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VTI介质中非线性对地震波频率和频宽变化的约束

郑海山  张中杰  田小波  
【摘要】:采用改进型FCT有限差分法分别模拟各向同性、具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)以及非线性VTI介质中地震波场,随后采用小波分析探讨VTI介质中非线性对地震波频率和频宽变化的约束.数值模拟及分析结果表明:介质各向异性会引发地震记录中各波型的能量随炮检距的变化,而介质各向异性与非线性的耦合作用则会进一步加剧这种变化.在遵守能量守恒原理的前提下,介质的非线性会引发地震波场中各波型间能量的再分配.同时还会引发地震波速度的波动,且随着入射角的增大,波动幅度变小.这些现象在频率域内的响应表现为主频和频宽的降低或增大、地震记录中与各波型相对应的瞬时主频和频宽峰值出现时刻的偏移以及它们随炮检距变化而表现出的幅值波动.在本文给定的弱非线性介质中(非线性炽较薄且远离震源),在震源能量较低的情况下,介质的非线性效应会造成地震波瞬时主频和频宽相对于线性介质情况分别为1/10~1/4和1/10~1/3左右的变化量.此外,随着入射波能量的下降,介质非线性所造成的地震波瞬时特征(振幅、主频、频宽)的变化量减小,但随着地震波在穿越非线性介质时路径的加长,非线性作用的累积效应使得波形畸变和频率分布特征的变化(尤其是频宽)等现象得以维持.

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