用频谱法检测各向异性效应的试验

各向异性在横波传播中所产生的最大特征效应是横波分裂.这个现象在三维质点运动方面产生一个可识别的特征.许多由横波资料提取各向异性效应的方法都试图测量这种运动的细节.最近已发表了很多方法,这些方法都是在时间域或频率域里对横波进行处理.这里,我们检验分裂横波在频率域产生干涉的方式并提出了一些可用于将来调整算法的准则.通过横波信号各运动分量的傅氏分析,分裂横波之间的时间延迟以及先行横波的偏振方向可变为易于检测的特征,这些特征出现在两个空间上相距很近且相似的波形相互作用形成的谱的干涉图案上.对合成及观测地震资料的干涉图案作了解释.     

VTI介质SH-SH波地震反演方法研究

近年来,随着横波可控震源技术的发展,国内外已经实现了纯横波地震勘探.相较于地震纵波,地震横波对横波阻抗、横波速度尤其是各向异性参数变化更为敏感,因此地震横波能够用来更好地估算上述地层参数.VTI(具有垂直对称轴的横向各向同性)是地层介质中广泛存在的一种各向异性形式,对振幅随偏移距变化(AVO)影响显著.本文提出了一种改进的VTI介质SH-SH波反射系数近似公式,新公式具有较高的精度且仅包含两项待求参数：横波阻抗和水平横波(SH波)速度.基于新方程建立了VTI介质SH-SH波反演方法,该方法相比VTI介质的PP波反演不确定性明显下降,同时降低了常规PP波各向异性反演对大角度数据的要求.为了获得独立的横波各向异性参数,进一步地提出了一种基于岩石物理关系的横波各向异性参数估算方法.合成地震数据测试和柴达木盆地九分量地震勘探实际地震数据应用结果表明,新方法能够准确地预测地层的横波阻抗、水平横波(SH波)速度、各向异性参数,为各向异性地层的岩性解释和油气储层预测提供了可靠的解决方案,从而深化了横波地震勘探的应用潜力.     

利用DONET海底观测网研究日本南海海域俯冲带地震波各向异性

基于DONET海底观测网的直达S波地震记录,采用波形旋转互相关方法和最小特征值最小化方法求得了日本南海海域俯冲带横波分裂快轴方向和分裂时间,获得了该俯冲带地震波的各向异性结果.结果显示:该俯冲带地震波的各向异性快轴方向基本平行于南海海槽走向,分裂时间为0.1—0.96 s.这表明:日本南海海域俯冲带各向异性来源于太平洋...     

利用横波分裂分析方法研究地壳各向异性综述

利用横波分裂分析获取地下介质的各向异性参数,已成为研究壳幔介质变形特征最为有效的方法之一。本文首先介绍横波分裂理论方程的推导过程;然后阐述目前几种较为常用的拾取横波分裂参数的方法;最后总结近年来横波分裂分析方法的发展现状及其在地壳介质各向异性研究方面取得的成果。我们认为尽管横波分裂分析方法被广泛应用于地壳介质各向异性研究,但是它也存在一些固有的局限性,期望未来能发展一种更为可靠、有效的方法以及数据处理流程来准确拾取横波分裂参数。     

基于面波频散的三维横波速度方位各向异性层析成像方法

地震各向异性是反映地球内部介质特性的重要指针之一。常用的横波分裂法和二维面波方位各向异性层析成像方法很难准确反映各向异性随深度的变化。将与周期相关的区域化面波方位各向异性转换成与深度相关的一维横波速度方位各向异性可以弥补深度信息不足的缺陷。现有三维横波速度各向异性研究多是通过两步方法来实现的,即逐个周期二维面波方位各向异性层析成像以及逐个格点一维横波速度方位各向异性反演。这种分步反演的方式既不利于三维先验约束的引入,也不利于利用原始观测拟合误差对三维模型进行直接评估。因此本文开发了基于面波频散曲线的三维横波速度方位各向异性层析成像方法,并编制了相关正演和反演程序。为了检测方法和程序的有效性,我们对规律分布的三维检测板模型进行了模拟测试。测试结果显示:该方法可以很好地恢复各向同性波速异常、各向异性相对强度和快波方向等三维结构信息;而且反演模型相对于参考模型明显改善了对观测数据的拟合,降低了对观测数据的均方根误差。但对各向同性理论模型进行各向异性反演时,在波速均匀区可产生小于0.5%的假各向异性幅值,在波速非均匀区该假的各向异性幅值会更大,浅部可达3.5%。因此在实际应用中需要谨慎解释（浅部）非均匀区的各向异性结果。      

