1810 / 2019-08-29 17:22:09

基于密集台阵的小震检测和定位

8、地球和空间物理 > 专题1：勘探地球物理

地震密集台阵观测已成为研究地下结构的重要观测手段之一。通过对密集台阵接收到的小震、微震信号进行检测和定位，能够为断裂带的三维几何结构、物理性质、应力状态、甚至地震孕育及演化过程的研究提供帮助。同时，密集台阵观测也是水力压裂实时微地震监测的主要手段，对于页岩气等非常规油气资源的勘探开发十分重要。密集台阵观测数据相对于宽频带等稀疏采集的数据而言，台站间距相对较小，台站数量多，数据的主要特征是数据量大、信噪比相对较低。因此，密集台阵观测面临的主要困难是：在低信噪比数据情况下，对于大量连续数据记录到的小地震、微地震如何进行有效地检测和精确定位。
叠加是提高数据信噪比的最有效方法，对于叠加类定位方法而言，震源辐射花样校正是需要解决的关键问题之一。我们以波动方程为基础，提出了三种有效的解决方案。基于波动方程的逆时不变性反传P波和S波，通过引入波场维纳分布进行波场干涉来解决震源辐射花样问题，提出了一种震源逆时成像空间干涉定位方法；利用波动方程的积分近似解，结合空间维纳干涉成像，提出了一种走时逆时叠加空间干涉定位方法；通过数据域最小二乘拟合校正事件的波形极性问题，提出了一种数据域二次曲线极性拟合叠加定位方法。模型数据和实际数据的测试证明了方法的有效性。
我们提出的三种基于密集台阵的小震、微震检测和定位方法都不需要通过反演震源机制来解决辐射花样校正问题，为实现地震和微地震实时定位提供了可能，同时能改进台阵完备性震级下限，结合模板匹配方法提取更多的地震信息。但需要指出的是，密集台阵的观测系统及地下结构会对定位结果产生一定影响。对于台站分布规则的数据，适合采用更高效的数据域二次曲线极性拟合叠加定位方法；对于台站分布不规则但速度结构简单的情况，更适合采用走时逆时叠加空间干涉定位；而对于台站分布不规则速度结构复杂的情况，需要采用震源逆时成像空间干涉定位。