A Finite-difference Modeling of Love Channel Waves in Transversely Isotropic Medium

유한차분식을 이용한 Transverse 이방성(異方性) 매질내 Love채널파동 연구

The present paper deals with numerical modeling of Love channel waves in transversely isotropic elastic medium. First, an explicit finite-difference scheme of second order approximation is formulated with the wave equation of SH particle displacement in transversely isotropic medium. Since it is a heterogeneous formulation, it should enable efficient modeling of complex model structures without additional treatment of the internal boundary matching. With a model of isotropic coal seam embedded in high velocity host rock, seismograms are synthesized and tutn out to be essentially identical with published ones of Korn and $St{\ddot{o}}ckl$. Next, anisotropic coal seams are investigated. It is found that the horizontal velocity of the seam appears to play a major role of determining the group velocity of Love channel waves. The group velocity increases with the increase of the horizontal velocity or vice versa. However, further study will be needed to exploit fully Love channel waves for the determination of lithology, stratification, fracture in sedimentary rocks, for instance, for hydrocarbon exploration and development.

이 논문은 transverse 이방성(異方性) 매질내 Love 채널파동 수치해석에 관한 연구를 요약한 것이다. 먼저, 이를 위하여 상기한 매질내 SH파동방정식으로부터 2차 근사 양(陽)유한차분식을 유도하였다. 이 유한차분식은 매 격자점마다 상이한 물성을 정해줄 수 있기 때문에, 복잡한 모델구조를 추가로, 내부 경계조건 처리를 함이 없이, 매우 효율적으로 해석할 수 있을 것이다. 등방성(等方性) 석탄층에 대한 해석결과, 본 연구에서 작성한 탄성파기록이 기존의 Korn and $St{\ddot{o}}ckl$의 것과 본질적으로 동일함을 확인하였다. 다음, 이방성(異方性) 석탄층에 대한 해석에서는, Love 채널파동의 군(群)속도가 석탄층의 수평방향 속도의 증감에 따라 증감됨을 알 수 있었다. 그러나 현재의 연구단계에선, Love 채널파동을 이용하여 저(低) 속도층의 조성(組成), 층서(層序), 균열등에 관한 정보를 이끌어 낼 수는 없었다. 이러한 정보는 석유탐사 및 개발의 측면에서 중요하기 때문에, 앞으로 이와 관련된 채널파동 연구가 기대된다.