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。
为研究各向异性弹性介质中地震波的传播特征，可将(1)式代入无体力源项的运动方程而得到各向异性弹性介质中的波动方程。
为求此波动方程的位移场的解答，常先假定可能解答具有单色平面波的形式uj=ajei ω[t-(p1x1+p2x2+p3x3)/c]，j=1,2,3(2)式中uj是位移矢量u的分量，ω是角频率，aj是偏振矢量a的分量，c是假定的平面波的传播速度，p1、p2、p3是波传播方向的单位矢量p的分量。
当将(2)式代入波动方程并经过微分运算后，将得到3个未知位移分量遵从的3元齐次代数线性方程组。
为使位移分量有解，该方程组的系数行列式必须等于零；由于此行列式中包含未知的波速参数c，行列式为零的方程实际转化为波速c的高次代数方程，解此代数方程可得到波速c的3个可能解答。
进一步的理论分析结果预言，这3种波速对应于在均匀的各向异性弹性介质中传播的3种体波，它们是偏振方向相互正交的独立传播的波，分别称为准压缩波(记为qP)和2个准剪切波(分别记为qSV和qSH)。
除了沿介质弹性的对称平面传播的特殊情况外，qP、qSV和qSH波的传播方向并不一定与各自的波阵面垂直。
这3种波的传播速度也是随空间方位而变化的。
在弱各向异性(各向异性与各向同性的差异是高一级的小量)的假设条件下，假定波是在x1-x2平面内传播(图1)，英国图1Crampin导出了以下波速平方随方位的变化[1]：ρ=A+BCcos2θ+BSsin2θ+CCcos4θ+CSsin4θρ=F+GCcos2θ+GSsin2θ(3)ρ=D-CCcos4θ-CSsin4θ式中ρ是密度，θ是从x1轴向x2轴量至传播方向的方位角，vP、vSV和vSH分别是qP、qSV和qSH波的传播速度；式右端的其他常数和正弦、余弦函数的系数皆是介质各向异性弹性参数的简单代数组合值。
由(3)式可见，qP波的速度随传播方位有π和(π/2)两种周期的变化，qSV波有π周期的变化，而qSH波有(π/2)周期的变化。
不同体波的波速显示出不同的方位变化，这是重要的地震各向异性特征。
除上述体波在各向异性介质中传播的基本理论外，已有人研究了面波在各向异性介质中的传播[2-3]、地震波在多层各向异性介质中的传播[4-5]等问题的理论。
此外，有人研究了地震波在各向异性介质中的激发问题[6]。
研究结果指出，在各向异性介质中的纯平面剪切位错震源的地震波辐射不再完全等价于双力偶震源的辐射，体波辐射不再完全是四象限分布；虽然一般差异可能不太大，但对位错面的一些特定取向，差异会是相当大的。
3 研究简史3.1 理论研究地震各向异性现象早期是从理论研究开始的。
19世纪中叶后，欧洲就有人开始了各向异性弹性介质的理论研究。
已有专著指出[7]，Christoffel有关各向异性弹性波传播特征的著作早在1877年就出版了。
20世纪后，英国Love研究了横向各向同性介质中应力与应变的关系；随后又研究了横向各向同性介质中面波、体波的传播[8]。
20世纪60年代，地震波传播的各向异性效应相继在地震勘探和天然地震研究中被发现,之后，理论研究也进入相对活跃期。
在众多研究中兹列举几例，如1961年Anderson提出了层状各向异性介质中的弹性波传播理论[9]；为解释在海洋地区发现的Pn波速随传播方位变化的观测结果[10]，1965年Backus给出了弱各向异性介质中P波速度随传播方位变化的理论表达式[11]；1970年，英国Crampin 首次计算了在水平各向异性地层中面波传播的相速度[2]；1972年，Cerveny等人发展了2维非均匀各向异性介质中波动射线法正演模拟技术[12]；1977年，Crampin和他的同事共同提出了多层各向异性介质中的地震记录合成的反射率法，并在人工地震深部地壳结构探测以及天然地震资料分析中得到应用[1]。
由于地震波在各向异性介质中的传播问题远比各向同性中的复杂，1980年代后，发展高效的合成地震图的算法成了理论地震学研究的一个热点问题[13-14]。
此外，还有很多人研究利用体波或面波观测结果推断地球介质各向异性参数的反演方法。
3.2 观测研究地震勘探学家首先观测到了地震各向异性现象。
