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地震学百科知识(五)——地震各向异性 总被引：1，自引：0，他引：1
1基本概念地震波在地球的各向异性介质中传播时,其传播速度与质点偏振方向等特性随波的传播方向而变化的现象,称为地震各向异性。地震各向异性通常表现为三个方面:①波的传播速度随传播方向而变化;②波的传播速度随波动的质点偏振方向不同而发生改变;例如,S波经过各向异性介质后会分 相似文献
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孔隙介质中的地震波传播一直是油气地震勘探领域的研究热点和难点问题.该科学难题源自不同尺度的裂隙、孔隙、溶洞与岩石骨架之间的耦合作用,导致地震波场特征复杂.目前相关的研究主要集中于探索孔隙介质中地震波的传播机制及地震响应的特征与变化规律,包括对地震波在复杂孔隙介质中传播,进行比较精确的数学物理描述以及数值实现.地球物理学家们集中于研究垂直于地层层面方向入射的地震波频散和衰减,而忽略了实际地球介质中的地震波是以任意角度(方向)入射并进行传播的普遍性情况.在前人的研究基础上,本文的创新之处在于将纵波的入射方向扩展到平行于流体饱和的周期性层状孔隙介质模型层面方向.针对流体饱和的周期性层状孔隙介质模型,提出了介观波致流(Wave-induced Fluid Flow, WIFF)对流体饱和孔隙层状介质中平行于层面方向入射的纵波频散、衰减及频变各向异性的新模型.利用准静态Biot孔弹性方程推导出了模型的孔隙压力、流体流动速度、平均应力和平均应变等物理量的解析表达式,进而得到流体饱和的周期性层状孔隙介质复纵波模量的精确解析解．然后,利用复纵波模量讨论了纵波速度频散、衰减和频变各向异性特征,讨论了背景... 相似文献
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横向各向同性介质中地震波速度分析及其意义 总被引：2，自引：4，他引：2
在地震学有关领域中，地下介质的薄互层特性与裂隙的定向人布在长波长假设下会产生等效的地震各向异性特性，地震波速度随传播方向和深度发生的变化引起了广大地球物理工作者的广泛兴趣，因为速度拾取的正确与否，会直接影响到油气勘探中动校、偏移、ＡＶＯ和时深转换的结果。本文着重讨论了传统速度分析的局限性，分析了薄互层引起的横向各向同性介质中速度分析的现状和结果，实例讨论了各向异性效应对偏移处理的影响，表明各向异性 相似文献
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地震波衰减性质的研究是地震学研究的重要课题.地震台站(地震仪)记录到的地震波,包含了地震震源效应、地震波的传播路径效应、台站场地响应及仪器响应.在使用地震波资料研究震源性质时,必须要扣除地震波传播路径效应、台站场地响应及仪器响应的影响.地震波传播的路径效应(地震波衰减),除了随距离存在几何衰减外,还有一个重要的影响因素--即介质的非弹性衰减,用介质品质因子Q值来度量.Q值是地球介质的基本物理参数之一,是对地震进行定量和研究震源性质(如震源参数的测定等)所必需的重要参数,在震源物理和工程地震研究中具有重要应用价值. 相似文献
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地震波理论研究进展--介质模型与地震波传播 总被引：17，自引：11，他引：6
介质模型及地震波传播是地震波理论的核心内容之一,本文结合作者目前研究所涉及的内容,阐述了介质模型及地震波传播的相关问题．首先是地震学背景中的地震波传播的主要问题．其次是地震波传播的动力学,其中的主体内容可以由波动方程的建立、波动方程和波动方程的延伸三部分组成．再次是地震波的传播与介质因素和界面因素,以及孔隙介质模型的认识和讨论．最后结合均匀弹性各向同性、粘弹性各向同性、双相介质和各向异性四种介质模型,阐述了地震波传播的主要特性． 相似文献
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一、引言在地震学文献中,各向异性和地震各向异性意指具有竖直对称轴的横向各向同性以及在性质上具有方位变化的一般定向各向异性对称系统。地震波在各向同性介质中与在横向各向同性介质中的特性之间具有许多类似之处,在这两种情况下,径向平面中的波动(P,SV 和瑞雷波动)与层状平面结构中的水平横向运动(SH 和洛夫波动)解耦;在这些结构中,地震波的传播性质可以用相当简单的解析表达式来描述。而在性质上具有方位变化的一般定向各向异性介质中,地震波的传播性质要复杂得多,这时径向运动与水平横向运动互相影响,波动性质需以方向余弦的复杂函数描述。各向 相似文献
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实际地层中传播的地震波普遍存在速度各向异性和能量衰减现象,因此基于弹性介质假设条件下的地震射线正反演算法具有一定的局限性,而研究黏弹性各向异性介质中的地震波传播规律可为揭示地下结构提供更加可靠的理论依据.射线追踪技术是揭示高频地震波传播特性的有效手段之一,然而绝大多数研究仅限于弹性介质.针对黏弹性各向异性介质,本文首先给出了一种射线速度和振幅衰减的计算方法,然后结合改进型最短路径算法,在实空间内实现了计算复杂介质模型中地震波(qP,qSV,qSH)的射线路径和传播走时以及能量衰减(虚走时).该算法适用于复杂黏弹性各向异性介质.误差分析结果显示,实走时的最大相对误差小于0.13％,虚走时的最大相对误差小于0.55％,表明该算法具有较高的计算精度. 相似文献
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煤层中存在的裂隙会导致介质表现为各向异性,本文以HTI型煤层为例,结合各向异性介质弹性矩阵和各向异性裂隙理论,推导出不同充填物的垂直裂隙中各向异性参数表达式,将其应用于地震波响应分析;通过改进的交错网格差分法和各向异性Christoffel方程波场分解法,得到地震波合成记录和分解后的P波和SV波记录;将Thomsen群速度与相速度公式,经过坐标轴旋转变换,得到HTI型煤层中不同各向异性参数的地震波速度响应表达式;建立不同类型煤层地质模型,分析了裂隙密度、裂隙充填物以及煤层厚度等参数变化时的地震波响应特征.研究结果为分析垂向裂隙各向异性薄煤层地震波传播规律提供工具,为选用相应地震数据进行地震波各向异性参数反演提供依据. 相似文献
