一种确定震源中心的方法：逆时成像技术(二)——基于人工地震的检验

人工地震的激发时间和震源位置是已知的,因此,用人工地震观测资料检验地震定位技术是十分有效的技术途径.为了检验逆时成像技术的实用性,我们收集了10次人工地震的观测资料,5次气枪和5次化学爆破.气枪记录台网的孔径20 km左右,而化学爆破记录台网的孔径200 km左右.首先,通过测定值与真实值的比较,从已有速度模型中筛选出两种较好的模型,然后,利用筛选出的两种模型分别对10次事件定位,并通过测定值与真实值的比较以及测定值的不确定性分析挑选出最佳模型,与此同时确定出最佳定位结果.结果表明,在现有最佳速度模型情况下,气枪与化学爆炸的震中偏差均在500 m左右;气枪震源深度的偏差在100 m左右,而化学爆破震源深度的偏差在200 m左右;化学爆破的激发时间的偏差在0.06 s左右,而气枪的激发时间的偏差较大,约在0.4 s左右,这可能是由于局部水域的较低波速所致.由此可见,利用逆时成像技术能够在合理的准度和精度水平上确定发震时刻和震源位置,甚至包括震源深度.     

基于分组互相关成像条件的微震逆时成像定位方法

地面微地震记录的信噪比常常很低,微地震走时拾取困难,难以利用基于微震走时的方法进行震源定位,微震逆时成像作为有潜力的地面微震定位方法而成为研究热点.微震逆时成像的效果和效率与所使用的成像条件密切相关.本文通过对不同信噪比微地震记录的逆时成像实验,在分析现有的自相关和互相关成像条件优缺点的基础上,提出分组互相关成像条件,讨论了分组方式对成像结果的影响.结果表明:分组互相关成像兼顾了自相关和互相关成像的优势,避免了它们的缺点.通过采用合适的分组方式,可以在满足计算效率要求的情况下,获得空间分辨率很高的震源成像结果.分组互相关成像对低信噪比资料具有很强的适应性,是一种很有前景的地面微震定位方法.     

基于逆时成像的井中观测微地震定位精度分析

微地震定位是非常规和低渗透油气勘探开发和地下工程安全监测的关键环节,其准确性是实现油气储层实时刻画和工程灾害监测预警的重要基础.由于微地震信号具有能量弱、频率高、信噪比低的特点,微地震定位精度易受到采集观测系统布设位置的影响,尤其在井下受限空间与高温高压环境中.基于此,本文提出了一种基于逆时成像的井下微地震采集定位精度分析方法,能定量预测实际采集观测系统布设方案在水平和深度方向上的定位偏差和不确定性.区别于传统定位精度分析方法,该方法基于波形而非走时,适用于复杂非均匀介质,同时考虑了信噪比和震源机制对定位精度的影响.均匀和非均匀介质下的实例应用结果均表明,该方法能有效评价微地震采集方案的预期定位精度,进而反馈采集参数设计,从数据采集的源头改善复杂介质条件下的微地震定位效果.

     

一种地方与区域地震震源机制反演技术：广义极性振幅技术（一）——原理与数值实验

基于数十年来已有的研究进展,提出了一种地方和区域地震震源机制反演技术——广义极性振幅技术（GPAT）,并通过一系列数值实验检验了这种技术的可行性和抗干扰能力.首先,从地震波场概念出发,利用P波初动极性与广义震相振幅构建矢量,建立反演系统,并给出求解技术;然后,考虑影响反演结果的各种因素,包括台站布局、台站数目、随机噪声、震中位置误差、震源深度误差和速度模型误差,分别进行了单一因素影响测试;最后,同时考虑各种因素进行了综合测试.实验结果表明,GPAT是可行的,具有良好的抗干扰能力.需要强调的是,在众多影响因素中,速度模型误差对反演结果的影响最大.     

地面与井中观测条件下的微地震干涉逆时定位算法

勘探和开发非常规油气藏已经成为国际油气工业界的新热点.由于这类油藏具有低渗透率的特点,开采过程中往往需要多级压裂形成能够使烃类自由流动的裂隙.通过定位分析压裂过程中诱导的微地震震源能够帮助人们刻画裂缝属性(走向、密度等),评价压裂效果,分析断裂模式,推定震源机制等.微地震定位可以采用波动方程逆时聚焦方法实现.由于微地震数据信噪比低,加之速度模型不准确、稀疏观测等诸多因素使得定位的精度大打折扣.本文将波动方程逆时聚焦定位原理与干涉"成像"原理相结合,探讨多源微地震信号的干涉逆时定位算法,尤其扩展该算法到三维多分量地面、井中以及井地联合观测条件下.通过理论合成数据与实际射孔资料的数值试验,展示了该微地震定位算法的精度优势与抗噪特点,并指出波场聚焦微地震定位方法在实际应用中的制约因素与应对策略.     

