裂缝介质地震波模拟：横波分裂现象研究

"该文基于TTI介质的二维三分量一阶交错网格应力-速度弹性波方程，通过数值模拟方法研究了胀缩源、垂直集中力源和剪切源在垂直裂缝介质中的井间地震波场，分析了不同方位角下波场传播特性和横波分裂的能量分布。结果揭示了地震波从各向同性介质进入各向异性介质时快慢横波的现象，并指出在特定方位角下，垂直裂缝介质中也会出现快慢横波，为横波分裂特性的深入分析和实际地震数据解释提供了理论支持。" 在地震学中，裂缝介质是一种重要的地质结构，由于其内部存在的裂缝使得介质表现出各向异性。本文研究的核心是横波分裂现象，这是地震波在各向异性介质中传播时的一种特性，通常在含有裂缝或层理的岩石中出现。横波分裂是指P波（纵波）转换成SV波（剪切波）时，由于介质的各向异性导致两个振幅和相速度不同的剪切波——快波和慢波。这种现象对于理解地壳结构、地应力状态以及裂缝的分布和方向具有重要意义。 作者采用了TTI（Transversely Isotropic with a Single Tensor of Anisotropy）介质模型，这是一种考虑了介质中单轴对称各向异性的模型，特别适合于描述含垂直裂缝的地层。通过数值模拟，他们模拟了三种不同类型的震源——胀缩源、垂直集中力源和剪切源，来观察它们在裂缝介质中的波场响应。模拟结果显示，当地震波从各向同性介质进入裂缝介质时，可以观察到明显的快慢横波现象。这意味着裂缝的存在显著影响了地震波的传播特性。 此外，研究还探讨了不同方位角下波场的传播特征。特定方位角的选择对于识别和分析横波分裂至关重要，因为裂缝的方向和地震波入射角的组合可能会影响快慢横波的形成和能量分布。通过对这些参数的调整，研究人员能够更好地理解裂缝介质中横波分裂的复杂行为，这对于实际地震资料的解释提供了有力的理论工具。 这项工作通过数值模拟深化了我们对裂缝介质中横波分裂现象的理解，为地球物理勘探、地壳结构解析和地震灾害预测等领域提供了新的科学依据。它强调了数值模拟在研究复杂地质环境中地震波传播现象的重要性，同时也表明了进一步研究裂缝介质中横波分裂特性对于提高地震数据解释精度的必要性。