据报导，早在1932年就有人发现加拿大Lorraine地区页岩的P波水平向传播速度比垂直向速度快40%[15]；1956年，有人在近地表沉积岩中观测到SH波的水平传播速度是垂直速度的两倍。
20世纪60年代后，地震各向异性的观测与解释研究得到显著发展，这主要得益于国际上大量的地壳、上地幔尺度地震探测及其后的地球动力学研究计划的开展。
1964年Hess等发现了东太平洋一个大洋破裂带附近的Pn波速度的方位变化，并推断地震波速度的各向异性是海底扩张地震学的证据之一。
随后太平洋地区进行的大量爆破地震研究结果证实了前述的观测与推断。
1980年代后，大量宽频带地震仪的利用，S波、ScS波和SKS (PKS、SKKS)波分裂现象的发现，使上地幔的各向异性研究成为热点。
1975年，Forsyth发现东太平洋脊附近地区的瑞利面波相速度有明显的方位变化[16]；1991年Silver等人根据SKS和SKKS波的分裂分析，发现了北美、欧亚、非洲等大陆地区上地幔的各向异性特征[17]。
此后，大量观测研究结果证实了上地幔介质存在各向异性。
1984年，Crampin提出了一个地壳介质在构造应力场作用下会产生定向裂隙略微张开的介质的扩容各向异性模型(作者称为EDA模型)[18]，此后，出现了很多用近地震直达S波分裂研究地壳介质各向异性的结果[19,20]，这些结果被认为与现今构造应力场的作用有关。
由于岩层中的裂隙与油气的运移关系密切，这一模型在油气勘探中也有较广的应用。
不过，由地震波观测到的地壳介质各向异性是单由现今构造应力作用的结果，还是也与以往的构造运动的结果有关，此问题还在研究之中。
在资源勘探领域，长期以来一直有大量的地震各向异性的观测和理论研究工作。
例如油气勘探特别关注沉积岩层中的裂隙密度、取向和分布，它们会引起岩层显示出地震各向异性，许多人研究了如何能从地震勘探剖面资料或测井资料中有效提取出各向异性特征的方法。
20世纪90年代后，已有人注意到地震波衰减特性各向异性的研究。
4 S波分裂分析方法S波分裂是指：当S波入射到各向异性介质后，会分裂为传播速度不同的快S波和慢S波，二者的偏振方向相互垂直，一般都与入射波的原始偏振方向不一样(图2)。
除了测定地震体波和面波传播速度的方位变化外，观测S波的分裂现象是检测地球介质是否各向异性的常用方法。
有多种从S波地震记录确定S波分裂参数的方法，其中相关函数法和切向能量最小法较为常用。
图2 S波入射到各向异性介质后分裂为快S波和慢S波示意图4.1 相关函数法快S波的偏振方向α(用与正北方向的夹角量度，图3)和慢S波相对快S波的时间滞后量δt称为S波的分裂参数。
由于快、慢S波是从同一入射S波分裂出来的，在补偿了慢S波时间延迟的影响后，二者的波形应是相关的。
图3 分析S波记录的两个坐标系假定初始S波是近垂直入射到地面台站的(多数情况这一条件能近似成立)，则入射S波是在水平面内偏振的。
可以将水平向S波的N--S向位移uN(t)和E--W向位移uE(t)记录重新投影到与原坐标夹角为α的F-S坐标系中而得到uF(t)和uS(t)(图3)，如果F方向正好是快波偏振方向的话，则uF(t)将成为快S波记录，uS(t)将是有δt时间滞后的慢S波记录。
这时，当考虑了慢S波有时间δt的提前后，计算的快、慢S波的互相关系数值C(α,δt)=uF(t)·uS(t-δt)dt(4)将有极大值，上式中t1和t2分别是所选S波震相记录的起始和截止时间。
实际分析中是以一定步长变化(α,δt)的数对值，按(4)式计算与每个数对相应的相关系数C(α,δt)；如果计算结果可找到C的单个的极大值Cmax，则说明可能确实存在S波分裂现象，与Cmax对应的(α,δt)就是所要求的S波分裂参数。
4.2 切向能量最小法在研究地幔的各向异性时，多用较大远震的SKS震相记录作S波分裂分析。
到达台站的SKS波是由P波在核-幔边界处转换成的S波(图4a)，由于P波是在入射面内偏振的，如果地幔是各向同性的话，则SKS应是在震源至台站的入射大圆面内偏振的纯SV波，即它只有径向分量SKSR，而无切向分量。
但实际地震记录经常观测到SKS的切向分量SKST(图4c)，实际质点振动轨迹近似为椭圆形(图4d)，而不是在径向线偏振的SV型振动。
这说明地幔可能存在各向异性。
