地震各向异性
多测线变偏移距 VSP 地震各向异性反演
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑ ｕ ａ ｋ ｅ Ａｄ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
方法．
关 键 词
变 偏 ＶＳ Ｐ 地震各向异性
慢度矢量
偏振矢量
反 演 文 献 标 志 码 ：Ａ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ３ ９ ／ ｊ ａ ｓ ｓ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ７
中图 分 类 号 ： Ｐ ３ １ ５ ． ３ 。 ‘ １
Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ａ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｐｉ ｃ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐｌ ｅ ｗａ ｌ ｋａ ｗａ ｙ ＶＳ Ｐｓ
ｉ ｃ ａ， ３ ７ （ ２ ） ：２ ６ ６ — ２ ７ ７ ．ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ３ ９ ／ ｊ ａ ｓ ｓ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ７ ．
多测 线 变 偏 移 距 Ｖ Ｓ Ｐ地 震 各 向异 性 反 演
田 鑫 洪启 宇 郑 需要
（ 中 国北 京 １ ０ ０ ０ ８ １中 国 地 震局 地 球物 理 研 究 所 ）
向 异性 坐标 变换 方 法 和 最 小 二 乘 求 解 方 法 ， 得 到 了 与一 般各 向 异 性 介 质 最 接 近 的 正 交 各 向 异
性和 Ｔ ＴＩ 各 向 异 性 参 数 及 其 对 称 轴 方 向参 数 的计 算 公 式 ．使 用 这 些 方 法 ， 对 瓜 哇 海 地 区布 设
各向异性地震性质的参数估计方法
各向异性地震性质的参数估计方法地震是地球上常见的自然现象，其对人类社会和自然环境都有着重大的影响。
为了更好地理解地震过程和预测地震活动，地震学家通过对地震波传播的研究，发现地震波在不同方向上存在着各向异性的特性。
各向异性指的是地震波在不同方向上传播速度不同或波形形状发生变化的现象。
了解各向异性地震性质的参数估计方法，对于地震学领域的研究和应用具有重要意义。
首先，我们需要了解各向异性地震性质的基本概念。
在地震学中，各向异性主要分为速度各向异性和衰减各向异性两种。
速度各向异性指的是地震波在不同方向传播速度不同的现象，而衰减各向异性指的是地震波在不同方向衰减程度不同的现象。
这些各向异性现象反映了地球内部的介质结构和构造变化，对于地震解释和地球物理勘探等领域具有重要的指导作用。
在研究各向异性地震性质时，我们可以利用地震波的传播路径和特征来估计其参数。
其中一个常用的方法是通过观测地震波在不同方向上的传播时间差来推测速度各向异性的情况。
这可以通过多道地震道数据进行分析，比较地震波到达时间的差异，从而得到速度各向异性的信息。
另外，利用反演方法可以进一步估计出速度各向异性的具体数值，从而更准确地描述地震波传播过程。
衰减各向异性的参数估计较为复杂，需要考虑地震波在不同方向上的传播衰减差异。
这通常需要利用地震波的振幅、频率谱或波形等特征进行分析。
一种常用的方法是考虑地震波的振幅随距离的变化，通过比较不同方向上的振幅衰减情况来估计衰减各向异性的参数。
另外，频率谱和波形的分析也可以提供有关衰减各向异性的信息，从而帮助我们理解地震波在地球内部的传播过程。
除了观测方法外，地震学家还可以借助数值模拟方法来研究各向异性地震性质的参数估计。
通过建立适当的动力学模型和地震源模型，利用计算机模拟地震波的传播过程，可以得到与实际观测数据相符合的结果。
这些数值模拟方法在解释地震波传播机制和预测地震活动方面发挥着重要的作用。
在实际应用中，各向异性地震性质的参数估计方法也被广泛应用于地震勘探和油气勘探领域。
汶川地震余震序列的地震各向异性初步分析
石玉涛 ” 高 原 Ｄ 张永久 太龄雪 ” 赵 博 ” ’
１ ）中国地震局地震预测研 究所 ，北京 １０ ３ ００６ ２ ）四川省地震局 ，四川成都 ６０ ４ １０ １
２０ ０ ８年 ５月 ｌ ２日，在四川龙门山断裂带上发生 了 ８ ． ０级大地震 ，根据 中国地震台网中心 的地震 目录，震源
过剪切波分裂研究，得到了龙门山断裂带及周边地区的地壳介质地震各向异性初步分析结果。结果显示，沿龙
门山断裂带分布的 台站与断裂走向和地质构造等有关 。本研究得到的快剪切波偏振优 势方 向显示出与震源机制 解得到 的最大主压应力轴水平方 向有一致性。
部分位于龙 门山主中央断裂 与山前 断裂之 间的 台站 ，显示了复杂的快剪切波偏振特征 。在位于龙 门山与鲜 水河和安 宁河与交汇区 的台站的快剪切波 的偏振方 向表现的 比较离散 ，这可能是由于震源 区局 部的复杂地质构
裂系统分析法 ”，分析汶川地震区域 的各 向异性参数 ，并进一步研究汶川余震区及周边地 区的地壳主压应力场
的方 向及地壳应力的变化 ，并探讨余震序列与背景应力场特征的动态变 化关系 。
汶川地震之后 ，在震中及周围地 区布 设了大量 的流动地震台 。包括四川区域地震台网在 内，这些地震 台站
记录 了大量的余震波形资料 。本研究采 用沿龙 门山断裂带分布 的 １ ０个固定地震 台和 多个流动地震台的数据 ，通
深度为 １ ｍ 处，属于 浅源构造地震。汶 川地震序列是主震余震 型。截至到 ２０ 年 ｌ 月， 已发生了 ３ ４ｋ ０８ ０ 万余次
