地球介质非弹性参数测定方法

地球介质非完全弹性参数对于研究地体稳定、地震孕育、地幔对流、大陆动力学是 非常重要的．在精确的工程勘探、油气勘探中也是一个不可缺少的参数．为了用实测的地震 体波确定非弹性参数,本文从一般线性流变体介质内波动方程出发,导出了由观测的地震波 体波波速和振幅确定一般线性流变体介质内虎克定律系数的两种具体方法及其相应的理论 公式,并给出了体波振幅法的一个模型实例．在线性近似下,这些参数可确定地球介质的非 弹性性质．     

介质非均匀性参数对散射波包络的影响

本文以von Kármán型随机介质为非均匀介质模型,通过数值计算并结合实际观测资料对比分析介质非均匀性参数对散射波包络宽度的影响.结果表明散射波传播距离、频率、介质粗糙程度及介质非均匀体尺度因子的变化均可引起散射波包络的展宽,但散射波传播距离、散射波频率对散射波包络宽度的影响只是表象,而造成散射波包络变宽的根源则是介质粗糙程度及与非均匀体尺度因子;随着介质粗糙程度的增大,介质非均匀体尺度因子对散射波包络宽度的贡献速率增大.     

介质非均匀性参数对散射波包络的影响

地球内部不同尺度的非均匀体会引起高频地震波的散射,这些散射携带了大量关于地球内部介质非均匀精细结构的信息,可通过研究地震波散射信息来获取地球内部介质结构非均匀性.非均匀介质速度微扰动是造成地震波散射的最主要起因,也是引起地震波尾波和散射波包络展宽的主要因素.     

横向非均匀介质中弹性地震波传播的数值模拟

应用混合变量弹性动力学方程和线性常微分方程组的矩阵指数解法，将层状介质中广泛应用的弹性波传播矩阵解法推广至横向非均匀介质，给出了一种可计算复杂地质体中弹性波传播的广义传播矩阵数值解法。该方法可模拟任意震源及所产生的各种体波、面波，数值结果表明具有很高的计算精度。     

一种模拟非均匀介质中弹性波传播新的k-space方法

传统的伪谱（PS）方法,采用傅里叶变换（FT）计算空间导数具有很高的精度,每个波长仅需要两个采样点,而时间导数采用有限差分（FD）近似因而精度较低.当采用大时间步长时,由于时空精度不平衡,PS法存在不稳定性问题.原始的k-space方法可以有效地克服这些问题但是却无法适用于非均匀介质.为了提高原始k-space方法模拟非均匀介质波动方程的精度,我们提出了一种新的k-space算子族.它是用非均匀介质的变速度代替原k-space算子中的常数补偿速度构造得到,引入低秩近似可以高效求解.我们将构造的新的k-space算子应用于耦合的二阶位移波动方程,而不是交错网格一阶速度应力波动方程,使模拟弹性波的计算存储量减少.我们从数学上证明了基于二阶波动方程的k-space方法与基于一阶波动方程的k-space方法是等价的.数值模拟实验表明,与传统的PS、交错网格PS和原始的k-space方法相比,我们的新方法可以在时间和空间步长较大的均匀和非均匀介质中,为弹性波的传播提供更精确的数值解.在保持稳定性和精度的同时,采用较大的时空采样间隔,可以大大降低数值模拟的计算成本.

     

VTI介质中的弹性阻抗与参数提取

弹性阻抗是波阻抗的扩展,可以更好的反映储层和流体性质.常规弹性阻抗方程忽略了各向异性的影响,不能正确地描述各向异性介质中弹性阻抗的性质.本文基于Ruger给出的VTI介质反射系数近似公式,结合Connolly推导弹性阻抗的思想,推导出了一种VTI介质中的弹性阻抗方程.通过引入归一化常数,对方程进行了标准化,消除了方程量纲随角度变化而变化的不足.结合常规弹性阻抗反演的流程,得出了VTI介质中弹性阻抗反演的流程.最后,开展了从VTI介质弹性阻抗数据体中提取岩石物性参数的方法研究.数值测试表明,所讨论的参数提取方法具有一定的理论和应用价值.     

长白山天池火山区介质非均匀性

高频S波随着传播距离的增大其均方根(RMS)包络逐渐变宽,我们把这种现象称为S波包络展宽现象.S波传播路径上随机分布的非均匀体对S波的多次前向散射和绕射作用是导致S波包络展宽现象的主要原因,因此可用S波包络展宽现象来研究介质非均匀性.本文采用S波包络峰值延时来对S波包络展宽现象进行量化.S波包络峰值延时定义为S波初至与其均方根包络峰值最大值之间的时间差.本文选用长白山天池火山区的小震记录,运用S波包络峰值延时对长白山天池火山口地区的介质非均匀性进行了评价.结果发现长白山天池火山区呈现强烈的介质非均匀性,在0~2 km深度范围内介质非均匀性表现出南部强北部弱的空间分布特征;在2~5 km深度范围内介质非均匀性的空间分布特征与频率具有相关性;天池火山区介质非均匀性具有明显的多尺度特性;强弱非均匀性接触带,往往是地震频发地带.根据地震与非均匀体在空间分布的相对位置,我们认为火山区介质非均匀性可能反映了火山早期喷发堆积物介质结构的差异.     

