层状方位各向异性介质的视电阻率计算

从电性各向异性的欧姆定律出发，推导了直流电法层状方位各向异性介质中的电位分布、边界条件及视电阻率计算公式．以四极对称装置系统为例，对具有相同各向异性系数的4层模型采用核函数递推法作了理论数值模拟，得到了不同方向的电阻率测深曲线及其等值线形态．结果表明理论公式是正确的，测深曲线既反映了分层介质的电阻率差异，又反映了各层中电阻率的各向异性特征．      

地震地电阻率各向异性变化数值模拟

将APE模式中差应力与裂隙的演化理论与前期研究中建立的张量形式的各向异性电性模型相结合,推导出了裂隙演化参数(密度、孔压、纵横比、闭合角)与电导率关系的动态方程,用数值模拟方法研究了饱水岩石在水平向应力作用下电阻率的各向异性变化．并结合实验和观钡5结果,讨论了电阻率各向异性变化的可能机理。     

地壳介质弹性和电性各向异性研究的新进展

分析了地壳介质各向异性研究的现状，指出了弹性和电性各向异性研究中存在的问题，提出了联合利用弹性和电性各向异性研究地球介质特征及提取物性参数的正反演方法．理论研究和地震过程的实际资料表明，将弹性和电性结合起来研究地壳介质各向异性具有清晰明确的物理意义，是各向异性研究的一个非常有发展前景的新领域。     

唐山地震地电阻率各向异性变化特征研究

依据唐山大震地电总结组汇编的1976年唐山7.8级地震地电观测资料(地电阻率)，定义了一个无量纲的量S来表征地电阻率的各向异性，计算了孕震过程的S值，分析研究了其变化特征．结果表明，唐山地震在孕育、发展和发生整个过程中存在地电阻率各向异性变化．其形态变化特征较为典型．S作为一新的地震前兆因子，与其它无量纲前兆因子结合使用，对地震综合分析预报研究具有应用价值．文中对孕震过程中S的变化特征给予了物理解释．      

含裂隙介质中的视电阻率各向异性变化

我国50多年的视电阻率连续观测结果表明,大地震前近震中区域的视电阻率呈现出与主压应力方位有关的各向异性变化,即：垂直于主压应力方向观测的变化幅度最大,平行方向最小或不明显,斜交方向介于二者之间.目前我国定点台站视电阻率观测的探测范围主要在浅层沉积层以内,通常含有较多的含水裂隙.本文将地下岩土介质简化为由固体基质和含流体/气体裂隙组成的固液气三相介质,且基质、流体和气体具有标量形式的电阻率,推导出了包含基质和流体电阻率、裂隙率、饱和度和裂隙面积率因子的电阻率张量表达式.以裂隙的扩展/闭合表示应力作用下裂隙的变化,得到了电阻率随裂隙变化的微分形式,电阻率变化对裂隙体积变化放大系数的表达式和裂隙横向变化对纵向电阻率影响的横向权系数的表达式.在此基础上得到了介质电阻率和视电阻率的各向异性变化特征：对于含水裂隙介质,无论裂隙如何变化,均是最小主轴方向电阻率的变化幅度大于其他方向;对于含水孔隙介质,沿孔隙主要变化方向的主轴电阻率变化幅度大于其他方向.对于各向异性变化,视电阻率和介质电阻率存在π/2的方向差异.相较于含水岩石,无水岩石介质电阻率的各向异性变化不显著.本文提出的电阻率表达式可以对实验室和野外实际观测的许多结果做出合理的解释.

     

裂隙各向异性介质中的NMO速度

推导了各向异性介质中由弹性系数表示的方位动校NMO速度的具体表达式,表明各向异性介质中方位NMO速度程椭圆形状,并分别对具水平对称轴的横向各向同性介质(HTI)、正交介质和单斜各向异性介质及在不同的裂隙填充物的性质下方位NMO速度进行了计算,结果表明裂隙的存在对NMO速度的影响不仅与裂隙密度有关,还取决于裂隙填充物的性质.同时,研究表明对于裂隙型单斜各向异性介质,其方位NMO速度椭圆轴向并不象HTI介质和正交介质中的那样与自然坐标系的坐标轴一致,而是发生了一定角度的偏离,其大小与裂隙填充物的性质、两组裂隙密度的比值及裂隙间的夹角等因素有关,研究结果为进一步区分裂隙介质的类型及裂隙填充物的性质提供依据.     

