黏彈性介質(zhì)地震波吸收衰減研究進(jìn)展

張 壹,王 赟,王祥春,李水龍

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院MWMC研究組,北京100083;2.福建省地震局,福建福州530001)

實(shí)際地球介質(zhì)所表現(xiàn)出的非彈性、非均勻性、各向異性及多相態(tài)特征使得傳統(tǒng)的均勻完全彈性介質(zhì)理論受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。對(duì)于地震波在實(shí)際介質(zhì)傳播中的衰減特征的理論研究目前主要包括非彈性介質(zhì)理論、非均勻散射理論和孔隙雙相介質(zhì)理論等。根據(jù)影響因素差異,地震波傳播衰減分為非固有衰減和固有衰減。其中,非固有衰減與地震波傳播路徑有關(guān),即常規(guī)意義上的幾何衰減;固有衰減與介質(zhì)的非彈性、含孔隙性及其滲透性、孔隙所含流體的黏性等相關(guān)[1],即傳統(tǒng)意義上的黏彈性。由于介質(zhì)的黏彈性是導(dǎo)致地震波吸收衰減的主要原因,因此,黏彈性地震波傳播的研究是地震波吸收衰減研究的重要方向之一。

在我國(guó)西部黃土塬區(qū)、沙漠覆蓋區(qū),油氣資源豐富,近地表介質(zhì)疏松多孔、彈性差,從而使得地震波表現(xiàn)為強(qiáng)衰減、高頻散、低信噪比、低分辨率的特征[2];若進(jìn)一步考慮到淺表介質(zhì)孔隙、裂隙發(fā)育,孔隙流體多表現(xiàn)為黏滯性時(shí)就需要考慮強(qiáng)衰減模型[3]。因此,本文在概要回顧黏彈性介質(zhì)理論發(fā)展歷程,分析總結(jié)地震波衰減研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)值模擬分析對(duì)比強(qiáng)調(diào)了強(qiáng)衰減介質(zhì)中地震波的衰減特征;然后討論了黏彈性理論未來(lái)的發(fā)展方向,以期對(duì)地震波衰減研究提供一些有益的參考。

1 黏彈性介質(zhì)模型

黏彈性介質(zhì)的研究始于STOKES[4]在彈性剪切模量上增加黏滯項(xiàng)建立因介質(zhì)黏彈性而引起波場(chǎng)能量損失的Stokes方程?！?br>