连续余震 。北东走向的龙 门山断裂带位于青藏高原东缘 ，是 由 ３条断裂构成，自西 向东分别是龙 门山后山断裂 ， 龙 门山主中央断裂 ，龙 门山山前断裂。龙门山断裂带是一条 以逆冲 为主 ，走滑为辅的大型断裂 带。 地震各 向异性研究关系到地 球结构 、介质特性 、应力应变、地震构造、地震预测 等科 学问题 。本研究采用 汶川地震震源 区及周边地区 的数字地震台网资料 ，包括 区域 固定 台网和流动台网的波形记录，使用 “ 剪切波分力方 向表现出复杂多变 的特点 。 根据本研究初步的数据分析 ，台站下方地 壳介质各 向异性特征有所不同，揭示出龙门山断裂带上地震各 向
裂隙中地震波的运动和传播规律
裂隙中地震波的运动和传播规律摘要:地震各向异性的研究是目前理论地震学和勘探地震学的热点，同时也是散射波传播理论研究的热点。
该理论的研究对工程检测和桩基动力学研究都具有重要的意义。
本文首先简单介绍了各向异性研究中具有重要作用的裂隙理论，然后具体分析了裂隙的地震波运动学和动力学特征。
接下来从散射理论和各向异性理论出发，分析了扩容各向异性介质中平行排列裂隙的波传播特征。
关键词：地震各向异性，裂隙，地震波传播,EDA介质一裂隙理论裂隙是跟油气资源关系比较密切的各向异性。
定向裂隙的描述特征有四个要素：①走向，即裂隙发育的方向；②密度，即裂隙发育的程度，通常定义为单位体积内的裂隙的条数；③倾角，即裂隙面的倾角；④倾向，即裂隙面的倾向。
要研究裂隙的各向异性与油藏的关系，必然涉及到两个基本问题：一是裂隙介质的波长模拟与分析，包括物理模拟和数值模拟；二是在各向异性理论基础和物理模型观测基础上形成的各种裂隙检测的方法技术。
在各向异性介质中地震波的数值模拟方面，基于波动方程的数值解法有有限差分法、有限元方法、边界元方法、伪谱法、近似解析法、反射率法和多项式展开法等。
基于射线理论的数值解法有波前扩散、最短路径方法和程函方程等。
数值模拟为认识各向异性介质中地震体波和面波的传播规律，解释多分量和地震资料提供了有力的工具。
二裂隙的地震波运动学与动力学⑴裂隙发育带地震波传播速度下降。
地震波是一种弹性波，其传播速度主要与岩层物理性质有关，如岩石的成分、密度、埋藏深度、经历的地质年代、孔隙度等。
在裂隙性油气藏中，目的层段的岩性、密度、埋藏深度、地质年代等基本是一致的，储集层内引起地震波速度下降的一个主要原因就是裂隙的发育和孔隙流体的存在。
在大多数沉积岩中，计算地层地震波传播速度的一个简单公式为:①式中，表示地震波在岩石中的实际传播速度，表示地震波在孔隙流体中及在岩石基质中的传播速度，表示岩石的孔隙度，是个小数。
由图1可见，当地层含水饱和度为100%，且孔隙度由0增加到10%时，灰岩纵波速度由8 km/s下降到5km/s，砂岩纵波速度由4.3 km/s下降到3.8km/s左右。
剪切波分裂分析方法对地震各向异性研究进展
华 南 地 震SOUTH CHINA JOURNAL OF SEISMOLOGY第４０卷第４期２０２０年１２月Vol . 40，NO.4Dec.,2020（云南省地震局,昆明 650224）摘要:剪切波分裂分析方法已被广泛运用于地球内部介质各向异性研究。
不同的分裂分析方法适用于不同的介质（地壳或地幔）,揭示不同构造、不同深度介质各向异性特征,为探讨地球深部动力学演化过程提供信息。
本文介绍了剪切波分裂理论、分析方法以及总结用于不同区域研究地壳、上地幔各向异性中已经取得的相关成果。
分析剪切波分裂分析方法还存在的问题及如何处理,以期在高密度数据资料的基础上获得更为可靠的剪切波分裂参数。
关键词：剪切波分裂；地壳；地幔；各向异性特征；地球动力学中图分类号: P315 文献标志码:A 文章编号:1001-8662（2020）04-0071-08DOI :10.13512/j.hndz.2020.04.010剪切波分裂分析方法对地震各向异性研究进展田 鹏,杨周胜田鹏,杨周胜. 剪切波分裂分析方法对地震各向异性研究进展 [J]. 华南地震,2020,40（4）：71-78. [TIAN Peng ,YANG Zhousheng. Research Advances of Shear Splitting Analysis in Seismic Anisotropy [J]. South China journal of seismology ,2020,40（4）：71-78]Research Advances of Shear Splitting Analysis in SeismicAnisotropyTIAN Peng ,YANG Zhousheng(Yunnan Earthquake Agency ,Kunming 650224,China)Abstract ：Shear wave splitting analysis method has been widely used in the study of the anisotropy of the earth's interior media. Different splitting analysis methods can be applied to different media (crust or mantle),revealing the seismic anisotropy characteristics of medias with different structures and depths ,and providing information for exploring the dynamic evolution process of the deep earth. This paper introduces