利用介质的不均匀分布构建各向异性模型

在复杂区域应力场的作用下, 大范围扩容各向异性(extensive-dilatancy anisotropy, EDA)造成的裂隙定向排列形成了地壳内部介质的不均匀性。 因此, 地壳介质各向异性的描述不仅限于横向各向同性(transversely isotropic, TI)的理论。 我们首先利用自相关函数随机扰动得到水平向小尺度速度不均匀, 然后利用这种不均匀性描述地壳介质中EDA裂隙定向排列所造成的介质各向异性, 利用数值模拟弹性波在该介质中的传播过程验证了利用介质的不均匀性构建介质的各向异性是一个有效、 可靠的方法。 可以将此方法应用到复杂地壳介质结构中, 了解地震波在复杂地壳各向异性介质中的传播特征。     

强震近震中区地电阻率变化速率的各向异性

用归一化月速率方法处理了６次强震前近震中区11个台的地电阻率数据，得到在孕震中短期至短临阶段，与主压应力方向正交（或近于正交）测向的地电阻率下降变化的速率大于平行（或近于平行）主应力方向的变化速率．产生变化速率各向异性的原因可能是:在孕震后期的扩容阶段，裂隙走向沿主压应力方向优势排列，导电流体活动产生真电阻率变化速率的各向异性，表现为地表视电阻率变化速率的各向异性．本文为视电阻率各向异性的实验结果提供了震例支持，物理解释比较清晰，可能成为研究某些强震孕育晚期震源区及其附近地壳应力状态的参考依据．      

横向不均匀性对视电阻率各向异性变化的影响和地震前电阻率的变化深度

采用对称四级装置的直流视电阻率地表观测,其深度探测范围与供电极距AB大致相当。测区地下介质可能存在电性横向不均匀性,即同一深度范围内介质电阻率在水平方向存在变化。地层的横向不均匀性会引起不同方向的视电阻率观测值出现差异,但是否会引起各向异性变化还没有定论;大地震前构造应力对地下分层电阻率的影响能上升到距离地表的深度范围也未得到充分讨论。文中采用有限元数值分析方法,分别计算横向均匀、横向不均匀模型中不同深度范围内介质电阻率变化时视电阻率的各向异性变化,认为:对于供电极距AB=1 000m的观测,距离地表约300m以下的地层其电阻率的各向异性变化所产生的视电阻率各向异性变化与实验和震例中的实际观测结果不符;地层电阻率的变化深度需要上升至近地表的浅层范围,视电阻率的变化幅度和各向异性变化特征才与实验和观测相吻合。对于横向不均匀地层,同一深度以下的地层电阻率发生相同幅度的各向同性变化,视电阻率并不出现各向异性变化,仅当电阻率出现各向异性变化时视电阻率才出现各向异性变化,但地层横向不均匀性对各向异性变化特征的影响较小。     

基于BISQ模型的三维双相各向异性介质数值模拟

Biot-flow and squirt-flow are the two most important fluid flow mechanisms in porous media containing fluids. Based on the BISQ （Biot-Squirt） model where the two mechanisms are treated simultaneously, the elastic wave-field simulation in the porous medium is limited to two-dimensions and two-components （2D2C） or two-dimensions and three-components （2D3C）. There is no previous report on wave simulation in three- dimensions and three-components. Only through three dimensional numerical simulations can we have an overall understanding of wave field coupling relations and the spatial distribution characteristics between the solid and fluid phases in the dual-phase anisotropic medium. In this paper, based on the BISQ equation, we present elastic wave propagation in a three dimensional dual-phase anisotropic medium simulated by the staggered-grid high-order finite-difference method. We analyze the resulting wave fields and show that the results are an improvement.     

中下地壳岩石弹性波各向异性的影响因素

地壳岩石成分及其构造的复杂性使得地壳弹性波各向异性的影响因素比较复杂。在地壳浅部,裂隙广泛发育,它们的定向排列对岩石各向异性起到了很重要的作用。在地壳深部,裂隙基本闭合,岩石的各向异性主要是由矿物晶格优选方位(LPO)和形态优选方位(SPO)决定的。云母和(或)角闪石含量较高且定向排列的地壳岩石通常具有较高的各向异性。熔体的定向排列(MPO)可以显著地加强地壳各向异性     

CRYSTALLOGRAPHIC PREFERRED ORIENTATION(CPO) OF ANISOTROPIC MINERALS IN THE LITHOSPHERE AND ITS SIGNIFICANCE TO THE STUDY OFLITHOSPHERE DYNAMICS

