地震波衰减反演研究综述

对地震波衰减的研究经过近五十年的发展已经取得了不少进展.本文简述了地震波的衰减机制、有关衰减的基本理论以及影响地震波衰减的主要因素,重点概括了地震波衰减的反演方法,最后预测了地震衰减研究的发展趋势.     

谱比法反演震源谱拐角频率的改进研究

由于地震波的信噪比,传播路径效应,震源机制差异和震源过程等因素的影响,传统的谱比法反演的拐角频率结果不精确,离散性大。以谱比法为基础,引入Bootstrap重采样法,KolmogorovSmirnov检验以及谱比趋势检验的筛选方法,对谱比法的反演结果进行精度评定和筛选,提高谱比法反演的拐角频率精度。将此方法应用于汶川地震余震的拐角频率、地震辐射能量、辐射效率以及能矩比等震源参数反演,建立拐角频率与地震矩之间的对应关系,验证谱比法以及三种筛选方法的可靠性。汶川地震余震震源参数反演结果表明,汶川地震余震的拐角频率与地震矩对应关系M₀∝f_c^-3.295±0.25存在与自相似关系M₀∝f_c^-3偏离现象。在地震释放能量方面,存在能矩比随地震矩增大而增大,以及大地震的辐射效率大于小地震的现象。     

能量比法提取品质因子Q（英文）

地层品质因子Q反映了地层对地震波吸收衰减的强弱,是油气检测的重要指示因子,准确提取Q值十分重要。本文根据地震子波能量衰减特征,提出基于子波衰减前后能量比的Q值提取方法。该方法是综合利用多点信息估算子波能量,规避了常规Q值方法(如质心频移法)对地震子波谱的假设,适用于任意波谱形状,但对资料的保真度要求较高。VSP正演模型测试发现,在非固有衰减(如几何扩散、反射透射损失等)得到准确补偿的前提下,能比法能较好地反演地层Q值。实际零偏VSP资料应用表明,能比法提取的Q值趋势与谱比法基本一致,具有一定的可信度。     

井间地震波衰减成像的几种方法

在井间走时成像的基础上，进行衰减成像，可以克服单一物性反演的局限性，从而更全面地认识井间研究区的地质结构与物性分布，本文列了四种具有代表性的井间地震波衰减成像方法，并就各种方法的稳定性及其在井间成像中的适用情况进行了讨论。     

基于HVSR谱比法研究场地反应非线性特征

针对汶川地震近断层的众多量大面广的Ⅱ类场地,选用理县木卡台作为研究对象,采用主震、余震和地脉动记录,基于傅里叶谱HVSR谱比和速度反应谱HVSR谱比结果,研究场地反应的非线性特征。结果表明:主震、余震、地脉动的速度反应谱HVSR谱比曲线平滑,峰值突出,清楚地给出了场地的卓越频率;场地地震反应随着PGA的变化出现明显的非线性反应,随着PGA的增大,小于100 gal余震、100～200 gal余震、200～300 gal余震以及主震的记录中场地卓越频率有向低频偏移的趋势。     

岩石非线性破裂的衰减特征

在实验室内，模拟了在构造应力和引潮力的共同作用下岩石失稳破裂的过程，记录了整个过程中不同应力条件下通过岩石样品的纵波波形曲线．以此为基础，分别在时间域和频率域计算了Ｐ波波列能量随应力的变化；并根据Ｑ值的定义，导出了接收到的波列的能量与岩石衰减Ｑ的关系式，从而计算出不同应力条件下相应的Ｑ值及其变化．利用加卸载响应比的定义，得到以Ｑ为响应参数时岩石系统的加卸载响应比随应力的变化曲线，其结果和响应比理论的预测相当吻合．因此认为，Ｑ值的加卸载响应比可以表征岩石系统的稳定程度，并可以用于预测岩石的非线性失稳．     