the theory of shear wave splitting ,analysis methods ,and summarizes the relevant results that have been obtained in the study of the anisotropy of the crust and upper mantle in different regions. The paper analyzes the remaining problems of the shear wave splitting analysis methods and how to deal with them ,in order to obtain more reliable shear wave splitting parameters based on high-density data.Key words ：Shear splitting analysis ;Crust ;Mantle ;Anisotropy ;Geodynamics收稿日期: 2020-02-10作者简介:田鹏（1988- ）,女,工程师,主要从事地震监测预报与研究工作。
2地层各向异性及其评估方法
2地层各向异性及其评估方法地层各向异性是指地层中物性参数（如波速、密度等）在不同的方向上具有差异的特性。
了解地层各向异性对于地质工程和地球物理勘探非常重要，因为它会对波的传播和反射产生影响，进而影响地球物理模型和工程设计。
评估地层各向异性的方法主要有以下几种：1.实验室试验方法：实验室试验是一种直接测量地层物性参数的方法。
通过对岩心样品进行实验，可以获得不同方向上的物性参数。
常用的试验包括声波传播实验、三轴试验等。
实验室试验可以提供准确的物性参数，但需要花费较长时间和成本，并且只能对特定的岩心样品进行测试。
2.地震数据处理方法：地震方法是评估地层各向异性的主要手段之一、地震数据中包含了地下介质的信息，可以通过地震反演等方法估计地层物性参数。
在评估地层各向异性时，通常需要考虑地震波在不同方向上的传播速度和衰减特性。
一般采用地震层析成像、全波形反演等方法进行分析。
3.地面实测方法：地面实测方法是一种采集地震数据的操作现场资料，通过分析地震数据获取地层各向异性信息。
地面实测方法可以在现场直接观测地震信号，测量不同方向上的波速和反射振幅等。
这些数据可以用于解决地下介质的结构和性质，帮助构建地震模型。
4.数值模拟方法：数值模拟方法是通过建立地下介质的数值模型，模拟地震波在地层中的传播过程。
由于地层各向异性的存在，模拟需要考虑不同方向上的波速和衰减特性。
通过数值模拟可以评估地震波在地层中的传播效果，分析地震数据，进而获得地层各向异性的信息。
综上所述，评估地层各向异性的方法多种多样，包括实验室试验方法、地震数据处理方法、地面实测方法和数值模拟方法等。
这些方法可以单独或者结合使用，通过测量、分析和模拟地震波在地层中的传播过程，从而获得地层各向异性的信息。
这对于地质工程和地球物理勘探都具有重要的意义，有助于提高工程设计的准确性和勘探的效果。
地层各向异性的名词解释
地层各向异性的名词解释地层各向异性是地球科学领域中的一个重要概念，它描述了不同方向上地层性质的差异程度。
在地质学和岩石物理学中，地层各向异性起着至关重要的作用，它帮助我们理解地壳的结构、研究地震波的传播以及解释石油和地质资源的勘探。
地层各向异性来源于地层中的多种因素。
首先，地层各向异性与地质构造有密切关联。
地球的地壳经历了数亿年的构造运动，压力和应力使得地层物质在各个方向上产生不同的变形和排列。
例如，在过去的地质时期，地震活动和构造运动导致地壳的断裂和变形，进而影响地层的各向异性。
此外，地层中的矿物和岩石类型也是地层各向异性的决定因素。
不同的矿物和岩石具有不同的物理特性，例如硬度、密度和弹性模量，这些差异将直接影响地层各向异性的形成。
地层各向异性通常通过波速偏振分析来进行研究。
地质学家和地球物理学家使用地震波（包括纵波和横波）传播过程中的速度差异来推断地层各向异性。
纵波速度是指沿着传播方向的速度，而横波速度则是指垂直于传播方向的速度。
根据波速的不同，可以推断出地层在不同方向上的物理性质差异。
地层各向异性在石油勘探和地质资源开发中具有重要意义。
通过对地层各向异性的研究，工程师可以更好地理解地下储层的结构和性质，从而提高石油勘探和开采的效率。
此外，地层各向异性对地震勘探同样至关重要。
地震波在地层中传播时会受到地层各向异性的影响，这导致地震波在不同的方向上以不同的速度传播。
通过对地震数据的分析和解释，地震学家能够建立地球内部的三维模型，并预测地震波在地下的传播路径，从而提供重要的地震预警和灾害防范依据。
除了地质领域之外，地层各向异性的概念在其他科学领域也具有广泛的应用。
例如，在材料科学中，研究材料的各向异性有助于了解材料的力学性质和失效行为。
在地理学和土壤科学领域，地层各向异性对土壤和沉积物的水力性质和流动行为具有影响。
因此，地层各向异性的研究不仅对地球科学有重要意义，还对其他相关学科提供了宝贵的参考。
地震学百科知识(五)——地震各向异性
地震学百科知识(五)——地震各向异性张忠杰;许忠淮【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】8页(P34-41)【作者】张忠杰;许忠淮【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;中国地震局地球物理研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P3151 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裂为以不同速度传播的快S波和慢S波，二者的偏振方向不同；③ 会发生波动质点的异常偏振，即在各向异性介质中波动偏振面通常既不平行于、也不垂直于波的传播方向。
