基于分数阶时间导数的黏弹性衰减VTI介质中平面波传播

目前在地震勘探频带范围内通常假设品质因子Q与频率无关,且呈衰减各向同性.事实上,相比较速度各向异性,介质的衰减各向异性同样不可忽视.本文将衰减各向异性和速度各向异性二者与常Q模型相结合,建立了黏弹性衰减VTI介质模型,并基于分数阶时间导数理论,给出了对应的本构关系和波动方程.利用均匀平面波分析和Poynting定理,推导出准压缩波qP、准剪切波qSV和纯剪切波SH的复速度、相速度、能量速度以及品质因子的解析表达式.对模型的正确性进行了数值验证,并分析了qP,qSV和SH波在介质中的传播特性.数值试验结果表明：本模型能够实现理想的恒定Q行为,表现了品质因子和速度的各向异性特征,显示出黏弹性增强将导致能量速度和相速度的频散曲线变化剧烈;速度和衰减各向异性参数与传播角度之间的耦合效应对qP,qSV和SH波的速度和能量影响明显;qP,qSV和SH波的频散曲线和波前面随着衰减各向异性强度的改变发生显著变化,其中耦合在一起的qP和qSV波变化趋势相同,而SH波与它们呈现相反的变化规律.本研究为从常Q模型角度分析地震波在衰减各向异性黏弹性介质中的传播特征奠定了理论基础.

     

基于交叉梯度结构约束的大地电磁主轴各向异性并行三维反演

各向异性介质对大地电磁观测数据的影响往往不可忽略,因此需要提高大地电磁各向异性三维反演的可靠性和有效性.为了满足大地电磁各向异性三维反演的需求,本文研究了一种基于交叉梯度结构约束的大地电磁主轴各向异性并行三维反演算法.根据大地电磁平面波理论假设,正演方程采用背景场与二次场分离的计算方式,二次场利用交错网格有限差分法求解.由于各向异性反演的多解性,本文将各向异性介质简化为主轴各向异性,并在此基础上进一步采用有限内存拟牛顿LBFGS法实现三维各向异性反演.为了提高各向异性反演的分辨率,反演目标函数中引入交叉梯度项,利用先验的结构信息,对三个方向的电阻率参数进行结构约束,最终的反演进一步利用MPI（Message Passing Interface,消息传递接口）技术实现分频并行计算,测试结果显示并行接近线性加速比.

     

新丰江地震S波偏振的初步研究

根据新丰江地震台记录的 2 0 0 1年 2月 6日新丰江小震群数字化资料 ,分析计算了该震群的S波分裂的偏振参数。在与新丰江地区的最大主应力方向和构造、介质特性对比后 ,认为本文所得的S波偏振方向 (NW6 0°)与该区实际的活动断裂分布和主压应力轴方向 (NW6 0°)基本相同。作为该区地壳微裂隙的NW优势取向 ,是应力场作用下裂隙定向排列的结果。因此 ,S波偏振方向可作为研究介质各向异性和区域应力场特性的一种的参数     

基于非结构网格有限元的三维井地电阻率法任意各向异性正演模拟

地层介质的电各向异性增加了井地电阻率法响应的复杂性, 开展基于电各向异性介质模型的井地电阻率法响应规律研究对于正确解释各向异性显著地区的观测数据特征至关重要.针对垂直线源井地电阻率法的任意各向异性响应模拟问题, 本文提出了一种基于非结构网格有限元三维正演算法, 通过引入3×3的对称正定张量来表征任意各向异性的电导率, 采用非结构四面体网格有限元方法来离散电位的边值问题, 通过将垂直线源等效为一系列点源问题, 进而实现了任意各向异性介质中井地电阻率法的高效数值计算.通过与三个地电模型的解的对比, 验证了本文数值解算法的精度和有效性.针对线源远离和垂直穿过异常体的两类模型, 分别考察了当围岩或异常体为各向异性介质时的井地视电阻率响应特征.结果表明, 对于各向异性地层, 围岩和异常体的主轴电阻率值和旋转角均会对井地视电阻率的幅值及分布产生显著的影响.研究结果对于提高井地电阻率法的认识和资料解释水平具有重要的理论和实际意义.