超声实验中谱比法衰减的散射与本征吸收特性

实际地球介质的弹性波衰减,无论是对于地球内部结构反演、含油气储层描述,还是对于地震岩石物理本身的基础研究而言,都十分重要.通过岩石物理实验测量岩石的弹性波衰减是相关研究的基本手段,而谱比法是一种最常用的测量方法.利用谱比法测量的弹性波衰减,简称谱比法衰减,由介质的本征吸收特性和非均质散射特性共同决定.然而,在谱比法理论中,没有将这两种衰减特性的作用区分对待.因此,实验室测量的谱比法衰减中是否含有散射特性,其散射特性是否可以忽略,常不明确.本文基于对岩石物理实验中样品波形特征的基本认识,通过能流理论描述了弹性波的本征吸收和非均质散射过程,以及对应的尾波形成机理.文章还应用能流理论测量岩石的弹性波衰减,即能流法衰减.无论是通过理论推导,还是通过实验验证,谱比法衰减与能流法衰减都显示出良好的一致性.这两种直达波衰减的一致性暗示了谱比法衰减中存在着两种衰减特性.文中还对比分析了谱比法衰减与喷射流本征衰减的实验结果,该结果同样展示了谱比法衰减中可能存在着散射特性.因此,通过能流理论,可以利用样品波形的尾波特征定性判断谱比法衰减中可能存在的散射特性.即异常明显的尾波振幅可能意味着强烈的直达波非均质散射,谱比法衰减中的散射特性因而不可忽略.

     

用HV谱比法推测银川市区沉积层基底分布特征

在缺乏其他资料的情况下,地脉动常常用做确定地震动对地表介质产生影响效应的简便手段。本文以银川市区为研究对象,根据地震勘探资料有目的的选取5条测线在银川市区进行地脉动观测,观测点共141个。用Nakamura提出的HV谱比法解析观测数据,在给定地下构造剪切波速度(VS)的基础上,由H/V比值曲线中的基本频率推测盆地深层地下构造。通过理论计算进一步验证了解析结果。结合前人地震勘探资料推测了银川市区脉动基本频率分布特征,并给出2D和3D银川市基底构造变化情况,对比分析表明,HV谱比法得到的脉动基本频率值可以反映银川盆地基底变化情况。     

场地地震动水平/竖向谱比与地表/基底谱比差异及修正水平/竖向谱比法研究

局部场地条件是决定场地地震动强度和频谱的重要因素,基于强震动和脉动记录的统计分析,获取表征场地条件影响的特征参数已成为确定工程场地设计地震动的较经济和实用方法,特别是对于大范围或难以开展现场勘测的工程场地.利用日本KiK-net台网强震动记录计算分析了台站场地地震动水平/竖向谱比(HVSR)与地表/基底谱比(SBSR)...     

关于全球地震层析成像反演方法的探讨

以全球地震面波相速度变化问题为例,使用约３００００道高质量的面波记录数据集,在数据空间和模型空间的误差服从零平均Ｇａｕｓｓ随机分布的假设下,研究反演中的阻尼和参量化问题．发现最佳分块尺度随频率增高而减小;分块参量化方法比球谐展开方法引入的人为因素少,但难以分辨甚低阶横向非均匀性,除非施加极端的空间平滑;球谐函数展开则具备恢复长波结构的优点．为此提出一种混合参量反演方法：首先用球谐函数作为全球基函数,恢复相速度的低阶球谐分量,然后用此作为进一步反演的初始模型,用分块模型迭代反演,得到最终结果．     

一种最优化地震层析成像方法

本文讨论了Radon反投影离散公式和最小二乘法Radon重建公式。比较详细地研究了在有限投影角条件下图像重建问题,给出了两种有实际意义的外推数据方法。     

基于频率漂移法的地质透射雷达波的衰减层析成像

本文介绍一种电磁波衰减层析成像的方法。这种成象方法利用电磁波振幅谱重心频率的下移作为投影函数来重建本征衰减系数（目标函数）的空间分布。作者已经将帝种方法应用于处理地质雷达的预测资料。对于大多数天然介质而言。当电磁波信号的频率不高于过滤频率（介质电导率与电容率之比）时，电磁波的衰减会随着频率的增高而增强。因而，接收到的电磁波信号的振幅谱重心频率将发生向低频方向的飘移。这种下移正比于本征衰减系数沿射线     

