular distribution of aligned, penny‐shaped voids to simulate meso‐scale fractures in reservoir rocks, while the other was left blank. Ultrasonic shear waves were measured with a propagation direction of 90° to the coincident bedding plane and fracture normal. In the water saturated blank sample, shear‐wave splitting, the percentage velocity difference between the fast and slow shear waves, of <0.5% was measured due to the bedding planes (or layering) introduced during sample preparation. In the fractured sample, shear‐wave splitting (corrected for layering anisotropy) of 2.72 ± 0.58% for water, 2.80 ± 0.58% for air and 3.21 ± 0.58% for glycerin saturation at a net pressure of 40 MPa was measured. Analysis of X‐ray CT scan images was used to determine a fracture density of 0.0298 ± 0.077 in the fractured sample. This supports theoretical predictions that shear‐wave splitting (SWS) can be used as a good estimate for fracture density in porous rocks (i.e., SWS = 100ε_f, where ε_f is fracture density) regardless of pore fluid type, for wave propagation at 90° to the fracture normal.     

Shear wave splitting analysis of local earthquakes from dense arrays in Shimian,Sichuan

The Shimian area of Sichuan sits at the junction of the Bayan Har block, Sichuan-Yunnan rhombic block, and Yangtze block, where several faults intersect. This region features intense tectonic activity and frequent earthquakes. In this study, we used local seismic waveform data recorded using dense arrays deployed in the Shimian area to obtain the shear wave splitting parameters at 55 seismic stations and thereby determine the crustal anisotropic characteristics of the region. We then analyzed the crustal stress pattern and tectonic setting and explored their relationship in the study area. Although some stations returned a polarization direction of NNW-SSE, a dominant polarization direction of NW-SE was obtained for the fast shear wave at most seismic stations in the study area. The polarization directions of the fast shear wave were highly consistent throughout the study area. This orientation was in accordance with the direction of the regional principal compressive stress and parallel to the trend of the Xianshuihe and Daliangshan faults. The distribution of crustal anisotropy in this area was affected by the regional tectonic stress field and the fault structures. The mean delay time between fast and slow shear waves was 3.83 ms/km, slightly greater than the values obtained in other regions of Sichuan. This indicates that the crustal media in our study area had a high anisotropic strength and also reveals the influence of tectonic complexity resulting from the intersection of multiple faults on the strength of seismic anisotropy.     

四川宜宾地区S波分裂特征

本文采用纵横比与偏振分析相结合的方法测定了2013年4月25日~2015年12月31日四川宜宾地区10个台站S波分裂参数,即快波偏振方向和慢波延迟时间。结果表明,华蓥山断裂两侧台站呈现不同的快波偏振优势方向,断裂带以西的台站偏振优势方向为NW向,与区域应力场方向一致;位于断裂带以东的台站优势偏振方向为NE向,与断裂走向一致。在地震密集分布区域内的CNI台的优势偏振方向为NE向,与台站附近的断裂带走向基本一致。研究区域南段的3个台站(JLI、YAJ、XWE)优势偏振方向近NS向。各个台站平均慢波延迟时间在3.07~11.95ms/km范围内,慢波延迟时间最大的台站是CNI台,距离2013年4月25日06时10分M_L5.2地震震中位置最近,这反映出震源区地震波各向异性程度较强。CNI台站的慢波延迟时间显示,在2015年2月7日M_L4.8地震前观测到慢波延迟时间有明显的上升趋势。     

Variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake region

In this paper, variations of shear wave splitting in the 2013 Lushan Ms7.0 earthquake sequence were studied. By analyzing shear wave particle motion of local events in the shear wave window, the fast polarization directions and the delay time between fast and slow shear waves were derived from seismic recordings at eight stations on the southern segment of the Longmenshan fault zone. In the study region, the fast polarization directions show partition characteristics from south to north. And the systematic changes of the time delays between two split shear waves were also observed. As for spatial distribution, the NE fast polarization directions are consistent with the Longmenshan fault strike in the south of focal region, whereas the NW fast direction is parallel to the direction of regional principal compressive stress in the north of focal region. Stations BAX and TQU are respectively located on the Central and Front-range faults, and because of the direct influence of these faults, the fast directions at both stations show particularity. In time domain, after the main shock, the delay times at stations increased rapidly, and decreased after a period of time. Shear-wave splitting was caused mostly by stress-aligned microcracks in rock below the stations. The results demonstrate changes of local stress field during the main shock and the aftershocks. The stress on the Lushan Ms7.0 earthquake region increased after the main shock, with the stress release caused by the aftershocks and the stress reduced in the late stage.     

四川紫坪铺水库库区地震剪切波分裂研究

本研究利用四川紫坪铺水库数字地震台网2004年8月17日~2008年5月11日的地震观测波形资料,使用剪切波分裂SAM系统分析方法,获得了四川紫坪铺水库库区8个数字地震台站的快剪切波偏振结果.结果表明,紫坪铺库区台站的快剪切波偏振优势方向主要为NE或NW方向;台站的快剪切波偏振优势方向与区域主压应力方向或活动断裂走向一致;快剪切波偏振方向变化可能与汶川大地震前区域应力场的增加和龙门山断裂带微破裂增加有关,慢剪切波时间延迟的变化与四川紫坪铺水库水位升降变化相关.     

2007年顺昌ML4．9地震余震的剪切波分裂现象

利用福建省地震局在顺昌ML4．9地震后布设的流动台网记录到的顺昌地震余震波形资料,应用SAM剪切波分裂分析方法,计算并得到顺昌余震的快波偏振方向和慢波时间延迟。结果表明,顺昌地区的快波偏振方向为北东向,与顺昌地区断裂带走向一致。     

Frequency band-dependence of S-wave splitting in China mainland and its implications

Butterworth band-pass filter has been applied to S-wave data recorded at 8 stations in China mainland, and S-wave splitting at different frequency bands is analyzed. The results show that the delay time and the fast polarization directions of S-wave splitting depend upon the frequency bands. There is an absence of S-wave splitting at the station of Urumqi (WMQ) for the band of 0.1–0.2 Hz. With the frequency band broadening, the delay time of S-wave splitting decreases at the stations of Beijing (BJI), Enshi (ENH), Kunming (KMI) and Mudanjiang (MDJ); the fast polarization direction changes from westward to eastward at Enshi (ENH), and from eastward to westward at Hailaer (HIA). The variations of delay time with bands at Lanzhou (LZH) and Qiongzhong (QIZ) are similar, and there is a coherent trend of fast polarization directions at BJI, KMI and MDJ, respectively. Initial interpretations to the results of frequency band-dependence of S-wave splitting are also presented.