P波地震衰减的声子晶体效应

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1、第47卷第4期吉林大学学报(理学版)Vo1．47No．42009年7月JournalofJilinUniversity(ScienceEdition)Judy2009P波地震衰减的声子晶体效应宋若龙，王天会，王克协，韩炜(1．吉林大学物理学院，长春130021；2．吉林大学珠海学院，广东珠海519041)摘要：研究储层中周期性复合介质的声带隙效应，给出一种地震波衰减机制．将周期分层孔隙介质模型看作一维声子晶体，采用改进的反射透射系数矩阵方法研究平面P波在其中传播时的声带隙现象．结果表明，当两种介质特征纵波速度不同时，在满足晶格厚度为平均纵波半波长整数倍的频率处，出现了一系列阻带，且

2、低频阻带的宽度和衰减正比于该速度差异．不相溶流体的混合饱和与孔隙度的变化与颗粒和骨架参数的变化相比，其低频阻带具有更大的带宽和衰减．当晶格厚度为几米至几十米时，低频阻带处于地震频率范围内．关键词：地震波衰减；声子晶体；声带隙；反射透射矩阵方法中图分类号：0422文献标识码：A文章编号：1671-5489(2009)04-0805-06P．WaveSeismicAttenuationDuetoPhononicEfectsSONGRuoTlong，WANGTian—hui，WANGKe—xie，HANWei(1．CollegeofPhysics，JilinUniversity，Chan

3、gchun130021，China；2．CollegeofZhuhai，JilinUniversity，Zhuhai519041，GuangdongPr~ince，China)Abstract：Thispaperdealswiththeacousticbandgapsinperiodiccompositematerials，andgivesoutanewattenuationmechanism．Usingthemodifiedreflectionandtransmissionmatricesmethod，weconsideredtheperiodicallystratifiedpo

4、rousmediaas1Dphononiccrystal，investigatedthebandgappropertiesofplaneP—wavespropagation．ItisshownthatthereisaseriesofstopbandswhenthecharacteristicP—wavevelocitiesofthetwomediaaredifferentandthestopbandfrequenciessatisfythatlatticethicknessisintegermultiplesofaverageP—wavehalf-wavelength．Theban

5、dwidthandattenuationofthelow-frequencystopbandcorrespondtothedifferenceofvelocity．Andwiththesamevelocitydifference，theyaremuchgreaterwhenthedifferenceiscausedbyporosityvariationsandpartialsaturation，comparedwithgrain—andframe—parametervariations．Whenthelatticethicknessisinthemagnitudeofmeterso

6、rdecadesmeters，thelow—frequencystopbandiswithintheseismicbandoffrequencies．Keywords：seismicattenuation；phononiccrystal；acousticbandgap；reflectionandtransmissionmatricesmethod储层岩石的力学特征理论上可以从地震波的走时和幅度等信息中得到，但地震波频率范围纵波衰减远大于Biot理论的预测，为了解释储层中低频声波衰减特征，研究人员引入非Biot衰减机制，如Mavko等人]提出喷射流机制，但该机制不能完全描述地震频率下

7、的衰减；White提出了局部含气饱收稿日期：2oo8-09一l1．作者简介：宋若龙(1982～)，男，汉族，博士，讲师，从事声波测井理论与应用的研究，E-mail：songrl@jh．edu．cn．通讯作者：韩炜(1968一)，男，汉族，博士，教授，博士生导师，从事非传统能源与环保技术的研究，E—mail：whan@jlu．edu．ca．基金项目：国家自然科学基金(批准号：10534040；40674059)．吉林大学学报(理学版)第47卷和模型；Dutta等人H给出