地震各向异性流体检测技术在胜利油田垦71井区的应用(英文)

根据Chapman理论模型,在各向异性介质(如HTI介质)中,当入射角在0-45。范围内,慢横波会发生较大的衰减和频散,且对流体粘度敏感,而P波和快横波则比较小。对于沿裂隙法向传播的慢横波,其振幅受流体影响很大。因此,在P波响应对流体不敏感的情况下,可利用慢横波来获得裂隙型油气藏的流体信息。本文分析了胜利油田垦71地区三维三分量地震数据,检测出的慢横波振幅和旅行时异常与该区的测井资料十分吻合。分析结果还发现,与含油区相比,含水区会产生更高的横波分裂。在含水区,慢横波振幅会产生明显变化,而在含油区则几乎没有变化。     

地震各向异性——多组裂隙对横波偏振的影响

通过对多分量地震资料的分析,我们发现随着频率的增加横波分裂时差减小.对于深部接收的VSP数据来说快横波的偏振方向保持不变,而对于浅层接收的VSP数据来说偏振方向却存在一个最大可以达到20°的旋转.尽管多尺度随机分布微裂隙岩石物理模型已经成功地模拟并解释了横波分裂时差随频率变化的现象,却不能解释与频率相关的横波分裂.据推测,如果微裂隙的排列方向和大裂隙的排列方向不同,利用低频信息获得的偏振方向将指示裂隙主方向,而利用高频信息获得的偏振方向则指示微裂隙方向.在背景多孔隙介质中存在多组裂隙的情况下,推导出垂直入射条件下横波偏振方向的解析式,给出了系统研究横波在介质中传播的方法.研究结果表明,横波偏振方向会随着频率的变化而变化,并且在入射方位、角度一定的条件下,是裂隙方位和密度的函数,这些认识可能有助于揭示观测到的、依赖频率变化的横波偏振现象.     

裂缝预测在胜利地区的应用

利用角度扫描法对各向异性介质中快慢波的方位角和时间延迟进行分析是预测裂缝的一种比较有效的方法.转换横波在经过裂缝等波阻抗界面较明显的反射界面时,由于横波分裂使原始地震资料各分量的能量重新分配到快慢横波中,通过角度扫描法可以将发生横波分裂现象而分散于垂直裂缝和平行于裂缝两个方向上的快慢横波能量重新集中,恢复成没有发生横波分裂现象前的转换横波波场信号.为此,通过建立一套裂缝预测的流程并将其应用到胜利实际资料的处理中,对时间延迟进行校正并对裂缝方向进行预测,使转换波R分量的成像质量有了较大的提高.     

2021年青海玛多Ms7.4地震震源区横波分裂变化特征

本文利用玛多7.4级地震科考密集台阵150个台站和固定台站MAD记录的近震波形数据,采用横波分裂分析方法测量,总计得到22518对有效横波分裂参数,获得了震源区上地壳各向异性特征.结果显示,震源区各台站的快波偏振方向和慢波延迟时间存在着明显的空间分区特征,但未能表现出随时间的规律性变化特征.最明显的横波分裂特征表现在沿...     

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%.     