     

江苏地区地电阻率各向异性度分析

应用地电阻率各向异性率S值计算公式和程序，对江苏地区4个地电台1980－1997年的地电阻率各向异性度S值进行了计算研究分析。结果表明，S值这一新的电性参数在江苏南海2次6级以上地震前存在异常变化。地电阻率各向异性度S值可以作为一种新的电性参数应用于地震综合预报研究。在讨论中对S值的定义提出改进的公式，与同仁商榷。     

含预制软弱带的岩石破裂过程的数值模拟

考虑到岩石脆性破坏过程中介质的不均匀性之特点，对岩石样品中含预制弱介质条带的岩石样品破坏过程进行二维有限元数值模拟，并对弱介质带的破坏贯通过程、新的断层的产生和有关的地震活动进行了研究．数值模型展示了岩石从变形、微观破坏到整体破坏的全过程以及微震活动的时空分布特征．应力、应变和微震活动的时空分布形象地描绘了岩石变形的局部化和时空迁移等现象，这与实际地壳中所观测到的现象是一致的．此外，模拟结果与实验观测结果也是一致或相似的．      

饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性响应

在MTS伺服压机上对不同饱和状态的砂岩、大理岩标本进行了垂直层理和平行层理两个方向的正弦波加载试验,研究了饱和岩石的各向异性及非线性黏弹性行为. 在最大载荷低于岩石的屈服点时,获得的衰减、杨氏模量、泊松比、波速都表现出显著的各向异性,同时它们还具有较明显的应变振幅效应和频率效应. 随着应变振幅的增大,衰减近似呈线性增长,杨氏模量和泊松比近似呈线性下降. 在0.005-4Hz频段内除衰减不明显依赖频率以外,杨氏模量、泊松比、波速对频率的依赖性都较强; 当频段扩大到15Hz时,这4个参数都表现出较强的频率效应. 饱和岩石的衰减、杨氏模量、泊松比、波速均随饱和液体的黏滞系数增大而增大.     

等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用

等温剩磁各向异性是一种新的磁组构研究方法 .与非滞后剩磁各向异性的参数一样 ,等温剩磁各向异性的参数直接与岩石中的携磁矿物颗粒形状有关 ,它直接反映了岩石形成与压实作用下携磁矿物的变形和变位 .利用等温剩磁各向异性技术 ,有可能对磁倾角偏低进行有效的校正 .本文介绍了等温剩磁各向异性及其在磁倾角校正中的应用 ,并以塔里木盆地库车拗陷的苏维依组红色砂岩的实验为实例 ,获得磁倾角校正值 ,与理想的欧亚板块磁倾角值十分吻合     

地壳介质弹性、电性各向异性理论及对地震过程的联合解释

本文共分 1 0章 :第 1章为引论 ;第 2～ 6章为基础理论 ;第 7～ 1 0章为应用研究。主要研究内容可分为 5个方面。1 )第 1章引论部分综述了地壳介质各向异性现象和分类 ,从发展沿革、理论方法及成果、存在的问题等几个方面分别论述了地壳介质弹性各向异性和电性各向异性。在此基础上提出了本文的研究思路和主题 :将地震学中的S波分裂法与电法中的大地电磁测深法联合起来解释地震过程中的各向异性动态特征与发震应力场的关系。围绕这个主题设定了 2个核心 :一是建立地壳介质电性各向异性微观模型 ;二是基于 EDA(广泛扩容各向异性 )裂隙模型…     

2021年5月22日玛多MS 7.4地震周边地区岩石圈磁场变化及地震前后异常特征分析

利用2018—2021年连续4年流动地磁数据,分析了2021年5月22日玛多MS 7.4地震前后周边区域岩石圈磁场部分要素变化特征,结果显示,震前1—3年岩石圈磁场水平矢量在震中100 km范围内出现了幅值减小、方向转向或无规律变化的弱变化现象,震中位于磁倾角、总强度、垂直分量的梯度带;震前1—2年,水平矢量的弱变化的特征更明显,弱变化区域更靠近震中,震中在磁倾角、总强度、垂直分量的“0”变线周围20km范围内;在震前2—3年,震中周边200km范围内,岩石圈磁场水平矢量方向与断层走向有较高的一致性;震后,水平矢量的弱变化现象消失。震前两期至震后一期结果显示,震中位置与磁偏角、磁倾角、总强度、垂直分量“0”变线的距离经历了“远—近—远”的过程,说明玛多震中地下应力的变化与上述要素“0”变线的分布关系密切,这些要素可以作为震磁异常的佐证。