地震介质的各向异性

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各向同性和各向异性，指的是介质弹性性质与方向的关系。若介质弹性性质不依次方向而变化，称为各向同性介质；若介质弹性性质依方向而变化，称为各向异性介质。使用讨论介质均匀性的相对概念，来划分各向异性介质。如果介质单元体最大尺度小于地震频段最小波长，且表现出其弹性性质依反向而变化，则此种介质称为各向异性介质，否则可视为各向同性介质。例如，地震速度依构造走向和倾向而具有的不同的横向变化，属介质的不均匀性，不属各向异性，因为对微小单元体而言，它们是各向同性的。岩石颗粒具有晶体结构，沿不同晶格轴线方向波的传播速度不同，这是一种各向异性的表现，是一种微观上的不均匀性，在宏观上可能表现均匀，可以称为均匀各向异性；若微小单元体的各向异性在宏观上又具横向变化，则这种介质特性，属不均匀各向异性介质。地震勘探中讨论的大多数介质，如火成岩、变质岩、碳酸岩、砂泥岩等，其弹性性质一般没有表现出与方向有关的现象，可以视为地震波传播的各向同性介质。但大多数沉积岩，特别是具有明显层理结构的页岩，或有固定发育方向的岩石裂缝系统，或具有晶体结构的矿物颗粒规律排列构成的岩石等，其弹性性质、地震波传播速度与方向有关。这种介质属各向异性介质。可见各向异性与不均匀介质的划分也是相对的，参考尺度仍是地震频段内的地震波波长。

　　从地球介质的地质结构上分析，地震介质存在着各向异性的原因，是岩石结构中的顺序性不均匀。这种顺序性在沉积岩中表现最为明显。有三种不同类型的顺序性：

　　1、与沉积过程的周期性循环有关，岩层具有平行层理结构，其中包括了厚薄不均匀的层次。这种层理结构经常具有一定的周期性，即某些具有相同物质成分的层次重复出现，与趁机旋回性有关。

　　2、与岩石裂缝走向有关，地质构造受区域性大地构造走向和构造应力的控制作用，岩石裂缝往往沿一定方向发育，如平行层理方向、垂直层理方向、或与之斜交的方向等。岩石裂缝分布密度及发育方向的不同，引起了地震速度与方向有关的异常分布。

　　3、岩石中的矿物颗粒晶体排列，也经常具有一定的顺序性。这种岩石结构中的顺序性尺度远小于地震波波长，是地震速度各向异性的原因。

　　在以上不同类型的岩石结构顺序性中，与构造应力和重力作用引起的裂缝系统方向性发育油管的顺序性、与岩石中矿物颗粒晶体排列特征油管而形成的具有一定方向的顺序性，所造成地震速度分布异常的单元体尺度远小于地震波波长，是理想的各向异性介质。在沉积岩中发育的层理结构，其异常尺度可能极不相同。

　　在地震频段内不同频率的地震波波长相比，单元体尺度可能小于低频波波长，而大于高频波波长。对前者可视为各向异性，对后者可视为不均匀介质。介质特性方向性的表现与地震波频率有关。这种介质称为准各向异性介质，是沉积层中广泛存在的现象。在准各向异性介质中，对不同频率的波由于对方向的依赖关系不同，有不同的地震速度，则还是区别于频散的另一种机制的类似现象，称为准频散，即与介质准各向异性相联系的速度对频率的依赖关系，这在地震勘探中也是常见的现象。文章来源：洛克斯石油论坛 http://www.oilequipcn.net

不同量级、不同性质的地球电磁场的经、纬层次性，决定了介质（岩石、熔岩、水、空气）的层次性分布。电磁性质及电磁场力（结合力、粘性、重力）差异，是介质各向异性的根本原因。