基于Low rank近似的黏弹性介质衰减补偿微地震逆时定位与裂缝成像

真实地下介质具有黏弹性,地震波在传播过程中会发生耗散与频散.忽视黏弹性介质的吸收衰减效应,逆时延拓过程中地震波将会出现振幅减弱、相位失真等现象,无法准确定位震源真实位置,因此需要对黏弹性介质中传播的波场进行衰减补偿,并通过采用合适的成像算子对微地震震源进行定位与裂缝成像.本文基于耗散与频散解耦的分数阶黏弹性波动方程模拟...     

一种基于插值技术高精度计算稀疏网格地震定位中震源轨迹的方法

区域和全球地震定位越来越多地基于更接近实际的横向非均匀速度模型.速度模型主要来自于地震体波层析成像结果,分辨率不是很高.这样,模型宜于以稀疏网格剖分以减少计算时间和计算机内存需求.当剖分的模型单元较大时,基于射线追踪技术计算复杂介质地震定位中震源轨迹的方法——选取震源轨迹所经过单元节点（位于单元中心,称为震源轨迹节点）为轨迹参考点,利用最小走时树射线追踪方法计算绝对残差场中连接轨迹参考点的射线路径作为震源轨迹——计算结果误差较大,难以满足精定位需要.针对该问题,本文对其进行了改进：不将震源轨迹节点作为轨迹参考点,而是基于插值技术计算每个轨迹节点其法线点对（即该节点与其周围残差正负极性不同的相邻节点组成的点对中梯度绝对值最大的那对）间残差为零的点作为震源轨迹参考点.算例表明：和原方法相比,改进方法计算的震源轨迹更为精细,计算精度提高数十（线性插值）至数百倍（非线性插值）,而计算效率基本保持在同一数量级,使利用震源轨迹进行直观、快速和高精度的区域或全球地震事件定位成为可能;壳幔界面反射纵波（PmP）对震源的约束和直达纵波（Pg）相似;同一台站PmP-Pg波到时差约束的震源轨迹对震源深度有很好的约束.

     

一种地方与区域地震震源机制反演技术:广义极性振幅技术(二)——对实际震例的应用

为了检验广义极性振幅技术(GPAT)的实用性,我们利用GPAT反演确定了49次实际地震的震源机制、矩震级和震源深度.为了检验GPAT对地方地震、区域地震以及远震的实用性,我们选用了震级范围约为ML0.2~MS7.0之间的地震与震中距范围约在5~8000km之间的观测资料.对反演结果的分析表明,利用GPAT获取的震源机制结果在合理误差范围内是正确的,利用GPAT获取的矩震级结果是可靠的,而利用GPAT获取的震源深度总体上似乎比常规定位深度深约0.6km.总体而言,GPAT在震源机制、矩震级和震源深度的反演方面表现出良好的实用性.     

一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法

震源定位是微地震监测技术要解决的主要问题.目前,井下微地震监测多采用走时拟合法计算震源位置.常规方法受到环境噪声、初至拾取误差、速度模型误差等因素的影响,定位结果存在一定误差.为了提高定位精度,本文提出了一种改进的基于网格搜索的微地震震源定位方法.本文方法根据P波的偏振特征参数计算概率密度函数求取震源方位角,并采用改进的目标函数和搜索算法计算震源的径向距离和深度.模型数据和实际资料的处理结果表明,本文方法具有较强的抗噪性,计算得到的震源方位角更加接近真实值;与常规目标函数相比,本文方法采用的目标函数具有更好的收敛性,其定位结果受初至拾取误差和速度模型误差的影响更小;本文提出的搜索算法能够消除由于错误拾取造成的观测到时中的异常值对定位结果的影响.

     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(2)——汶川地震地表变形特征与褶皱逆断层古地震识别

汶川MS8.0地震是近代少有的大陆褶皱逆断层型巨大地震,其地表破裂带是研究和解剖褶皱逆断层地表同震变形样式,并以此探讨古地震遗迹的不可多得的现实案例。在整理和分析汶川地震地表破裂带地质地貌调查资料的基础上,选择可能仅记录1次事件的平通、邓家(北川-映秀断裂)和九龙(江油-灌县断裂)等地为例,分析同震变形的特点和类型,并结合映秀、桂溪等地的古地震研究成果,讨论褶皱逆断层型古地震识别的技术要点。结果显示:地表变形主要包括逆断层直接位错、折曲位错变形和弯曲褶皱变形等类型;崩积楔、断层与地层切盖关系是分析断错地表型古地震事件的可行依据,而折曲位错变形型和弯曲褶皱变形型古地震识别则强调在上盘是否存在侵蚀不整合面,下盘是否存在生长地层,以及标志地层在断层两盘位差的突然增减;断层陡坎高度的倍数关系在一定程度上与古地震次数相关,但不能简单地用同震位移量除以陡坎高度的方法确定古地震期次;对于低角度逆断层的古地震识别,薄长状崩积楔、断层与堆积地层的切错关系和不同标志地层在断层两侧的累积位差的突变是重要的标志。识别古地震应因地制宜、思考多种因素的影响、用多种证据相互印证。     

