本文關(guān)鍵詞：地震波在粘彈性各向異性地殼介質(zhì)中的傳播及其應(yīng)用研究

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【摘要】：實際地球介質(zhì)中普遍存在著多尺度、多取向、填充各種流體的孔隙,裂隙和裂縫,這種介質(zhì)常常被稱為雙相介質(zhì)或多相介質(zhì)。裂隙及其填充流體的存在一方面使得介質(zhì)的彈性模量(體模量和剪切模量)減小,改變流體輸運性質(zhì),另一方面也導(dǎo)致地震波傳播的各向異性,衰減和頻散。介質(zhì)的雙相和各向異性特征是現(xiàn)代地球物理學(xué)的兩個難點。一般各向異性彈性介質(zhì)的彈性矩陣有21個獨立參量,滿足Christoffel方程；在高頻近似條件下滿足射線追蹤方程。然而直接求解波動方程往往十分困難,常常不能得到解析解�？紤]到實際地球介質(zhì)大多是弱各向異性,因此可以利用擾動理論近似描述,將相速度,偏振矢量線性化并表示為弱各向異性參數(shù)(WA,Weakly Anisotropy)的形式。我們給出了TTI介質(zhì)中qP波的相速度和偏振矢量的弱各向異性參數(shù)線性化反演公式。20世紀(jì)70年代以來,科學(xué)家們通過地震波速度的方位各向異性,橫波分裂,接收函數(shù)法,面波偏振等方法研究地球介質(zhì)的各向異性。其中橫波分裂方法是各向異性最直觀的表現(xiàn),具有相對簡單、橫向分辨率高,對裂隙密度及縱橫比較敏感等優(yōu)點,是研究介質(zhì)各向異性性質(zhì)的一種主要方法,也是研究大構(gòu)造(如巖石圈等)的重要手段。本文以EDA(Extensive Dilatancy Anisotropy),APE(Anisotropic Poro-Elasticity), Chapman多尺度模型為例介紹了雙相介質(zhì)中的等效介質(zhì)模型。EDA,APE理論研究對象是微觀尺度的單組微裂隙,其裂隙密度定義為ε=Na3/V(ε1)。張性擴(kuò)容各向異性EDA被認(rèn)為是地殼各向異性的主要因素,當(dāng)橫波通過這種介質(zhì)會分裂成快慢橫波,且快橫波的優(yōu)勢偏振方向往往與區(qū)域最大水平應(yīng)力相同�；赟OC(Self Organized Oriticality)理論雙相介質(zhì)的破裂特性,可以對由于應(yīng)力作用處于臨界狀態(tài)下的微裂隙與流體的動態(tài)特征進(jìn)行描述的APE模型表明,橫波分裂對地殼介質(zhì)的微裂隙的幾何特征(如裂隙的縱橫比)十分敏感,而微裂隙的幾何特征變化對應(yīng)力場的變化十分敏感。因此將橫波分裂結(jié)果在地震前后的變化解釋為橫波對地應(yīng)力場變化的響應(yīng),并提出可以利用這一特征進(jìn)行應(yīng)力檢測。在不同地質(zhì)構(gòu)造時期,由于區(qū)域應(yīng)力場的作用,可能導(dǎo)致實際地球介質(zhì)中的微裂隙是多尺度的,并且有多個優(yōu)選方向。本文介紹的Chapman多尺度模型將中等尺度斷裂加入分析中,并考慮兩種尺度的微裂隙和裂縫之間的相互作用,獲得了頻率相關(guān)的等效彈性矩陣。通過引入復(fù)數(shù)彈性張量可考慮各向異性粘彈性介質(zhì)的波動理論。由于彈性矩陣的虛數(shù)部分的引入,且是頻率相關(guān)的,因此解析解的計算比一般各向異性彈性介質(zhì)更加復(fù)雜。在高頻近似時,可將一般各向異性彈性介質(zhì)的射線追蹤方程以及擾動理論應(yīng)用到弱各向異性弱衰減(WAA, Weakly Anisotropy-Attenuation)介質(zhì)中,此時其固體骨架由各向同性變?yōu)楦飨虍愋越橘|(zhì),且彈性矩陣的擾動由實數(shù)變?yōu)閺?fù)數(shù)。本文給出了P波在一般WAA介質(zhì)中隨方位衰減的線性化反演公式。首先,通過2個,3個,6個等方位間距的剖面組成的walkaway VSP模擬實驗,使用TTI模型和一般各向異性模型對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了反演,驗證了反演公式的正確性和可靠性。然后,對一個來自Java Sea的由三條剖面組成的walkaway VSP實際觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了反演計算,獲得了鉆井中不同深度檢波器處的WA參數(shù)。中國地震臺網(wǎng)中心測定,北京時間2008年5月12日14：28：04,在青藏高原東緣龍門山推覆構(gòu)造帶上發(fā)生了逆沖為主帶有少量右旋,擠壓型Ms8.0級大地震(31.01°N,103.42°E)。為提高時頻分辨率,分析時頻局部化信息,引入Meyer-Yamada正交小波基MYW。在粘彈性各向異性線性化理論的基礎(chǔ)上,運用小波分析方法對以汶川地震為中心,200km為半徑的范圍內(nèi)的地震進(jìn)行了分析,獲得了汶川震中區(qū)9個固定臺站的P波小波波譜的平均衰減結(jié)果和方位各向異性衰減結(jié)果。該方法能夠有效利用小震數(shù)據(jù)研究震源區(qū)介質(zhì)各向異性隨時空的變化規(guī)律,具有廣闊的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地球物理研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.31

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王瓊;高原;石玉濤;;青藏高原東南緣基于背景噪聲的Rayleigh面波方位各向異性研究[J];地球物理學(xué)報;2015年11期

2 田鑫;洪啟宇;鄭需要;;多測線變偏移距VSP地震各向異性反演[J];地震學(xué)報;2015年02期

3 張瑩瑩;高原;;遠(yuǎn)震接收函數(shù)的各向異性研究[J];CT理論與應(yīng)用研究;2012年04期

4 易桂喜;姚華建;朱介壽;Robert D.van der Hilst;;用Rayleigh面波方位各向異性研究中國大陸巖石圈形變特征[J];地球物理學(xué)報;2010年02期

5 張素芳;;青藏高原中部Quasi-Love波的識別及其轉(zhuǎn)換點揭示的東西向方位各向異性變化[J];地球物理學(xué)報;2009年09期

6 雷建設(shè);趙大鵬;蘇金蓉;張光偉;李鳳;;龍門山斷裂帶地殼精細(xì)結(jié)構(gòu)與汶川地震發(fā)震機(jī)理[J];地球物理學(xué)報;2009年02期

7 石玉濤;高原;趙翠萍;姚志祥;太齡雪;張永久;;汶川地震余震序列的地震各向異性[J];地球物理學(xué)報;2009年02期

8 李勇;黃潤秋;周榮軍;Alexander L.DENSMORE;Michael A.ELLIS;閆亮;董順利;Nicholas RICHARDSON;張毅;何玉林;陳浩;喬寶成;馬博琳;;龍門山地震帶的地質(zhì)背景與汶川地震的地表破裂[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2009年01期

9 黃潤秋;裴向軍;李天斌;;汶川地震觸發(fā)大光包巨型滑坡基本特征及形成機(jī)理分析[J];工程地質(zhì)學(xué)報;2008年06期

10 丁志峰;武巖;王輝;周曉峰;李桂銀;;2008年汶川地震震源區(qū)橫波分裂的變化特征[J];中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2008年12期

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本文編號：1271208