双相HTI介质地震波方程正演模拟与各向异性分析

"任意裂隙方位双相HTI介质的地震波方程及正演模拟 (2011年)" 本文是一篇自然科学领域的论文，作者杨佳佳和何兵寿，发表于2011年6月的《山东大学学报（自然科学版）》第30卷第3期。研究主要探讨了双相HTI（Hydro-Tight Isotropic）介质中地震波传播的理论和模拟方法。HTI介质是一种特殊的各向异性介质，其中包含两种相，例如岩石中的固相和流体相，且具有明显的各向异性特性。 论文基于BISQ（Biot-Saint-Venant）方程的高频极限，推导出了一种适用于任意裂隙方位角的双相HTI介质波动方程。BISQ方程是描述多孔介质中弹性波传播的基础方程，它考虑了孔隙流体与固体骨架之间的相互作用。通过推导，作者得到了在交错网格空间中求解该波动方程的高阶有限差分格式，这种格式可以更精确地模拟波场的变化。同时，为了减少数值反射，他们还设计了完全匹配层（PML）吸收边界条件，PML是一种有效的边界处理技术，可以模拟无限域中的波传播。 通过地震波场的正演模拟，作者验证了所提出的模型能够准确地模拟地震波在双相HTI介质中的传播过程，生成的波场快照和合成记录具有高精度。模拟结果显示，在双相各向异性介质中，弹性波的传播仍然体现出显著的各向异性特征。此外，研究发现孔隙度、粘滞系数以及固液耦合密度等因素对慢纵波（即在各向异性介质中速度较慢的纵波）的振幅和形态有重要影响。 关键词涉及双相各向异性介质、有限差分法、弹性波场和完全匹配层边界。这些关键词揭示了论文的核心内容，即在复杂地质条件下，如何利用数学模型和数值方法来理解和预测地震波的传播行为，这对于地质勘探、地球物理建模以及地震灾害评估等领域具有重要意义。 这篇论文提供了一个深入理解双相HTI介质中地震波传播特性的理论框架，并开发了一套有效计算工具，对于地球物理学和地下结构分析有着实际应用价值。