孔隙介质中地震波和电磁波的耦合研究

震电勘探由于能同时反映介质弹性参数和电性参数的变化而在油气勘探中具有潜在的优势和应用前景，而动电效应则是有助于加深对地震电磁现象认识的一种有潜力的物理机制。但对孔隙介质中震电波场认识比较有限的现状直接制约了震电勘探和地震电磁机理研究的进一步发展。本项目通过将基于矢量分解的具有高效、高适用性的理论地震图算法拓展至水平层状孔隙介质中的震电模型，开发孔隙介质中耦合震电波场的新的数值计算方法和计算程序，基于互易性检验及部分数值模型的对比分析来检验其可靠性，在收集已有震电观测资料和开展部分野外观测采集震电资料的基础上，开展数值模拟和观测资料的对比分析，尝试为震电观测资料提供合理的解释依据，进而通过数值模拟来研究孔隙介质中地震波和电磁波的耦合作用，探索震电波场的主要特征。该研究不仅可为震电勘探在油气勘探中的应用奠定基础并提供理论指导依据，而且对于促进地震电磁信号物理机理研究具有重要的科学意义。

动电效应是有助于加深对地震电磁现象认识的一种有潜力的物理机制，但对孔隙介质中震电波场认识比较有限的现状直接制约了地震电磁机理研究的进一步发展。本项目通过将基于矢量分解的具有高效、高适用性的理论地震图算法拓展至水平层状孔隙介质中的震电模型，推导了相应的数学表达式，通过代数变换技巧以及在层状模型中引入含源虚拟无限薄层等方式解决了数值计算中存在的高频波或源导致的不稳定问题，开发并实现了一种计算点源破裂模型震电波场的数值计算新方法和相应的计算程序，并基于互易性检验及部分数值模型的对比分析检验了该计算方法和程序的可靠性；在此基础上，借鉴理论地震学中的点源叠加方法，将点源破裂模型的算法拓展至有限断层破裂模型，并通过相应的数值模拟计算，研究了孔隙介质中地震波和电磁波的耦合作用，探讨了不同模型参数（结构、介质物性、源）条件下震电波场的特征；最后，结合收集到的汶川地震余震的同震电磁观测资料，开展了具体震例的研究，定量分析了记录到的电磁信号与地震信号之间的相关性，尝试结合数值模拟结果进行相关性分析。该研究有助于加深对地震电磁信号的认识和理解，并提供了一条研究地震电磁信号物理机理的新途径。