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相速度和偏振方向是研究地震波传播规律和描述介质特性的重要参数,在理论研究和实际应用中有重要作用.本文假定倾斜横向各向同性(TTI)介质对称轴位于观测坐标系XOZ面内,在此观测坐标系下直接推导了TTI介质弹性波相速度和偏振方向的解析表达式,再进一步利用Thomsen弱各向异性理论,推导了弱各向异性近似条件下弹性波相速度以及qP波和qSV波偏振方向表达式.理论分析和数值试例表明,在相速度方面,随着各向异性介质参数改变,qP波和qSH波速度变化较为平缓,qSV波速度变化较为剧烈.弹性波相速度近似式误差均较小,能较好地近似精确相速度.在偏振方向方面,SH波偏振方向只是传播方向和对称轴倾角的函数,而与各向异性参数无关,SH波偏振方向既垂直于传播方向,又垂直于TTI介质对称轴方向.除特定方向外,qP波和qSV波的偏振方向与传播方向均成一定角度,并且随TTI介质对称轴倾角的改变而改变;在精确和近似情况下,qP波和qSV波的偏振方向始终垂直;在精度允许范围内,偏振方向的弱各向异性近似式与理论解析式吻合较好. 相似文献
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裂缝诱导的双相具有水平对称轴的横向各向同性(HTI)介质模型是由一组平行排列的垂直裂缝嵌入到统计各向同性的流体饱和多孔隙岩石中而组成的,它综合考虑了裂缝型储层岩石的各向异性和孔隙性.高精度的地震波场数值模拟技术是研究该介质中地震波传播规律的主要方法.本文结合错格伪谱法和时间分裂法,求解描述该介质中地震波传播的一阶速度-应力方程.模拟了单层和双层模型中的地震波场,并对其进行了特征分析.研究结果表明:错格伪谱法能有效消除标准网格伪谱法波场模拟结果中出现的数值伪影现象,与时间分裂法结合能够获得稳定的、高精度的模拟结果;裂缝诱导双相HTI介质中的地震波场兼具裂缝各向异性介质和双相介质中传播的地震波的波场特征. 相似文献
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Orthorhombic models are often used in the seismic industry nowadays to describe azimuthal and polar anisotropy and reasonably realistic in capturing the features of the earth interior. It is challenging to handle so many model parameters in the seismic data processing. In order to reduce the number of the parameters for P wave, the acoustic orthorhombic medium is proposed by setting all on-axis S wave velocities to zero. However, due to the coupled behaviour for P and S waves in the orthorhombic model, the ‘S wave artefacts’ are still remained in the acoustic orthorhombic model, which kinematics needs to be defined and analysed. In this paper, we analyse the behaviour of S wave in acoustic orthorhombic media. By analysis of the slowness surface in acoustic orthorhombic media, we define the S waves (or S wave artefacts) that are more complicated in shape comparing to the one propagating in an acoustic transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis. The kinematic properties of these waves are defined and analysed in both phase and group domain. The caustics, amplitude and the multi-layered case for S wave in acoustic orthorhombic model are also discussed. It is shown that there are two waves propagating in this acoustic orthorhombic medium. One of these waves is similar to the one propagating in acoustic vertical symmetry axis media, whereas another one has a very complicated shape consisting of two crossing surfaces. 相似文献