地球内部各圈层介质的地球各向异性与地球动力学

地球内部各圈层的结构和构造在本质上是不均匀的各向异性的,各向异性的研究不论是对深化地球本体的认识,还是在资源、能源、灾害和环境以及全球变化的研究中均具有重要作用。本文基于这一科学问题的本质性和重要性着重讨论了以下５个问题：１）各向异性介质中地震波场效应与判据;２）复杂介质地震各向异性－Ｓ波分裂的成因分析;３）当今Ｓ波分裂监测技术的进展与探索;４）地震各向异性在不同科学问题研究中的效能;５）地震各向     

地球介质的非弹性

地球介质并不是一种完全弹性体,从总体来看它是一种粘弹性体,在长时间应力的作用下,介质的行为类似于粘性流体,而在短时间应力的作用下介质呈滞弹性。由于地球的非弹性性质直接与诸多的地球物理现象有关,因此越来越受到广泛的重视。     

非弹性表面波大尺度波形反演（理论和方法）

非弹性的表面波大尺度波形反演的理论方法以如下三方面提出的。（１）计算本征值和本征函数可获得第一阶的频散参数，并把体波的复数形式和波能的吸收引入非弹性中，（２）根据弗拉尔和斯奈德的理论方法，计算了非弹性表面波的激发和合成地震图，球阶非弹性用频散的计算按Ｂｉｓｗａｓ－Ｋｎｏｐｐｏｆ公式被变换成平滑的弹性形式，（３）使用自伴微工子导出关于模型参数的波形Ｆｒｅｃｈｅｔ导数，然后应用非线性反演拟合波形。     

一种有效的结构动态参数识别方法

本文以优化算法中单纯形法为基础,提出了一种只有利用实测的结构模态部分信息识别其结构参数的方法。数值计算表明,该算法具有良好的精度和适用性。     

华县8(1/4)级大地震的深部地球介质背景

从渭河断陷盆地的地壳速度场、介质品质因子等地球物理场的分布探讨了华县大地震的深部地球介质背景。结果表明,华县8(1/4)级大地震震中位于高Q值区和低Q值区的过渡带上,其孕震区是地壳内的高Q值低速区,该地震的孕育与地壳内的低速高导层、地幔上隆、孕震区内的断层及微裂隙中流体的存在与作用是密切相关的。     

基于小波包分解的地层吸收补偿

在分析地震反射波勘探信号小波包分解特性的基础上,提出了基于小波包分解的地层吸收补偿方法．如果没有地层吸收,浅层反射波和深层反射波具有相同的振幅谱而相位谱相差一线性相位．如果把地震记录分成不同的频段,不同频段对于时间的能量分布关系具有相似性,即对所有频段的深层反射的能量与同一频段浅层反射能量之比应该相同;只是不同频段的绝对能量大小不一样．由于地层的吸收造成各频段能量对时间的分布不同,如果给这些频段乘以时变权使各频段能量对时间的分布相同,就起到了对地层吸收的补偿作用．该方法首先用小波包对地震勘探信号进行分频,然后根据地层吸收的特点,在每一个频段上分别提取每一个时间点的吸收系数并用其倒数加权每一个小波包系数,再用加权后的小波包系数重构地震反射波记录消除地层吸收．该方法适合Ｑ值未知的情况,对变Ｑ和常Ｑ都能适应．从实际应用效果看,该方法能很好的补偿地层的吸收。     

固体潮理论值一阶微商的解析表达式及拟合检验

本文采用全微分法，导出了直接而严密的固体潮理论值对时间一阶微商的解析表达式．将其应用于固体潮资料的拟合检验，确保了理论上的严谨性和计算精度．文中还介绍了部分拟合检验的应用实例，并与不同拟合方法进行了对比分析，表明全微分法在运算处理速度上与谐波展开法和数值微分法相比得到了成倍的提高，而与天顶距微分法的运算速度相同．     

综合应用钻孔应变固体潮和应变地震波资料求解地震参数和地层的力学参数

介绍了在井下耦合介质弹性参数等不能直接测定时，应用钻孔应变固体潮和就地震波资料求解地震参数和地层的力学参数的方法，用平衡方程的解来近似代替波动方程解，不但使用钻孔应变仪测到的地震波测地震成为可能，而且比直接应用波动方程求解的方法大大简化。     

5秒间隔的固体潮磁带记录的预处理

随着固体潮磁带记录的引用,在格式变换、取样、标定等方面产生了一些新问题,对1分钟间隔的固体潮磁带记录的取样和预处理已有讨论。由于固体潮观测装置又可以作为长周期的地震仪,5秒钟间隔的固体潮磁带记录,一方面有益于提高观测精度,另一方面又可用来研究地球的自由振荡,因此它是一种很有价值的记录方式。本文讨论这种记录的再取样及预处理的整个过程。     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R0、膨胀起始时间t0以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R0>4619km,膨胀的起始时间t0>43.8×102Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10-4m/a,dy/dt=-6.7×1012/a,dI/dt=8.49×1027kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10-10kg·s-2/a和ds/dt=6.41×104m2/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。