此外，地球介质的各向异性会使地球自由振荡的振型发生分裂。
2 理论目前讨论介质的各向异性性质通常是指线性弹性介质的各向异性，理论上的描述是指联系应力张量σ和应变张量ε的弹性张量Λ在直角坐标(x1,x2,x3)下将采取更一般的形式(1)式中λijkl是4阶弹性张量Λ的分量，σij和εkl分别是2阶应力和应变张量的分量。
(1)式可称为广义胡克定律。
对均匀的弹性介质，弹性张量的各分量都是常数。
弹性力学已证明，由于应力和应变张量的对称性及热力学定律的约束，对一般弹性体，(1)式中的弹性常数λijkl只有21个是独立的。
对各向同性弹性介质，弹性张量Λ只有两个独立分量，其余分量都是零。
而对最一般的各向异性线性弹性介质，Λ有21个独立分量。
但是，如果介质的各向异性还表现出一定的对称性，则独立的弹性常量还可减少。
常见的情况有：① 如果弹性介质中存在相互正交的三个平面，弹性性质相对这些平面显示出对称性，则独立弹性常数减为9个，这种介质被称为正交各向异性介质。
② 如果介质性质围绕空间的一个轴线是对称的，这时独立弹性常数只有5个，这种介质被称为六面体各向异性介质；当对称轴垂直于地表时，常称为横向各向同性介质。
台湾集集地震震源区地壳各向异性初探
台湾位于环太平洋地震带西侧 ，欧亚板块和菲律 宾板块 的交界处 ，是我 国唯一处于现代沟一 盆体系内的 弧一
地区 。在台湾的东北部 ，菲律宾板块沿着琉球海沟 向西北俯冲到欧亚板块之下 ，而在其西 南部 ，欧亚板块则沿 着马尼拉海沟 向东俯冲到菲律宾板块之下 ，是世界上少见 的 “ 陆碰撞 ”正在进行 的地 点。由于板块 的俯冲及 弧
台湾集集地 震震源 区地壳各 向异性初探
太龄雪 Ｄ 高 原 Ｄ 马国凤 李恩慈 石玉涛 Ｄ
１ ）中国地震局地震预测研究所 ，北京 １０ ３ ００６
２ ）中央大学地球科学 院，台湾桃园 中坜 ３ ０ １ ２ ０
利用剪切波分裂可 以研究地壳介质 的地震各 向异性特 征。研 究表 明，复杂地质构造会造成剪切波偏振方 向 的不 同。剪切波分裂特性对地壳应力场 的微 小变化所 引起 的地 壳岩石裂 隙图像 的变化 非常敏感， 由于快剪切波 偏振方 向反映 了地震 台站下方地壳 的主压应力 的方 向，因而可 以用 来研 究地 壳应 力场特 征 。利用天然地震作为 信 号源得到 的剪切波分裂参数随 时间的变化 ，可 以显示 出应力场 与地壳 裂隙结构的动态变 化，这个特征对于地 震预测具有重要意义。
５． ｍ，３ ． ｍ 和 ３． ０ ２ｋ ４ １ ７ｋ ２ １ ２ｋ ９ ｍ。根据对剪切波 窗 口内的数千 条数据 的分析 ，对集集地震震源 区地壳介质地震
各 向异 性进行 了初步讨论 。
初 步结果表 明， 在有 数百条数据记录 的Ｃ ＨＹ台， 快剪切波优势偏振方 向为ＷＮ 近 卜 Ｗ 向， Ｌｕ ２ ０ ） Ｗ 与 ｉ等（０ ４ 和郑秀 芬等 （０ ８ ２ ０ ）的结果基本 一致 。Ｃ Ｎ２台的快剪切波优势偏振 方向为 ＮＥ Ｈ Ｅ向，与该地区主压应力场方 向 碰撞作用，台湾 地区Fra bibliotek震活动频繁 。
第三讲横波勘探讲解
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 又有两种横波： 一种是在射线平面以内传播旳SH横波，
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点
另一种是垂直于射线平面旳SV横波。 这两种横波偶合在一起，所以横波具有极化性。
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （3）转换波：当存在一种半无限弹性介质旳分界
一、基本原理
横波双折射特点：
（a）EDA介质中弹性波地面地震统计模拟：
一、基本原理
横波双折射特点：
（b）EDA介质中弹性波VSP统计模拟 第一层是各向同性介质，第二层是各向异性介质， 第三层是各向同性介质.
一、基本原理
小结：横波特点
（1） 垂直面内极化旳SV波 在界面上有二次波型转换
（2） 水平面内极化旳SH波 在界面上没有波型转换，也称自生波。
(1)最小炮检距。因为转换波在近炮检距旳反射能 量较弱，一般以为偏移距(最小炮距)应该加大。但是 考虑到要接受纵波反射时，偏移距不宜过大，一般 仍采用纵波观察系统所设计旳偏移距。
二、横波旳野外观察
4. 观察系统
(2)最大炮检距。最大炮检距旳选用一般与目旳层 旳深度、目旳层旳转换波反射系数有关。因为转换 波在大入射角时才会有足够旳能量，所以，一般情 况下，最大炮检距要比纵波勘探旳最大炮检距大。
横波勘探
一、基本原理 二、资料采集 三、资料处理 四、资料应用 五、思索题参照答案
一、基本原理
1．纵波、横涉及转换波旳特点 （1）纵波：从地震波动力学中已知，地震波在弹
性介质中会产生两种波，一种是在介质中质点振动 方向与波旳传播方向一致旳纵波，
其传播速度
一、基本原理
粘弹性和各向异性在地震勘探正演中的应用
￣． １ ２ ０ ０ ６