假定快波振动方向F与径向R的夹角为φ(图4b)，慢波方向S与F垂直，则将R-T坐标下的振动改投影到F-S坐标下后，F方向将全是快波振动，S方向记录在经延迟时间δt校正后将全为慢波振动。
地震勘探原理
《地震勘探原理》复习要点几何地震学(地震波运动学)：研究地震波传播时间与波前空间位置的关系，采用波前、射线等几何图形来描述波的运动规律，如反射定律、透射定律、斯奈尔定律、费马原理、惠更斯原理，研究地震波时距曲线及解释理论，速度对波的传播路径和时间的影响等，所以，几何地震学在构造勘探中起重要作用。
地震波动力学是相对运动学而言的，从波的能量角度来研究其传播规律，如波的振幅、波形、频率、吸收、极化特点等。
岩石具有弹性性质，地震波是在地下介质中传播的弹性波，其基本规律由弹性波动方程来反映，因此，讨论地震波动力学问题就是讨论波动方程的建立与求解问题，从中获取地震波相应规律。
Huygens 波前原理：在弹性介质中，已知t时刻波前面上的各点，可以看成一个新的点震源，它们产生次扰动，形成子波前，经dt后新波前的位置就是这些子波前的包络。
Fermat 射线原理：波沿射线传播，所用时间最少。
用射线和波前来研究波的传播，是一种用几何作图来反映物理过程的简单方法，这就是几何地震学理论基础。
但它无法解释波的能量问题，于是Fresnel 对波前原理的补充：任一点处质点的新扰动，相当于上一时刻波前面上全部新震源所产生的子波在该点处相互干涉叠加形成的合成波。
合称为惠更斯—菲涅尔原理物理地震学：利用地震波的动力学方法研究地震波运动状态规律的科学，其中包括研究地震波能量、振幅、频率和波形等变化。
相对几何地震学而言，它能够阐明几何地震学不能解释的现象，例如绕射波的传播，菲涅尔带的能量聚焦作用等，物理地震学的实质是惠更斯-菲涅尔原理。
由于地震波的动力学特点受地层的岩性、结构和厚薄的影响很明显，因此，充分研究和利用地震波的物理学特性可提高地震资料的解释质量和解决地质问题的能力。
勘探地震学：通过利用人工激发的地震波在地层中传播特性的观测，分析计算各种波的到达时间和研究波的强度和形状，了解地质构造、岩性变化和地层速度等参数的科学。
其研究内容和方法与地震勘探大致相同。
地震各向异性研究进展——参加2001年IAGA—IASPEI会议总结
合于 ８月 １ ９～３ １日在 越 南河 内召开 了首届 ＩＧ — Ｓ Ｅ 联合 大 会 ． 这次 大会 上 ， Ｓ Ｅ 设 Ａ ＡＩ Ｐ Ｉ Ａ 在 Ｉ ＰＩ Ａ
立 了八 个专 题 和三 个 相关 的研 讨 专题 ， 另外 与 ＩＧ Ａ Ａ设 立 ｒ ｌ ０个联 合 专题 ＿ ， 自世 界 各 地 ｌ来 ｊ 的数 百 佗 专家学 者 在 近 两 周 的 时 问 里 就 此 进 行 相 关 的 科 学 交 流 ， 自中 国 的 学 者 有 约 ５ 来 ０
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第 １ ７卷
第 ２期
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进
展
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． １ １ ２
２０ ０２年 ６ （６ ～３ ４ 月 ３０ ６ ）
ＰＲＯＧＲＥＳ Ｉ Ｓ Ｎ ＧＥＯＰＨＹＳＩ ＣＳ
Ｊｎ ２ ３ ｕｅ ０２
地 震 各 向 异 性 研 究 进 展
１ 地 核 各 向 异 性
在 联合 专题 Ｇ１０一 Ｉ内核 ＿ 、 ．４Ｊ ｛ Ｓ 夕核 下地 幔 结 构 和相 作 用 》 ， 上 有 ３个 相 关 的 口头 中 会
报告 ．
来 自加 州 大学 伯 克利 （ ｅｋｌ ） 校 的 Ｒ ｍ ｏ ｉｚ Ｂ ｒｅ ｙ 分 ｅ ｏ ａ ｗｃ 教授 作 了“ ｎ 内核 各 向异 性 ： 于 地 震 关 观测 和解 释 的评 论 ” 的报告 ， 过 对 近十 年 的相 关 研 究 的 分 析 ， 纳 出关 于 内核 各 向异 性 的 通 归 两种 观 点 ， 点之 一 为 内核 的 中间部 分 是一 个 复杂 的具 有 强烈 各 向异 性 特 征 的非对 称结 构 ， 观 观点 之二 则 把复 杂 性定 位 在 地 幔 的底 部 ． 佛 （ ａｖｒ ） 学 的 Ｄ ｉ ｏ ｓｉ 授 在 会 上 提 出 哈 Ｈ ｒａｄ 大 ｚ ｗ ｎｋ 教 ｅ ｒ一个“ 内核 各 向 异 性 的 三 参 数 模 型 ” 通 过 对 简 正 模 （ ｏ ｌ ｏｅ 分 裂 系 数 、Ｓ 报 告 中 ， ｎｒ ｍ ｄ ） ｍａ ＩＣ