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In seismic exploration, elastic waves are sent to investigate subsurface geology. However, the transmission and interpretation of the elastic wave propagation is complicated by various factors. One major reason is that the earth can be a very complex medium. Nevertheless, in this paper, we model some terrestrial material as an elastic medium consisting of randomly distributed inclusions with a considerable concentration. The waves incident on such an inhomogeneous medium undergo multiple scattering due to the presence of inclusions. Consequently, the wave energy is redistributed thereby reducing the amplitude of the coherent wave.The coherent or average wave is assumed to be propagating in a homogeneous continuum characterized by a bulk complex wavenumber. This wavenumber depends on the frequency of the probing waves; and on the physical properties and the concentration of discrete scatterers, causing the effective medium to be dispersive. With the help of multiple scattering theory, we are able to analytically predict the attenuation of the transmitted wave intensity as well as the dispersion of the phase velocity. These two sets of data are valuable to the study of the inverse scattering problems in seismology. Some numerical results are presented and also compared, if possible, with experimental measurements. 相似文献
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在复杂区域应力场的作用下, 大范围扩容各向异性(extensive-dilatancy anisotropy, EDA)造成的裂隙定向排列形成了地壳内部介质的不均匀性。 因此, 地壳介质各向异性的描述不仅限于横向各向同性(transversely isotropic, TI)的理论。 我们首先利用自相关函数随机扰动得到水平向小尺度速度不均匀, 然后利用这种不均匀性描述地壳介质中EDA裂隙定向排列所造成的介质各向异性, 利用数值模拟弹性波在该介质中的传播过程验证了利用介质的不均匀性构建介质的各向异性是一个有效、 可靠的方法。 可以将此方法应用到复杂地壳介质结构中, 了解地震波在复杂地壳各向异性介质中的传播特征。 相似文献
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利用蒙古中南部地区布设的69套宽频带数字地震仪2011年8月—2013年7月记录的远震事件,使用时间域反褶积方法提取接收函数,并挑选高质量Pms震相,通过改进的剪切波分裂方法对研究区地壳各向异性参数进行了研究,最终获取了1473对各向异性参数.经过统计分析,有48个台站可以归纳出两个方向的各向异性,11台站得到单个方向的各向异性,而剩余10个台站各向异性方向比较发散.结果显示,各向异性在蒙古中南部地壳中呈不均匀分布,有54个台站得到了NE-SW向各向异性,快波偏振方向平均值为N58°E±16°,与最大水平主应力σHmax方向和区域内主要断层走向一致,说明这部分地壳各向异性的主要成因存在于上地壳,可能与流体填充的微裂隙有关.而NW-SE向各向异性在53个台站被观测到,各向异性方向变化范围平均N132°E±16°,与研究区大部分SKS分裂快波方向具有较好的一致性,说明下地壳成岩矿物晶体定向排列是各向异性的主要成因.研究区地壳各向异性的分层特征总体上支持岩石圈受到NE-SW向挤压的动力学模型. 相似文献
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Munirdin Tohti Yibo Wang Evert Slob Yikang Zheng Xu Chang Yi Yao 《Geophysical Prospecting》2020,68(6):1927-1943
