非均匀介质中多重反射波动传播特征数值模拟及意义

赵志新 徐纪人

（中国地质科学院地质研究所，北京 100037）

地震波动数值模拟方法研究非平匀介质中地震波传波问题不仅是十分重要的理论课题，而且应用也极为广泛。

本文用错格实数傅立叶变换微分(SGRFFTD)拟谱法的数值模拟求解波动方程，分析了地震波在冲积扇，盆地域中等多种不平匀地震构造体的地球表层区域的传播过程和地面运动分布。该方法的运算速度比错格复数傅里叶变换微分法快1/3。而且在整个错格实数傅里叶变换微分法运算过程中保留了奈奎斯特谱分量.使得新方法比普通分格的实数傅里叶变换微分法快精度高，稳定性好，以新方法与De-hoop解析法在求解无限半空时地震波动问题中进行比较表明，新数值解法的精度是令人满意的。研究结果表明：

（1）当入射波S1，在地球表面与土层底部形成多重反射。 由于每次上下反射波的反射与入射面的角度不尽相同，S1在不同地方振幅，频率不同。而且由S1的衍生的反射波S2，S3……的振幅不断发生变化，S2，S3在不同地方振幅、频率不同，随地而异。

（2）多重震荡反射；例子中的多次反射多达5次。多次反射波S2，S3与S5的周期(p)一般要比初至波S1的周期大。因此在同速介质体中，反射波的波长也要长些。有些地方反射波的振幅比入射波振幅大。

（3）空时各处遭受到反射次数的多少，反射传播特征与地质结构有关。

这些特征对于识别多重反射波有积极意义。多次反射波的频率和振幅变化，在强地面运动地震学研究中，对于研究不同频率的波与不同建筑物造成不同破坏之时的关系、研究吸收介质特征都有着积极的作用。再者不同谱特征将会应用于勘探地球物中识别多重反射波。特别是对于在反射勘探中消除海洋地震反射勘探中的多次反射波干扰这一前沿学科研究有良好的应用前景。

波的多重干涉与地下结构有关。详细调查，分析地质结构对于用地面运动数值模拟研究，对于地震波传播和抗震研究都是十分重要的。