非均勻介質(zhì)中多重反射波動傳播特征數(shù)值模擬及意義

趙志新 徐紀人

（中國地質(zhì)科學院地質(zhì)研究所，北京 100037）

地震波動數(shù)值模擬方法研究非平勻介質(zhì)中地震波傳波問題不僅是十分重要的理論課題，而且應用也極為廣泛。

本文用錯格實數(shù)傅立葉變換微分(SGRFFTD)擬譜法的數(shù)值模擬求解波動方程，分析了地震波在沖積扇，盆地域中等多種不平勻地震構(gòu)造體的地球表層區(qū)域的傳播過程和地面運動分布。該方法的運算速度比錯格復數(shù)傅里葉變換微分法快1/3。而且在整個錯格實數(shù)傅里葉變換微分法運算過程中保留了奈奎斯特譜分量.使得新方法比普通分格的實數(shù)傅里葉變換微分法快精度高，穩(wěn)定性好，以新方法與De-hoop解析法在求解無限半空時地震波動問題中進行比較表明，新數(shù)值解法的精度是令人滿意的。研究結(jié)果表明：

（1）當入射波S1，在地球表面與土層底部形成多重反射。 由于每次上下反射波的反射與入射面的角度不盡相同，S1在不同地方振幅，頻率不同。而且由S1的衍生的反射波S2，S3……的振幅不斷發(fā)生變化，S2，S3在不同地方振幅、頻率不同，隨地而異。

（2）多重震蕩反射；例子中的多次反射多達5次。多次反射波S2，S3與S5的周期(p)一般要比初至波S1的周期大。因此在同速介質(zhì)體中，反射波的波長也要長些。有些地方反射波的振幅比入射波振幅大。

（3）空時各處遭受到反射次數(shù)的多少，反射傳播特征與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

這些特征對于識別多重反射波有積極意義。多次反射波的頻率和振幅變化，在強地面運動地震學研究中，對于研究不同頻率的波與不同建筑物造成不同破壞之時的關(guān)系、研究吸收介質(zhì)特征都有著積極的作用。再者不同譜特征將會應用于勘探地球物中識別多重反射波。特別是對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擾這一前沿學科研究有良好的應用前景。

波的多重干涉與地下結(jié)構(gòu)有關(guān)。詳細調(diào)查，分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)對于用地面運動數(shù)值模擬研究，對于地震波傳播和抗震研究都是十分重要的。