・ 那么无论 怎么转换 传感 器以及传感器 的安装 ，不 管怎样 改变振 源 ，都不会产生理想 的测试信 号，还往往会在测试信 号的浅层 部位 产 生非常严重而剧烈 的反 向脉 冲。旌工现场的地面要平整无异 物， 地面较 软的场地 中可 以通过煤 渣道的铺设进行改善 ，否则地面 不平 的话，容易在打桩过程 中发 生不同程度的沉降 ，造成 管桩 倾斜 ，一 旦发现现场有障碍物存在 必须立即清理 ，沉桩过程要及 时纠正倾斜 问题。排水渠道也要 畅通 ，大多数工程会设置横 向排水坡和路 堤外 排水深 沟 。 ３ ． ２影响敲击脉冲 宽度 的因素 桩基 完整性检测 的各种方法 以一维波动 理论为基 础支撑， 而桩 基实 际上 是一个三 维体 ， 只有 在脉冲 中的高频分量 的波 长大于 十倍 桩径时， 才能获得具有实际应用价 值的分 析方法 。 但脉 冲中的高频分 量在数量上应有所控制， 所 以实 际完整性 质量测 试中， 对敲击脉冲宽 度会做相 应的要求 ， 由于 宽脉 冲能够有效 地将高频成份 带来 的干扰 降 到 最 低 ， 同时 借助 低 频 波 衰 减 慢 的特 点 ， 宽脉 冲 中 的低 频 分 量 增 加可以加大测试 的深度 ，所 以设置脉 冲宽度 时不宜过窄。 锤垫 厚度 、软硬程度、锤头硬度 以及锤重 等都是对敲击脉冲宽 度产生影响的主要 因素 。 锤垫越厚 、越软， 脉 冲越 宽， 但 是脉冲的宽 度也会有一个 临界点，需要保持在界限范 围之 内。一旦脉冲超 出宽 度的临界点后 ， 就容 易掩 盖浅 部缺陷反 射， 并且对测试的灵敏度产生 不利的影响 。 ３ ． ３ 浅 部 缺 陷识 别 问题 低应变动测在 桩顶实旌的激振一般为手锤 或力棒，敲击桩顶时 为点击 引起质 点振动 形成波动传播 ，在桩头 附近 可近 似认为半球面 波 ，远离桩头后 可近 似为平面波 。由于检波器接 收的是平面波 ，在
变井源距垂直地震剖面各向异性参数反演
ｐ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｆ ｅａ ｄ ｄ ｉ ｌ Ａ ｌ ａ ｙ ＶＳ ｄ ｌｔ ｓ ｓ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ｔ ｏ ｅ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｒｌ ｗｅ １ ｌ ｌ ． ｗａ ｋ ｗａ Ｐ ｍｏ ｅ ｅ ｔｗａ ａ ｒｅ ｕ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｐ ｌ ｒｚ ｔｏ ｅ ｔ ｒａ ｄ ａ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｆｓｏ ｅ ｓ ｖ ｃ ｏ ｓ‘ ｂ ｅ ｖ ｄ ｏ ｇ ｎ ｒ ｔ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｖ ｃ ｏ ｎ ｏ ｏ ｅ ｔｏ ｌ ｗｎ ｓ ｅ ｔ ｒａ ‘ ｓ ｒ ｅ ｏ
ｆ ｒ ｗａ ｋａ ｙ ＶＳ ｄａ ａ ｏ ｌ ｗａ Ｐ ｔ
Ｚｈ ｎｇ Ｘｕｙ ｏ ’ ｅ ａ ・ Ｄｏｎ ａ ｉ ｇ Ｔｉｎｌ Ｌｉ ｌｎ ｕ Ｙｉｉ
１ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｇｅｐ ｙ ｉ ，Ｃ ｉ ａ ｔ ｑ ａ ｅＡｄ ｎ ｓ ａ ｉｎ，Ｂ ｉｉ ｇ １ ０ ８ ， ｈ ｎ ）Ｉ ｓ ｔ ｔ ｏ ｏ ｈ ｓ ｓ ｈ ｎ Ｅ ｒ ｕ ｋ ｍｉｉｔ ｔ ｉ ｃ ａ ｈ ｒ ｏ ｅ ｎ ０ ０ １ Ｃ ｉ ｊ ａ
第３ ２卷
第 ２ 期
地
震
学
报
Ｖ０ ． ２，ＮＯ １３ ．２ Ｍ ａ ．，２ ０ ｒ Ｏ１
２１ ０ ０年 ３月 （ ５— ６ ） １ ７ １ ６
ＡＣＴＡ ＳＥＩ ０ＬＯＧＩ ＳＭ ＣＡ Ｉ ＣＡ Ｓ ＮＩ
郑 需 要 ， 天 立 ， 一 霖 ．２ １ ．变 井 源 距 垂 直 地 震 剖 面 各 向 异性 参 数 反 演 ．地震 学 报 ，３ （ ） ５ — ６． 董 刘 ００ ２ ２ ：１ ７ １ ６
地震学讲稿_11 各向异性介质中的平面波
图11.1 点源在各向异性介质中产生的波前面。
波前面法向射线方向偏振方向 第11章 各向异性介质中的平面波 介质中一点的物理性质如果与方向有关, 该介质被称为各向异性介质. 微观晶体的物性一般是各向异性的. 如果晶体的排列杂乱无章, 宏观上就会表现出各向同性. 地球介质的各向异性主要表现在地壳与上地幔, 以及地球的内核. 孔隙及微破裂的定向排列, 结晶体的优势方向排列都会表现出地震波速宏观各向异性. 各向异性介质中的地震波传播理论比各向同性的要复杂的多, 描述介质弹性性质的参数也多. 但是，地球介质的宏观各向异性给地震波传播造成的影响比较微弱, 大多数观测结果缺乏有力的各向异性证据. 随着地震观测仪器精度与动态范围、观测手段的提高，各向异性的研究越来越受到重视。
内核相对于地幔差速转动的发现就依赖于内核的各向异性模型。
首先我们看一个简单的例子，以此认识各向异性介质中波的复杂性。
假设介质是均匀各向异性的。
设地震波由一点发出，由于波向不同方向传播的相速度是不相同的，在特定的时间后形成的波前面（等相位面）不再是一个圆球，而是一个曲面。
如图(11.1)所示，射线的方向是能量传播的方向，能量传播的速度叫群速度。
波前面法向是相位传播的方向，也是波幔度方向，整个波前面是平面波等相位面的包络。
从图中可以看出，射线与波前面并不垂直，能量传播的方向、相位传播的方向以及波的偏振方向不在同一个方向，即使是P 波也可能如此。
11.1 相速度、群速度、偏振 我们用简谐平面波来演示上述特征。
设简谐平面波的位移形式为())(exp ),(x s g u ⋅--=t i t x ω，或写成分量形式())(exp ),(x s ⋅--=t i g t x u i i ω （11.1）其中波幔度矢量css ˆ=，c 为相速度，sˆ为幔度单位矢量（等相位面传播的方向），是给定的已知量。
相速度c 是与幔度单位矢量sˆ有关的待定量。
g 为位移偏振矢量，与坐标无关，是与幔度单位矢量s ˆ有关的待定矢量。
强地震附近视电阻率各向异性变化的原因