考虑介质对地震波吸收衰减作用的场地放大效应估计

当参考场地震源距小于研究场地震源距时,传统谱比法低估了场地放大效应,且参考场地与研究场地震源距相差越大,低估程度越大;当参考场地震源距大于研究场地震源距时,传统谱比法高估了场地放大效应,且参考场地与研究场地震源距相差越大,高估程度越大,计算结果依赖参考场地的选择。上述问题存在的原因是传统谱比法估计场地放大效应时未考虑地震波传播过程中介质的吸收衰减作用,故传统谱比法适用于参考场地与研究场地地质构造类似且震源距相差较小的情况,为此本文通过考虑介质对地震波的吸收衰减作用,提出改进谱比法,可适用于地质构造类似、任意震源距的情况。本文分别采用未改进方法和改进方法估计汶川地震中渭河盆地多个台站场地反应,证实了传统谱比法存在的上述问题。采用改进谱比法估计的场地放大倍数均在2 Hz以下出现1个峰值,且这些峰值多为最大值;采用未改进谱比法估计的场地放大倍数峰值出现的频率多大于2 Hz;改进谱比法可信度较高。     

基于三维层状介质模型地震层析成像正演网格研究

地震层析成像技术是研究地层速度结构的一个重要手段,该技术是利用震源到接收点的地震波走时或波形的观测数据,结合建立的数学物理模型来重建地层速度结构。而层析成像正演模拟的精度将直接影响反演出的速度与地层真实速度的拟合度,因此找出一种精度较高的层析成像正演模拟算法是非常重要的。本文针对三维层状介质,通过网格化模型,采用最小走时射线追踪方法展开层析成像正演研究,分别采用三角形网格、矩形网格和六边形网格进行模型参数化,并对比分析各自正演结果的精度,总结出针对三维层状介质模型的最佳网格划分方式。     

地震层析成像方法综述

对各种地震层析成像方法进行了分类比较。以层析成像技术各个部分的各种方法为重点,分别阐述了地震层析成像技术的4个主要方面（模型的参数化、正演计算、反演及图像重建、反演结果的评价）具体方法的发展现状和进展,并对地震层析成像技术未来的发展方向做了展望。     

上海及其邻近地区三维地壳结构层析成像

利用上海及其邻近地区地震台网的地震记录及人工爆破资料,采用地震层析成像方法反演研究区地壳三维P波、S波速度结构模型。成像结果表明:不同深度的P波、S波速度扰动呈北西向展布特征;地震大多数分布在低速区的块体内,说明地震不仅与断裂活动有关,有可能还与物质结构和性质有关;上海及其邻近地区上地壳速度结构,断裂活动和物质性质三者之间存在密切关系。     

电阻率成像法在探测溶洞中的应用

电阻率成像法,是在普通电法装置的基础上,进行高密度的数据采集,形成一个高密度的、内容丰富的视电阻率剖面。通过地电数据分析、处理,可以客观、真实地反映地质体的一些基本特征。本文对地电成像的原理、方法以及溶洞的形成机理作了简单阐述。卢氏县西虎岭风景区溶洞的探测与发现,对风景区的开发具有重要价值和意义。以电阻率成像法的运用,使得解释工作更加方便与直观,并具有较好的实用性、有效性和可操作性。     

运用谱比法计算福建地区观测台网台站响应

场地动力特性对地震造成的破坏有着重要的影响。因此对场地进行动力特性分析,对于地震的监测预报、地震预警、工程抗震设防、地震勘探等具有十分重要的意义。本文主要结合福建地区现有地震观测台网,利用地脉动记录,采用较为简便的谱比方法（Nakamura方法）对福建地区观测台网中台站响应情况进行计算和分析。     

计算地震初至波视出射角方法

在理论上证明了使用地震初至波位移、速度或加速度记录资料在时间域或频率域计算视出射角,使视出射角计算不受位移记录及时间域限制。在干扰信号频率段与有效信号频率段存在差异时分别在时间域和频率域进行了视出射角计算,结果表明在频率域中得到的视出射角基本与理论值相符,与方位角无关;而在时间域中获得的视出射角与理论值波动很大。应用实际地震波记录资料计算了不同台站的视出射角,其结果同样表明在频率域中获得的视出射角比时间域视出射角更加稳定和可信。