Seismic anisotropy has been widely used to constrain deformation and mantle flow within the upper mantle of the Earth's interior, and is mainly affected by crystallographic preferred orientation(CPO)of anisotropic mineral in lithosphere. Anisotropy of peridotites caused by deformation is the main source of seismic anisotropy in the upper mantle. Olivine is the most abundant and easily deformed mineral to form CPO in peridotite, thus the CPO of olivine controls seismic anisotropy in the upper mantle. Based on simple shear experiments and studies of natural peridotites deformation, several CPO types of olivine have been identified, including A, B, C, D, E and AG-type. Studies on the deformation of olivine have shown that the CPO of olivine is mainly related to stress, water content, temperature, pressure, partial melting and melt/fluid percolation. Most of the seismic anisotropy has been explained by the A-type olivine CPO in the upper mantle, which is commonly found in upper-mantle peridotites and produced by the simple shear in dry conditions. Previous studies showed that anisotropy was attributed to the CPO of mica and amphibole in the middle-lower crust. The comparison between mantle anisotropy calculated from mineral CPO and regional anisotropy deduced from geophysical methods is therefore particularly useful for interpreting the deformation mechanisms and geodynamic processes which affect the upper mantle in different tectonic units such as subduction system, continental rift and continental collision zone in the world. The paper summarizes the characteristics of CPO and anisotropy of major anisotropic minerals in the upper mantle. Taking the lithosphere mantle xenoliths in the southeastern Tibetan plateau as an example, we perform detailed studies on the microstructures and seismic anisotropy to better understand the deformation mechanisms and upper mantle anisotropy in this region. Results show that the CPO of olivine in peridotite xenoliths in southeastern Tibetan plateau are A-type and AG-type. The mechanisms proposed for the formation of AG-type are different from that for the A-type. Therefore, the occurrence of AG-type olivine CPO pattern suggests that this CPO may record a change in deformation mechanism and tectonic environment of the lithosphere in southeastern Tibetan plateau. Provided that the strong SKS(shear wave splitting)observed in southeastern Tibetan plateau results from lithosphere mantle, the lithosphere mantle in this region is expected to be at least 130km thick and characterized by vertical foliation. Considering that the thickness of lithosphere in southeastern Tibetan plateau is much less than 130km and the lithosphere mantle cannot explain the anisotropy measured by SKS, other anisotropy sources should be considered, such as anisotropy in the asthenosphere and the oriented melt pockets(MPO)in the upper mantle. Therefore, detailed study of CPO of anisotropic mineral is essential for constraining geophysical measurements and analyzing the dynamic process of the lithosphere reasonably.     

震源区介质Q值变化物理机制的模拟实验研究

利用较大岩石样品,实验研究了加载时同时向样品内注水过程中穿过样品超声波波速和尾波Ｑｃ值的变化特征。结果表明,在压力作用下,岩石破坏前通过岩石的尾波Ｑｃ值下降,如果有压力水进入,则岩石的尾波值Ｑｃ会大幅下降。因此,我们可以认为,地壳岩石破坏发生地震前的尾波下降的物理机制是岩石在压力产生扩容裂隙及流体进入裂隙双重作用的结果。     

根据震后结构破坏状态反演地面运动参数研究

提出了一种根据地震后的结构所呈现的破坏状态，运用结构破坏反演技术来确定地面运动参数的新方法。以钢筋混凝土框架结构为例，在对地震作用引入一些基本假定后，建立了根据震后结构破坏状态反演地面运动参数的数学模型；并进一步提出了一种前行步步比对法，给出了若干算例。结果表明该方法是可行的。最后还提出了进一步研究要解决的若干问题。     

现代风成沉积物磁化率各向异性与风向关系的研究

通过对风洞及室内模拟定向风条件下的风成沉积物磁化率各向异性与风向之间关系的研究,发现风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角不仅与风向有关,而且与粉尘沉积量有关。风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角在α95（α95≤20°）的区间范围内与粉尘沉积量大的风向一致．在干旱、半干旱区,现代风成沉积物（沙丘、黄土的表层土）的磁化率各向异性的长轴方向的偏角在此范围区间内与常年盛行风向一致,尤其与沉积物沉降时的盛行风向一致．     

现代风成沉积物磁化率各向异性与风向关系的研究

通过对风洞及室内模拟定向风条件下的风成沉积物磁化率各向异性与风向之间关系的研究,发现风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角不仅与风向有关,而且与粉尘沉积量有关。风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角在α95（α95≤20°）的区间范围内与粉尘沉积量大的风向一致．在干旱、半干旱区,现代风成沉积物（沙丘、黄土的表层土）的磁化率各向异性的长轴方向的偏角在此范围区间内与常年盛行风向一致,尤其与沉积物沉降时的盛行风向一致．     

岫岩MS5.4地震前后S波分裂研究

利用辽宁数字地震台网的营口台的三分向数字化地震资料,研究了1999年岫岩Ms5.4地震前后S波分裂特征.结果表明:(1)延迟时间大部分在0.9～7.2ms/km范围内,平均4.23ms/km;(2)震前快S波的优势偏振方向为N51°～88°E,平均N58.66°E;震后S波的偏振方向主要集中在N1°W～N2°E和N55°～84°E范围内,平均偏振角为近NS向和N68.13°E.NE的偏振方向与震源应力场的主压应力方向N70°E接近,由此推测1999年岫岩Ms5.4地震的S波分裂是震源应力场引起的介质各向异性的结果.     

江苏省地电阻率年变化及其差异性探讨

以江苏省江宁地震台、新沂地震台和海安地震台为例,归纳了江苏省地电阻率年变化特征的类型,并对地电阻率年变化差异性的原因做了探讨。通过反演计算指出地电阻率年变化差异性的原因主要是由各观测场地地下电性结构造成的,分析这种不同有益于解决在场地选择中如何得到一个规则年变的场地,以便更好地服务于地震预报的数据处理。