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.     

地壳介质各向异性弹性本构关系讨论

论述了地壳介质中存在的各类向异性及其弹性本构关系,推导了应变能变换公式、ＥＤＡ薄层各向异性弹性常数及非对称面上ＥＤＡ构成的单斜对称弹性常数的计算公式;讨论了几种各向异性对称系统的本征方程并给出了弹性波的角散表达式,最后选取合理的参数对波的角散现象作了数值模拟。     

变形组构引起的超高压榴辉岩地震波速各向异性

超高压榴辉岩通常显示了强塑性变形和地震各向异性特征. 对实验和天然变形超高压榴辉岩中主要矿物的地震波速性质及其变形晶格优选方位(CPO)与榴辉岩地震波速和各向异性之间的成因关系研究结果表明: (1) 除石榴石表现为近地震波速各向同性外, 榴辉岩中其他矿物都具有强地震各向异性(AV_p = 23.0%~40.9%, Max. AV_s = 18.5%~47.1%), 是造成榴辉岩地震各向异性的主要来源矿物, 石榴石和金红石的平均地震波速相对较高, 绿辉石和柯石英中等, 石英最小; (2) 变形榴辉岩最大纵波波速(8.33~8.75 km/s)方向近平行变形线理或面理, 最小纵波波速(8.25~8.62 km/s)近垂直线理或面理, 纵波波速各向异性1.0%~1.7%, 平均横波波速4.93~4.97 km/s, 其各向异性在同时与线理和面理成近45°方位接近最大(0.73%~1.78%), 在面理面上接近垂直线理方位达到最小, 横波快波极化取向近平行面理. 超高压峰值变质条件(3~5 GPa, 900~1100℃)下榴辉岩地震纵波和横波波速预计比常温常压下分别高出3.4%~7.2%和6.3%~12.1%; (3) 绿辉石矿物组分主导了榴辉岩各向异性基本特征, 而石榴石矿物组分则起到了降低榴辉岩各向异性程度和增加地震波速的作用, 石英矿物组分对榴辉岩地震各向异性影响不大但可以一定程度上降低榴辉岩的地震波速, 金红石矿物组分的作用基本可以忽略; (4) 榴辉岩地震波速在纯石榴石岩中最大但各向异性接近于零, 随绿辉石含量的增加, 地震波速逐步降低, 各向异性逐步升高, 纯绿辉石岩比纯石榴石岩地震波速低6%~8%, 而各向异性则达到3%~4%. 根据榴辉岩组成矿物的单晶弹性性质和变形CPO计算的榴辉岩地震物性与前人实测结果基本相当. 研究成果获得了超高压变形榴辉岩的三维地震物性资料和相关的矿物物理成因解释.     

由地震简正模式观测得到的内核各向异性区域变化

地球的固体内核被对流的液体外核包围,由此创建了驱动地球磁场的地核发电机。用压缩体波研究地震显示出内核各向异性结构的半球性变化,但由于受地震和接收器分布状况所限,这一结论还不够充分。本文中,利用大地震的简正模式分裂函数测定结果,并基于扩展交叉耦合理论,我们观测到了区域变化和内核中东、西两半球的各向异性。这一模式与地球磁场的相似性说明在固化或组构演变过程中由Maxwell应力引起的晶体排列的凝入是产生各向异性的根源。这些观测结果限制了内核超速旋转的总量,但与振荡相符。     

华北太行山区地壳各向异性的接收函数证据

采用具有任意方向对称轴的横向各向同性介质系统,探讨了各向异性介质中接收函数表现出的横波分裂、能量偏离等特征,并系统剖析了各向异性介质对称轴方位角、倾角以及各向异性层位分布对接收函数方位变化花样的影响.太行山隆起地区是研究华北克拉通构造运动以及动力学过程的重要场所.我们以该地区JJJX台为例,介绍了利用远场接收函数研究台站下方地壳各向异性特征的方法.反演结果表明,该台站下方存在明显的来源于中、上地壳的各向异性,浅层2.4 km以内表现出强度约为10%的裂隙成因的慢轴型各向异性,裂隙面沿NNE方向展布,与该地区断层走向一致;中地壳表现出强度约为8%的晶体成因的快轴型各向异性,太行山新生代的隆起是形成晶体优势排列方向的一种可能的动力机制.     

多层垂直对称轴横向各向同性介质精确走时计算

给出了计算多层垂直对称轴横向各向同性（VTI）介质精确射线路径和走时的方法,所用的体波相速度公式、群速度公式和Snell定律都是严格的显式解析公式. 任意基本波的射线路径和走时计算问题都可以转化成一个等效的透射问题,再用文中的公式来计算,具体实现方法用一个多次波和一个首波的实例给出. 最后分别用精确公式和Thomsen近似公式计算了相同模型相同基本波的走时曲线. 比较两者计算结果可发现, 近似公式反复使用会使误差积累,同时揭示了近似公式适用范围的局限性,强调了使用近似公式需要注意其适用范围的重要性.      

Seismogram Analysis and Fitting of Three Earthquakes,West Papua,Recorded at Stations ENH and KMI,China

The S wave velocity structure of the earth below Eastern Southeast Asia has been investigated by analyzing the seismogram from surface wave to multiple depth waves in the time domain and three Cartesian components simultaneously. The wave passes across the front area of subduction zone between the Philippine plate and the Asian plate. The main data are waveform comparisons, instead of the arrival times. The synthetic seismogram is calculated using the GEMINI method. The synthetic seismogram constructed by PREMAN global earth model deviates greatly from the measured one. To solve this problem, corrections are needed for the β speed structure. Corrections cover the gradient change of βh, which turns from negative to positive in upper mantle layers as in the PREMAN, change of earth crust depth and change of zero order coefficients of β velocity function in all earth mantle layers. So, the fitting is obtained, as well as the arrival time or the waveform of Love and Rayleigh surface waves, the S wave and the repetitive depth waves ScS2 and ScS3. This result reveals that the Southeast Asia, being stretched due to tectonic release, has a mantle in some parts with negative anomaly of S wave velocity and vertical anisotropy in all earth mantle layers.     

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.     

地壳介质剪切波分裂研究的部分进展

剪切波穿过各向异性介质传播时会发生分裂现象,而在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙。通过剪切波分裂参数可以研究地壳介质的特性、地壳应力状态及应力场的变化,并可用于地震预测。利用地壳介质各向异性特征研究断层性质也是一个新的动向。     

各向异性介质的矢量波场分离与应用

针对裂缝各向异性介质,本文提出一种非正交假设下的矢量波场分离方法.本文首先对多分量地震勘探中常见的波型泄漏现象进行了数学描述,提出在纵、横波波场分离的同时应该考虑恢复纵、横波的矢量振幅.为了对裂缝方位角与各向异性系数进行定量预测,本文将矢量波场分离拆分成三个步骤来实施：第一步,用Z、R两分量的仿射坐标系变换分离ZR平面内的P波投影与SV波;第二步,用ZR平面内的P波投影与T分量的仿射坐标系变换分离P波与SH波;第三步,用纯净的SV波与SH波的成像剖面分离快慢横波,并预测裂缝发育参数.模型数据与实际数据的试验结果表明,本文提出的纵、横波波场分离方法能够获得完整的矢量振幅信息,并提供裂缝预测的精度.