日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告(三)——震源过程、海底地形变、陆地地形变 根据地震波形看到的2011年东北地方太平洋近海地震的震源过程

<正>引言2011年3月11日发生的东北地方太平洋近海MW9.0地震是日本观测史上最大的地震。包括我自己在内,大部分人大概都会认为,东北地方不会发生M9的地震,或者至少在自己活着的时候不会发生。但是,实     

激光雷达(LiDAR):获取高精度古地震探槽信息的一种新技术

激光雷达技术是近几十年新发展起来的一种测量技术,已被广泛应用于工程测量、文物保护及地形测量等方面,近几年来活动构造的研究中也已逐步引入。作为活动构造研究的最基础的古地震研究一直还采用传统的地质素描技术进行探槽信息获取,数码照相技术的引入虽然解决了一些问题,但由于照相技术本身的限制,很难克服获取信息的变形和扭曲。激光雷达扫描系统的高信息量、高精度、便捷、安全和易操作等性能,为古地震研究开辟了获取数据信息的新手段和新技术。     

2009年4月6日意大利拉奎拉(L′Aquila) MW6.3地震的破裂过程——视震源时间函数方法与直接波形反演方法比较

通过对视震源时间函数方法和直接波形反演方法在意大利拉奎拉（L′Aquila）M_W6.3地震破裂过程反演中的应用,分析比较了两种方法的特点.视震源时间函数结果表明,这次地震的破裂过程由两次子事件组成,其中第二次子事件的多普勒效应显著,表明破裂主要朝震中的东南方向传播.分别采用视震源时间函数方法和滑动角固定以及滑动角可变的直接波形反演方法对拉奎拉地震时空破裂过程进行反演所得到的结果一致表明：断层面上有两块滑动量集中的区域,分别位于震源处和沿走向（132°）方向距震源5~10 km处,最大滑动量分别约为1.2 m和1.0 m.破裂持续时间约为9.5 s.最大滑动速率达0.6~0.7 m/s,快速的破裂和上盘-下盘效应导致了拉奎拉城的严重破坏.     

一种针对目的层均匀成像的自动加密炮点方法(英文)

地震成像质量是储层预测的关键,提高成像质量的方法很多,有些依靠先进的处理手段,有些通过改变野外采集方式,而在采集中的很多方法是依靠炮点数目的增加,同时又不考虑目的层能量均匀性,是近似盲目的加炮方式,这增加了采集成本。本文提出一种全新的方法,该方法通过加密炮点方式,从而确保目的层阴影区的能量最大程度提高,为了验证方法的有效性,设计了一个二维和三维模型,利用正演、加炮和深度偏移等手段获取深度偏移剖面,模型结果表明,该方法优于以往整体加密的方法,选择的是最合适和最经济的炮点数进行加密,不但经济高效,而且大大地提高了目的层成像质量。     

中国大陆古地震研究的关键技术与案例解析(4)——古地震定年技术的样品采集和事件年代分析

古地震资料要在地震中长期预报和地震危险性评估中发挥更重要的作用,关键在于减小古地震研究中的不确定性,古地震发生年代的确定是最大限度减小不确定性的关键因素之一。要得到尽可能接近真实的古地震事件年代,除正确地选择测年方法外,正确的采样方法和事件年代确定技术尤为关键。在几种主要测年技术中,优先采集碳十四(14C)测年样品、释光样品采集搬运过程有充分"退火"条件的物质、铍十(10Be)样品应采集各种干扰因素较少的样品、依据构造运动属性选择适宜的采样位置、用序列样品限制事件年代等,是正确采集测定事件年代样品的技术要点;用地层年代限制的事件发生年代宜用区间值、有多个可信样品年龄值时应用年轻样品的年代数据,是确定单一地点事件发生年代的基本原则;而包括逐次限定法、Z统计法、年龄分布曲线重叠法、事件窗法、年龄分布曲线权重重叠法在内的时间对比法,以及空间对比法是断层或断层段多个测年地点事件年代估计的主要分析方法。     

地震与太阳、月亮位置的关系(一)——强震孕育区广义前震序列的某些时间特征ns 100% secuda

考查了强震孕育区在主震前一段时间内，广义前震序列地震的发震时刻与太阳和月亮地方时角的关系．其群体特征表明，某一震级以上地震的发震时间受到太阳和月亮地方时角的调制性影响，统计结果表明两者之间的相关性很强，具有一定的物理意义．同时分析了太阳和月亮对发震时间作用之间的差异，从抑震性角度讨论了可能的作用机制．