Seismoelectric coupling in an electric isotropic and elastic anisotropic medium is developed using a primary–secondary formulation. The anisotropy is of vertical transverse isotropic type and concerns only the poroelastic parameters. Based on our finite difference time domain algorithm, we solve the seismoelectric response to an explosive source. The seismic wavefields are computed as the primary field. The electric field is then obtained as a secondary field by solving the Poisson equation for the electric potential. To test our numerical algorithm, we compared our seismoelectric numerical results with analytical results obtained from Pride's equation. The comparison shows that the numerical solution gives a good approximation to the analytical solution. We then simulate the seismoelectric wavefields in different models. Simulated results show that four types of seismic waves are generated in anisotropic poroelastic medium. These are the fast and slow longitudinal waves and two separable transverse waves. All of these seismic waves generate coseismic electric fields in a homogenous anisotropic poroelastic medium. The tortuosity has an effect on the propagation of the slow longitudinal wave. The snapshot of the slow longitudinal wave has an oval shape when the tortuosity is anisotropic, whereas it has a circular shape when the tortuosity is isotropic. In terms of the Thomsen parameters, the radiation anisotropy of the fast longitudinal wave is more sensitive to the value of ε, while the radiation anisotropy of the transverse wave is more sensitive to the value of δ. 相似文献
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含裂隙双相各向异性介质中的地震波传播 总被引：5，自引：0，他引：5
基于各向异性介质和含裂隙双相介质中的地震波传播理论,导出了具有四阶对称轴的含裂隙双相各向异性介质的本构关系与波传播的运动方程．指出在含裂隙双相各向异性介质中可能传播６种类型的准纵横波,即快纵波ＱＰ１,慢纵波ＱＰ２,两个分裂的快横波ＱＳＶ１,ＱＳＨ１和两个分裂的慢横波ＱＳＶ２,ＱＳＨ２．并以平面波传播为例作了进一步分析 相似文献
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地下岩石结构/构造和矿物组成在小尺度上存在的不均匀性和各向异性会导致地震波速度的分形分布，进而衍生出自组织介质模型. 本文针对地球内部岩浆垂向侵入及横向溢流为特征的岩浆作用，开展自相似型各向异性自组织介质的地震波动力学响应研究. 基于二维自组织介质模型和声波方程，本文利用有限差分法模拟了不同强度岩浆侵入和溢流作用形成的自组织介质中地震波场，并进行了波场特征分析. 研究结果表明：（1）在横向溢流作用为主的自组织介质中，横向相关长度小于地震波波长的条件下，聚焦效应随着横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之增强；反之，在横向相关长度大于地震波波长的条件下，散射效应随横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之减弱. （2）在垂向侵入作用为主的自组织介质中，随着垂向相关长度增大，散射效应增强，地震波的能量也随之迅速减弱. （3）岩浆作用的自组织强度增强，地震波的能量增大，而中心频率无变化. （4）自组织介质具有相同的小尺度扰动，其速度梯度背景越小，地震波能量在炮点附近越集中. （5）当多层自组织介质共存，特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主，因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质. 相似文献
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TTI介质是石油地震勘探领域最常用的各向异性介质,快速计算TTI介质射线路径和走时信息有重要的研究意义.TTI介质传统运动学射线追踪方法一般基于任意弹性介质射线方程,利用Bond变换或者四阶张量变换来处理复杂的21个弹性参数,因而非常耗时.实际野外对称轴统一的TTI介质模型,一般可以看成VTI介质模型旋转一定角度获得.为此,本文推导了三维VTI介质射线追踪方程,提出先在本构坐标系中进行VTI介质射线追踪,再通过坐标旋转将射线路径旋转至观测坐标系中,获得TTI介质射线路径.数值模型计算表明该方法高效和精确,较传统方法效率提高了近4倍.在强各向异性等特殊情况下,体波波前面都与理论群速度面一致. 相似文献