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
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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。
多波及横波地震勘探方法原理
一、多波勘探的基本原理 (一）地震波的种类及特点
（2）横波：另一种是介质中质点振动的方向与波传 播的方向相互垂直的横波，其传播速度为
一、多波勘探的基本原理 (一）地震波的种类及特点
横波，即SV波，这种波到达地面为SV波，所以接收方向与纯SV波 一样。P—SV波，入射、反射路径不对称，速度也不相同，所以 处理、识别都有一定难度，但由于它产生容易，不需特别装置， 且可以提取出纵、横波速度、所以勘探中使用也较多。同时也产 生透射的纵波和横波。
•
SV－P波：如当入射为SV横波时，反射波可以为横波，也可
一、基本原理 • 层复合速度：可用两个等效层来表示。 • 将一个厚度为h的层等分为二，则得厚度 相等（h/2）速度不同的两个层。波在第 一层以纵波Vp速度传播，在第二层以横 波Vp速度传播。这样就可把解决单层中 非对称射线问题变为了两层介质对称的 射线问题了。这时就可以利用均方根速 度（V ）的公式得出复合速度的表达式
一、多波勘探的基本原理
• (一）地震波的种类及特点
• （3）转换波：当入射波为P 波或SV波时，就可产生同类的反射 波（P－P、SV－SV波）和透射波，也可产生不同类的反射波和 透射波，称为转换波（p－SV、SV-P)，如图（7-4-1）所示。
•
P－SV波：如当入射为纵波时，反射波可以为纵波P波和反射
第五讲： 多波及横波地震勘探
常规地震勘探是利用单一的纵波进行勘 探（如纵波勘探－－利用P波；横波勘探 －－利用S波）。 多波勘探是指不仅利用纵波、还利用 横波、转换波进行勘探，以提供有关地 质、油气藏更多的信息，解决单一纵波 勘探所不能解决的问题。（如：P、P－ SV联合；P、P－SV、SH联合；P、SH联合）一、基本ຫໍສະໝຸດ 理Vv t
地震各向异性
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
基于地震各向异性分析郯庐断裂带中段深部构造特征
基于地震各向异性分析郯庐断裂带中段深部构造特征苗庆杰;石玉燕;曲均浩;崔鑫;李铂【期刊名称】《内陆地震》【年(卷),期】2013(000)004【摘要】利用郯庐断裂带中段附近10个宽频带台站的远震波形资料，基于上地幔地震各向异性来分析郯庐断裂带中段深部构造特征。
本研究得到，郯庐断裂带中段深部平均快波偏振方向为93.8°，即郯庐断裂带中段深部主张应变(张应力)方向，对照 GPS 资料和地震资料的研究表明，郯庐断裂带中段地壳和深部上地幔的形变存在总体的一致性，即郯庐断裂带中段岩石层的形变具有统一特征，地壳与深部上地幔处于相似的应力应变状态中。
%This study uses teleseismic waveform data recorded in 10 broad-band seismic sta-tions around the middle part of Tancheng-Luj iang fault zone,analyzing the characteristics of deep structures under the middle part of Tancheng-Luj iang fault zone based on the seismic anisotropy of the upper mantle.In the study,the fast-wave direction is 93.8°,which is the main tensional strain(tensile stress)of