OPTIMAL ESTIMATION OF CRACK-STRIKE1

The accuracy of estimating crack-strike from the algebraic equivalent of a popular technique, the dual source cumulative technique (DCT), for analysing shear-wave splitting in seismic experiments is evaluated for earth models permeated by different alignments of micro-cracks. A complementary analysis is performed using another analysis procedure, the dual-independent source-geophone technique (DIT), to investigate any benefits of the alternative formulation. The investigation considers synthetic vertical seismic profile (VSP) and reflection data for an earth model with two layers over a half-space, and three different classes of crack-strike variation with depth: uniform crack-strike, an abrupt change of crack-strike between the upper and lower layer, and a continuous increase over both layers. The synthetic data for zero-offset and near-offset VSPs and a reflection profile are computed using a full-wave modelling package in which equivalent anisotropic media simulate distributions of aligned vertical, parallel, water-filled microcracks. Estimates from the two techniques agree for the constant crack-strike model, but differ for the VSP data with crack-strike changes. The asymptotic behaviour of the two angular parameters θ_G and θ_S from DIT suggest that it may be used to determine crack-strike under appropriate circumstances in these VSPs, when the time-delay between the split shear-waves for the layer of interest exceeds the peak period of the wavelet. In this limit, θ_G tends to follow the crack-strike change with θ_S tending to a constant value, whereas DCT will give a misleading value between the upper and lower crack-strike. Although the behaviour of DIT is not understood in all cases, θ_G and θ_S values from the VSP data always appear to diverge near the point where an abrupt crack-strike change takes place. This could be used as a qualitative indicator for layer stripping. Both techniques agree for the reflection data as the recorded data matrix is necessarily symmetric, but still give misleading results for deeper layers in the presence of crack-strike changes. This study suggests that more care should be taken when designing and analysing experimental configurations for detecting crack properties in reservoir rocks, to consider the response and resolution limits of the analysis techniques. A note of caution is offered to those who directly interpret polarization estimates as crack-strike.     

Shear-wave splitting of Sichuan Regional Seismic Network

Using seismic data recorded by the Chengdu Digital Seismic Network from May 1, 2000 to December 31, 2006, we obtain the dominant polarization directions of fast shear-waves at eight digital seismic stations adopting the SAM technique. The results show that the dominant directions of polarizations of fast shear-waves at most of sta-tions are mainly in nearly NE-SW or NW-SE direction in Sichuan. The dominant polarization directions of the fast shear-waves at stations located at the active faults or intersection of several active faults are consistent with the strikes of active faults which control the earthquakes used in the analysis, and are basically consistent with the directions of regional compression axis. However, several stations show that the fast shear-waves are not consis-tent with the strikes of active faults and the directions of regional compression axis, due to the influence of local complicated crustal structure.     

2013年芦山MS7.0地震序列S波分裂特征

本文测定了2013年4月20日芦山M_S7.0地震震源区及其附近台站的S波分裂参数,包括快波偏振方向和慢波延迟时间,最终得到了40个台站的S波分裂结果．结果显示:在地震主破裂区内观测到的快波优势取向为NE向,与余震分布的长轴方向一致;位于双石—大川断裂以西台站的快波偏振优势方向为NW向,与区域最大主压应力轴方向一致;位于荥经断裂附近台站的快波偏振优势方向为NW向,与该断裂走向一致．快波偏振优势方向随时间的变化结果显示:主震前位于地震破裂区附近的TQU和BAX台站的快波偏振优势方向均呈NE向;主震后TQU台站的快波偏振优势方向为近EW向,而BAX台站的快波偏振优势方向则不突出,反映出芦山地震主震前快波偏振方向受控于龙门山断裂带,而主震后受构造应力场的作用更加明显．此外,各台站的慢波延迟时间为1.25—5.40ms/km,在余震覆盖密集区域,台站的慢波延迟时间均大于3.0ms/km,反映出震源区的各向异性程度较强．芦山主震后,各台站的延迟时间随时间变化持续减小,反映出震源区地壳应力随余震活动逐渐减小．      

山东及邻区地壳介质剪切波分裂研究

采用山东地震台网记录到的近场源地震波形数据,基于剪切波分裂研究,获得山东地区多个台站的剪切波分裂参数。研究结果表明,快剪切波偏振优势方向反映了该地区构造应力空间分布特征,CHD台和LIS台显示出两个优势偏振方向,揭示山东地区地壳介质各向异性受到区域背景应力及局部断裂构造的双重制约。     

青藏高原东北缘地壳各向异性的构造含义

青藏高原东北缘记录了印度—欧亚大陆板块碰撞和汇聚的远场效应,且仍正处于侧向生长阶段.而地壳各向异性则反映了高原地壳的形变特征.为此,本文主要利用甘肃数字地震台网(2001年1月—2010年10月)波形记录资料,采用SAM方法进行剪切波分裂研究,得到青藏高原东北缘地壳各向异性的平均剪切波分裂参数及剩余地震各向异性参数,两个参数分别反映了区域构造和应力场特征及局部构造和局部断裂特征.研究结果表明:快剪切波2个优势偏振方向分别为NE47.72°±21.83°和121.65°±22.07°,慢剪切波平均时间延迟为2.63±1.31ms·km-1.快剪切波平均偏振方向反映了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第二优势取向揭示了NWW的局部构造意义,表明应力环境受本区NWW深大断裂带的影响.各个台站的剩余快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,表明活动断裂控制着剩余快剪切波偏振方向.剩余慢剪切波时间延迟变化反映了断裂引起地震各向异性程度,形变具有区域特征.     

