Research on the cross of the dispersion curves of Rayleigh waves and multi-modes coupling phenomenon
Rayleigh波频散曲线“交叉”及多模式耦合作用研究

Rayleigh波可以用来反演近地表结构，在工程物探、石油物探、地球内部结构探测中均有重要意义.数值计算得到的含低速层的层状介质对应的Rayleigh波频散曲线会出现看似“交叉”的现象，但是对于这种现象目前还没有进行系统的研究.事实上可以验证，有些看似交叉的频散曲线实际上不相交.改变低速层的厚度和横波速度发现低速层越明显（即低速层速度越低或层厚越厚）频散曲线越不容易相交.凡友华等在2007年提出频散曲线对应着四种基本模式，在频散曲线发生“交叉”现象的区域实际上存在两个以上模式的频散曲线.本文主要研究了存在R模和S2模的区域内频散曲线的“交叉”现象.首先利用竖直本征振动曲线研究R模和S2模Rayleigh 波的振动特点，发现R模对应的本征振动主要集中在地表，随着深度变化能量快速衰减，S2模对应的本征振动主要集中在第2层.研究“交叉点”附近频散点对应的本征振动曲线发现这一区域有些Rayleigh波同时具有R模和S2模的振动特点，对应着一种耦合模式.通过对实例的研究发现，在“交叉点”附近，若两条频散曲线不发生交叉，则每条曲线对应的模式会发生R模和S2模之间经由耦合模式的转变，本文称这种现象为两种模式发生耦合；若两条频散曲线相交，则同一条频散曲线上的Rayleigh波模式几乎相同，只是在离交点很近的区域会存在一些耦合模式，本文称此时两种模式不发生耦合.本文研究结果主要供Rayleigh波对低速层结构的反演研究参考.