Ａ ｓ ｉ ｅ ｒ ａ ｏ ｆ ｈｅ ａ ｓ ｔ ｏ ｅ ｃ ｎｇ ｓ ｉ ｐ ｒ ｎｔ ｒ ｓｓ ｉ ｉｙ ｐｏ ｓｂｌ ｅ ｓ ｎ ｏｒ ｔ ｎｉ ｒ ｐｉ ｈａ ｅ ｎ ａ ｐａ ｅ ｅ ｉｔｖ ｔ ｏ ｎｅ ｒ ｔ ｅ ｆ ｃ ｅ ｉ ｅ ｒ ｈｑ ｋ ｈ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｓｒ ｃ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｗｅ ｄｓ ｕ ｓｄ ｔ ｅｐ ｙ ｉａ ｒｃ ｓｅ ｆｔｅ ｍｅ ｉｍ ｎ ｎ ａ ｈ ｏ ａ ｅ ｉｎ ｉ ｅｌｔ ｉｃ ｓｅ ｈ ｈ ｓｃ ｌｐ ｏ ｅ ｓ ｓｏ ｄｕ ｉ ／ ｅ ｒｔ ｅｆｃ ｒｇｏ ｎ ｔ ａｅ ｈ ｌ ｈ ｐ ｅ ａ ａｉｎ ｐ ｒ ｄ ｆ ｔｏ ｇ ｅ ｒｈ ｕａ ｅ， ｔｅ ｒｔ ａｌ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒｈ ｇ ｎ ｒ ｌｔｏ ｂ ｔ ｅ ｔｅ ｒｐ ｔ ｅ ｏ ｏ ｓｒｎ ａ ｔｑ ｋ ｒ ｏ ｉ ｈ ｏ ｅｉｌ ｙ ｒｖ ｄ ｈ ｏ ｔｏ ｏ ａ ｅａｉｎ ｅｗｅ ｎ ｈ ｍａ ｉ ｍ ｃ ｌ ｘｍｕ ｌａ ｉｇ ｄ ｒｃｉｎ ｎ ｔ ｅ ｉｅ ｔｏ ｏ ｍｏ ｔ ｒ ｍｉ ｅ ｔ ｈ ｇ ｉ ａ ｐ ｅ ｔ ｅ ｉｔｖｔ ｏ ｄｎ ｉｅ ｔ ａ ｄ ｈ ｄ ｒｃｉｎ ｆ ｏ ｓ ｐ ｏ ｎ ｎ ｃ ａ ｅ ｎ ｐ ａ ｎ ｒ ｓｓｉｉ ｎ ｒ ｙ， ａ ｄ ｒ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｐ ｏ ｃ ｄ ｈ ｄ
宽方位纵波地震资料HTI各向异性校正方法研究与应用
表示波前面前进 的速度 ， 而群速度代表了能量传播
基金项 目： 国家科技重大专项 （ ２ ０ １ １ Ｚ Ｘ０ ５ ０ １ ９ — ０ ０ ４ ） 资助。
６ ５ ４
石油物Fra bibliotek探 ｇＹ， ２ ０ ０２
第５ ２ 卷
３ 认 识 与 结论
（ １ ）
１ 方 法 原理
１ ． １ 纵 波方位 各 向异性 基础 理论
式中： ｆ ：１ 一Ｇ ／ ｖ ￣ ｏ ， Ｓ 。 和 Ｐ 。 分 别 为 Ｓ波 和 Ｐ 波的垂 向速度 ； 为 人 射 线 与 垂 直 方 向 的夹 角 ； ｅ ， 为 ＨＴＩ 介 质 各 向异 性 参 数 ； 所 有 上 角 标
宽 方位 纵 波地 震 资料 ＨＴ Ｉ 各 向异性 校 正 方 法 研 究 与 应 用
贾福 宗 ， 李道善 ， 曹孟起 ， 李隆梅 ， 黄莉莉
（ １ ． 中国石 油天然 气集 团公 司 东方 地 球 物理 勘 探 有 限责任 公 司研 究 院 资料 处 理 中心 ， 河 北 涿 州
０ ７ ２７ ５ １）
的方位各 向异性现象 ； 研发了纵波速度方位各 向异性校正处理技术 ， 形成 了生产处理流程 ； 针对某工 区全 方位采 集地震资料 的处理应用 ， 较好地提高了成像 质量 。 关键词 ： 宽方位地震 资料 ； ＨＴＩ 介质 ； 方位各 向异性 ； 校 正处 理 ； 成像质量
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — １ ４ ４ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ １ ４
摘要 ： 在裂缝性地层 的地震资料 中常存在 ＨＴＩ 各 向异性的影响 ， 主要表现在地震波振 幅、 速度 、 波形和相位 随测 线方位变化而发生变化 。消除方位各 向异性 的影响 以改善宽方位地震资料的成像效果 ， 是 目前宽方位地 震资料
物探新方式新技术之十：各向异性技术(Anisotropy)
10 各向异性介质技术利用地震资料研究裂隙裂痕发育的方向和密度意义重大。
关于油气勘探而言，碳酸盐岩是一个有利的高产油气层，世界上约有60％左右的油气来自碳酸盐岩储层，而碳酸盐岩储层与裂隙裂痕的关系极为紧密。
关于煤矿开采而言，研究裂隙裂痕的作用更为重要，要紧表此刻煤层底板突水和瓦斯突出两个方面。
华北大部份矿区的煤系地层基底为奥陶系灰岩，区内张裂性、张剪性断裂及陷落柱超级发育，奥灰水往往借助于小断层或岩溶陷落柱等导水通道冲破煤层底板涌入工作面，造成矿井涌水量的增加乃至淹井的煤矿灾害，简称“水害”。
瓦斯突出是指煤矿生产进程中，从煤层、岩层及采空区放出的各类有害气体在工作面上富集并涌出，从而引发瓦斯爆炸的煤矿灾害，简称“火灾”。
不管是“水害”仍是“火灾”，其罪魁罪魁是岩层中的裂隙裂痕。
由于裂隙裂痕是水及瓦斯富集、存储、运移的场所，因此查明采区内断层、裂隙裂痕的散布有利于预防煤层底板突水和瓦斯突出，直接涉及到煤矿的平安生产。
大量的研究工作和观测数听说明，含裂隙裂痕介质的性质能够用各向异性介质理论进行说明，而传统的地震理论仅研究各向同性介质。
本章讨论各向异性介质中弹性波传播理论的意义也在于此。
各向异性介质各向异性现象在地球介质中是普遍存在的。
广义上讲，当介质的特性在同一点处随方向发生转变时，那么以为介质是各向异性介质。
地震各向异性在地震勘探中，各向异性是指在地震波长的尺度下介质弹性特点随方向发生转变。
图10—1给出各向同性介质与各向异性介质的地震波速度转变。
(a)各向同性介质 (b)各向异性介质图10—1 各向同性介质与各向异性介质的地震波速度转变一样地说，引发地震各向异性的要紧因素为：(1) 结构各向异性(如薄的层状结构，见图10—2)；(2) 地层中方向应力致使的各向异性；(3) 岩性各向异性(如颗粒的定向排列)；(4) 地层中岩石晶体定向排列致使的各向异性；(5) 岩石定向裂隙裂痕致使的各向异性，见图10—3。
电阻率各向异性及在地震研究中的应用.