deep under the middle part of Tancheng-Luj iang fault zone,compared with the GPS data and the study of seismic data ,showing that the deforma-tion of the crust and upper mantle under the middle part of Tancheng-Lujiang fault zone is consistent,lithosphere deformation under the middle part of Tancheng-Lujiang fault zone has characteristics of unification,the crust and upper mantle is in a similar state of stress and strain.【总页数】8页(P328-335)【作者】苗庆杰;石玉燕;曲均浩;崔鑫;李铂【作者单位】中国科学技术大学，安徽合肥 230026; 山东省地震局，山东济南250014;山东省地震局，山东济南 250014;山东省地震局，山东济南 250014;山东省地震局，山东济南 250014;山东省地震局，山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】P315.2【相关文献】1.郯庐断裂带中南段重磁特征与深部构造 [J], 霍光辉;王海芹;王仁祥;王红梅2.三维构造应力场分析在胶东招远-平度断裂带中段深部金矿探查中的应用 [J], 韩淑琴;邓军;杨立强;王建平3.基于地应力实测数据分析郯庐断裂带中段滑动趋势 [J], 刘卓岩;王成虎;徐鑫;慎乃齐;贾晋4.地震勘探技术在郯庐断裂带桐城段深部构造特征研究中的应用 [J], 熊强青;陈耀;李云峰;袁兴赋;喻兵良;谭静;陈杰;郭南舟;李旭东5.藏南仲巴地体中段构造变形特征及构造演化分析 [J], 刘峰; 周峰; 刘强; 向树元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
各向异性的名词解释
各向异性的名词解释在科学和工程领域中，我们经常会遇到一个词汇——各向异性。
各向异性是指某一物质或系统在不同方向上具有不同性质或特性的特征。
这种特性的存在给予了物质或系统多种多样的应用和功能。
本文将从不同角度对各向异性进行解释。
材料学上的各向异性是指固体材料在其不同晶体方向上具有不同的物理和化学性质。
晶体是由原子或分子有序排列而成的，在固态材料中具有明确的晶体结构。
一些晶体在各个晶向上的物理性质如密度、导热性、电导率等是相同或非常相似的，这种材料被称为等各向异性材料。
然而，还有一些晶体在不同的晶向上具有截然不同的物理与化学性质，这种材料则被称为各向异性材料。
一种常见的各向异性现象是石英的双折射性质，它使得光在石英晶体中传播时会发生折射和偏振。
除了在材料科学中的应用，各向异性在地球科学中也有重要的地位。
地球内部的岩石和矿物可以被视为一种天然的各向异质材料，其物理性质在地球内部的不同方向上表现出明显差别。
地震波在不同介质中的传播速度与传播路径有密切关系。
由于地球内部存在各向异质性，地震波传播路径和速度也会发生变化，通过分析地震波速度的各向异性可以帮助地质学家揭示地壳和地幔的结构。
生物学中也存在各向异性现象。
生物体中的细胞、组织和器官在结构上具有多种形状和特性。
细胞与细胞之间的膜在不同方向上的渗透性、挠性和稳定性可能不同，这给细胞内物质的交换和传递带来一定的限制和可塑性。
此外，细胞内的细胞骨架和细胞器的空间排列也可能导致各向异性的特性。
这样的各向异性使得生物体可以在特定方向上进行不同的功能和反应，如肌肉在不同方向上的收缩和骨骼在不同区域的加固。
此外，各向异性还体现在人们日常生活的方方面面。
例如，电视和计算机显示屏上常见的“观察角度各向异性”现象。
在特定方向上，用户所观看到的图像可能相对明亮和清晰，而在其他角度上则可能显得模糊和暗淡。
这是因为显示屏背后的光源和像素排列导致在不同角度上图像的呈现效果不同。
各向异性这一概念贯穿于我们的生活和科学研究中。