COMPARISON OF SIGNAL PROCESSING TECHNIQUES FOR ESTIMATING THE EFFECTS OF ANISOTROPY1

Three-component recordings of shear-waves in exploration surveys provide an opportunity to measure crustal anisotropy, which may be important in estimating the geometrical and physical parameters of reservoir rocks. VSPs are particularly important for this purpose as they are less subject to the complex interactions of the shear wavefield with the free surface. The first stage in characterizing the subsurface anisotropy requires that the distinctive phenomenon of shear-wave splitting must be examined for every arrival at each geo-phone. This effect may be defined by two parameters: the polarization of the leading shear-wave and the time-delay between corresponding split shear-waves. A variety of techniques have been designed to estimate these parameters of shear-wave splitting. Here, we classify the published techniques into four main categories and review their properties. Representative procedures from each group are applied to a common synthetic data set contaminated with signal-generated noise. The results allow some general statements to be made about the utility of these methods for processing shear-waves in VSP data.     

汶川地震余震序列的地震各向异性

利用2008年5月12日汶川地震震源区及周边地震台站记录的余震序列资料,使用剪切波分裂系统分析法,分析了汶川地震发震构造龙门山断裂带及周边地区的地壳各向异性特征,推断了地壳最大主压应力方向及空间分布特征.研究结果表明：大致以安县为界,位于龙门山北东段的台站快剪切波的偏振方向为北东向,与断裂带走向一致;而位于龙门山西南段的台站快剪切波的偏振方向为北西向,与断裂带走向垂直;这个特征同样揭示出龙门山断裂带西南段逆冲、北东段带有明显走滑性质的特征.研究还显示,靠近龙门山与鲜水河、安宁河小江断裂交汇区附近的台站快剪切波的偏振方向表现比较离散,这可能是由震源区局部的复杂地质构造引起,与该地区复杂的主压应力方向特点一致.     

龙门山断裂带域上地壳各向异性及其变化

龙门山断裂带上发生了2008年汶川8.0级和2013年芦山7.0级地震,为了研究芦山地震前后该区域地壳各向异性的空间分布和变化,以及较大地震对快剪切波偏振方向造成的影响,本文运用剪切波分裂系统分析方法,结合固定地震台网（2010-01—2017-10）和川西流动地震台阵（2006-10—2009-07）的小震波形数据,得到了龙门山断裂带及邻近地区上地壳各向异性参数.结果表明,慢剪切波时间延迟主要分布在0.65~7.39 ms·km^-1之间,横向上具有不均匀性,地壳20 km以上的介质对各向异性的贡献较大.快剪切波优势偏振方向主要为NW或NWW和NE向,具有明显的分区特性.位于龙门山断裂带附近台站的快剪切波偏振方向自北向南由NWW转变为NW、NE向,在南段又变为NWW、NE向,指示了龙门山断裂带的分段特性是其构造属性.根据得到的有效事件数据,本文使用的49个台站中有19个台站的各向异性参数与反方位角、深度、震级和路径长度等显示出一定的相关性.研究区内的芦山地震及其他较大地震可能影响了局部快剪切波偏振方向.研究表明,更多的有效事件数据将有益于定量分析局部构造应力场和断裂属性的变化情况,从而有益于断裂带地震学特性及地震预测研究.     

Seismic anisotropy of the crust in Yunnan, China： Polarizations of fast shear-waves

Introduction Anisotropy of the crust is a common phenomenon(Crampin,1984).Shear-wave splitting can be used to study the earthquake anisotropic characteristic in crust,to analyze crustal stress field condition,and to describe the static and the dynamic state of the related anisotropic parameters(GAO et al,1999).Shear-wave splitting is quite sensitive to anisotropy.The domestic scholars applied shear-wave splitting to studying the crustal anisotropy(YAO et al,1992;GAO and FENG,1990).The st…     

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.