关 于 地 电 各 向 异 性 的 研 究 ，早 在 ２０ 世 纪 初 就 开 始了．然 而，直 到 ２０ 世 纪 ６０ 年 代，才 真 正 开 始 对 受 压情况下 岩 石 电 阻 率 变 化 各 向 异 性 的 实 验 研 究 工 作．Ｂｒａｃｅ和 Ｏｒａｎｇｅ［２］利用二极法，对比 研 究 了 同 种 岩石、不同标本的横 向 电 阻 率 与 纵 （径）向 电 阻 率 变 化特征．认为横向电 阻 率 的 急 剧 下 降 发 生 在 较 低 应 力情况下，而 纵 向 电 阻 率 则 不 然．后 来，沿 用 Ｂｒａｃｅ 和 Ｏｒａｎｇｅ［２］的测量方法，张天 中 等［３］在 １．２ 千 巴 围 压下对以淡水和 盐 水 饱 和 的 辉 长 岩、花 岗 岩Ｉ和 花 岗岩ＩＩ三种岩样分别进行 压 缩 直 至 破 裂，并 继 续 到 摩 擦 滑 动 的 实 验 中 ，发 现 在 破 裂 前 ，淡 水 饱 和 的 岩 样 电阻率随应力变化 的 形 态 基 本 一 致．在 小 于 破 裂 应 力约５０％的阶段，电阻率变 化 较 小．随 应 力 增 加，电 阻 率 全 都 下 降 ，同 时 面 导 电 系 数 都 增 大 ，并 越 接 近 破 裂应力，电 阻 率 下 降 越 快，而 面 导 电 系 数 增 大 越 迅
８７２
地 球 物 理 学 进 展
２４ 卷
０ 引 言
岩 石 在 形 成 过 程 中 有 层 理 、片 理 等 特 征 ，组 成 岩 石的矿物结晶颗粒 具 有 不 同 粒 度 和 组 合 方 式，从 而 岩 石 中 具 有 不 同 层 次 的 结 构 、构 造 ，这 些 结 构 、构 造 、 微裂隙等导致了地球地壳介质各向异性：
地电阻率各向异性主要有两种表现一是不同台站的方位性差异二是同台不同测道的差异导致其主要外因是台站的震中距方位测向介质的力学因素和地震本身的机制主要内因是原生裂隙的膨胀闭合和排列新生裂隙或破裂的发育贯通利用电阻率变化的视各向异性与真各向异性的理论关系马占虎等41研究了20个强震近震中区31个地电台的视电阻率各向异性随应力的变化发现与主压应力方位正交的测向包括近于正交的测向月速率变化幅度大于平行于主压应力方位的测向包括近于平行的测向以及视各向异性与地震震级震中距等有一定关系化月速度等方法对一些强震的近震中区进行了地电阻率变化速率的各向异性分析为视电阻率各向异性的实验结果提供了震例支持43通过对海原85级地震震中区环行电测深研究发现在断层破碎带有明显的电阻率各向异性垂直断层走向呈现明显的高电性断层走向呈现明显的低电性这些工作肯定了研究各向异性作为地震短临前兆的作用由此可见通过研究电阻率各向异性能在一定程度上掌握孕震过程中应力的发展及方向这对进一步发现地震电阻率前兆及时准确地做好预报有重要的意义多数是单一极距对称四极装置的两个方向上的地电阻率观测数据我们知道电法观测容易受地层浅部非震因素的影响要消除这些影响不仅要从处理方法着手更重要的是要从观测方式上去获得能够区分深部和浅部的电性结构信息通过地震局十五对台站的改造已经在多个台站建立了多极距电阻率观测系统不仅增加了观测道数方向更重要的是增加了观测的不同极距这样可以把浅部和深部电性结构信息分开并能获得分层的电性结构信息可大大地提高资料的信噪比但这些资料如何利用才能更好地为地震以及大型地质灾害的预报服务还有许多工作要做讨论与结论地电阻率各向异性是广泛存在的尤其在地壳浅部利用它对应力的敏感性可以间接研究地震矿山开发火山活动和灾害性地质构造运动中应力场的动态变化从而可为预测和制订防治措施提供依据但是在野外要探测到地电阻率各向异性是比较困难的这跟地点和观测测线的布设方式离源区的距离以及地层的走向等都有关系因此在野外布设监测测线时一定要根据具体情况设计布设方案野外观测结果与室内岩石承压状态下的结果非常一致这表明可通过室内岩石的承压实验采用不同的实验方案来研究电阻率及其各向异性的变化特征和规律以及各方案的观测效果为认识理解和解释野外观测结果和制订野外观测方案提供依据因此在室内对承压岩石电阻率及其各向异性变化的研究就显得非常重要纵观电阻率实验研究主要有两个方面的特点
板块运动与地震各向异性及应力场的相关性统计分析
等 多 种 因素 共 同制 约 了 板 块 运 动 与 应 力 场 的相 关 性 ， 使 得 非 洲 、可 可 斯 、欧 亚 、胡 安 德 富 卡 、
北 美 、纳 兹 卡 、 菲 律 宾 和南 美 板 块 上 二 者 的 相 关 性 较 好 ， 其 它 板 块 上 其 相 关 性 则 较 差 ．对 于 俯 冲 带 地 区 ，由于 俯 冲机 制 的复 杂 性 和 软 流 圈 、岩 石 圈 地 幔 流 动 方 向 的不 确 定 性 ，其 板 块 运
Ｓｕｎ Ｚｈｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｎ ・ ， 。 Ｗｅ ｉ Ｄｏｎ ｇｐ ｉ ｎｇ ， 。 ＇ Ｈａ ｎ Ｐｅ ｎｇ ＇ 。 Ｌｉ ｕ Ｌｉ ｕ ＇
１ ）Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｇｅ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ ）Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ａ ｒ ｔ ｈ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
摘要
利 用 收集 到 的 各 种 来 源 共 计 ７ ９ ５ ９组 的 地 震 各 向 异 性 观 测 数 据 和 ２ １ ７ ５ ０组 应 力 场 数
Hale Waihona Puke 据， 结 合 板 块 绝 对 运 动 模 型计 算 给 出 的 各 板 块 的 运 动 规 律 ，分 别 统 计 分 析 了 板 块 运 动 与 地 震
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图 1 裂隙系统示意图 Fig. 1 Schematic illustration of macro2fractures and micro2cracks having different orientations
对于近垂直入射的地震波 ,快横波的偏振方向
通常解释为主断裂的方向 ,但在多组裂隙出现的情
型 ,上述解释仅仅是个猜测而已 ,并没有得到理论上 的完整证明. 目前所使用的理论模型中 ,一类考虑了 两组 垂 直 裂 隙 介 质 的 等 效 性[1] , 另 一 类 是 基 于 Hudson 模型或者线性滑动接触面模型来研究多尺 度裂隙系统[21] . 实际上 ,这两个模型是裂隙密度的 一阶近似 ,它们不能预测地震各向异性随频率的变 化. 近年来的系列研究表明 ,在裂隙表面粗糙的条件 下 ,有效裂隙柔度会表现出频率依赖性 ,由此推断 , 地震各向异性也同样依赖于频率[15～17] .
地震各向异性 ———多组裂隙对横波偏振的影响
刘恩儒 ,岳建华 ,潘冬明
中国矿业大学地球物理系 , 徐州 221008
摘 要 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. 关键词 地震各向异性 , 等效介质理论 , 裂隙介质 , 横波偏振 文章编号 0001 - 5733(2006) 05 - 1401 - 09 中图分类号 P315 ,631 收稿日期 2005 - 06 - 22 ,2006 - 05 - 20 收修定稿
Frequency2dependent anisotropy : Effects of multiple fracture sets on shear2wave polarisations
LIU En2Ru , YUE Jian2Hua , PAN Dong2Ming
Department of Geophysics , China University of Mining and Technology , Xuzhou 221008 , China
E2mail : eliu0103 @hotmail . com
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
1402
地 49 卷 第 5 期 2006 年 9 月
地 球 物 理 学 报
CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS
Vol. 49 , No. 5 Sep. , 2006
刘恩儒 ,岳建华 ,潘冬明. 地震各向异性 ———多组裂隙对横波偏振的影响. 地球物理学报 , 2006 , 49 (5) :1401～1409 Liu E R , Yue J H , Pan D M. Frequency2dependent anisotropy : Effects of multiple fracture sets on shear2wave polarisations. Chinese J . Geophys. (in Chinese) , 2006 , 49 (5) :1401～1409
Abstract From the analysis of a multi2component VSP for frequency2dependent anisotropy , we find that shear2 wave anisotropy as inferred from measured time delays between splitting shear2waves decreases systematically as frequency increases. Whilst in general the polarisations of the fast split shear2waves remain constant for deep receivers , we notice systematic rotation ( up to 20°) of polarisations with frequency for shallow receivers. The variation of time2delays with frequency has been successfully interpreted and modelled using a multi2scale rock physics model incorporating one aligned fracture set in a porous medium with randomly distributed micro2cracks. However this model fails to explain the frequency2dependent shear2wave polarisations. It is speculated that if aligned micro2cracks and aligned fractures are in different directions (i. e. the conjugate angle is not zero) , low frequency would indicate the direction of fractures and high frequency would give the orientation of micro2 cracks. This speculation , however , has not been satisfactorily proven. In this study , we extend the previous model to allow multiple fracture sets inserted into background porous media. We then derive analytic expressions of polarisation of shear2waves at normal incidence , and present a systematic study of shear2wave propagation in
在本项研究中拓展了 Chapman 模型[16] ,即将定 向排列的微裂隙和定向排列的裂隙混合在一起. 由 于每个定向排列的微裂隙和定向排列的中等裂隙的 方向可能是不同的 ,要通过 Schoenberg 和 Muir 的方 法加入额外的弹性柔度[18 ,19] ,其结果是把介质等效 成具有 13 个独立参数的单斜晶系模型. 对于垂直入 射 ,可以通过各组裂隙密度和方向的关系推导出横 波偏振的解析表达式. 对于非垂直入射 ,只能通过 数值求解 Christoffel 方程来得到偏振方向. 我们的结 果显示当微裂隙和裂隙在不同方向排列时 ,横波偏 振会随着频率而发生变化. 这种变化在非垂直入射 时比较明显 ,而且主要依赖于微裂隙 、裂缝方向和两 者密度之间的关系.
49 卷
media. Our study demonstrates that the shear2wave polarisations will vary with frequency and the variation depends on the azimuths and angle of incidence relative to the orientations and crack densities of individual sets , and thus may help to explain the observed dependence of shear2wave polarisation on frequency. Keywords Seismic anisotropy , Equivalent medium theory , Fracture media , Shear2wave polarisation
况下 ,这将变得复杂起来. 近 10 余年来 ,多位学者针
对多 组 裂 隙 介 质 中 地 震 波 的 传 播 开 展 了 系 列 研
究[1～5] ,所得到的主要结论之一是 :通过快横波分裂
的偏振角可以获得以各组裂隙密度为权重的加权平
均方向 < ,即
<=
e1 <1
e1
+ +
e2 <2
e2
,
(1)
其中 , e1 和 e2 分别是两组裂隙的密度 , <1 和 <2 分别
基金项目 国家自然科学基金项目 (40574058 ,40234044) 和国家重点基础研究发展计划 (973) 项目 (2005CB221500) 资助. 作者简介 刘恩儒 ,男 ,1963 年生 ,教授 ,1990 年博士毕业于爱丁堡大学地球物理系. 主要从事各向异性介质地震波传播理论及其应用研究.
为了清楚起见 ,本文把具有微小尺寸颗粒的微 裂隙称为“裂隙 (crack) ”,其尺寸远小于地震波波长 ; 而“裂缝 (fracture) ”则指大尺度 (或地层尺度) 的流体 单元 (细观尺度) ,其量级为米并且大于微裂隙 ,也远 小于地震波波长.