地球背景噪声干涉应用研究的新进展

对地震台记录到的长时间的地球背景噪声进行互相关处理,得到的互相关函数可以近似地表征这两个台站之间的格林函数,这种数据处理方法被称为背景噪声干涉.近年来,背景噪声干涉研究在理论和实践上都有了长足进展,并被广泛用于地下波速结构及其演化规律的研究.本文首先简单介绍了背景噪声干涉研究的概念和理论依据,进而重点介绍了针对噪声源性质、互相关函数的波形到时和振幅特性的应用研究.通过对这三个方面研究的回顾,分析总结了该研究领域的新进展及需要解决的问题,并对背景噪声干涉研究的新特点进行了分析和展望.     

单轴加载条件下瑞利波偏振和不同震相波速对应力敏感性的实验研究

岩石应力状态的改变会使接收到的波形发生变化,这是利用弹性波检测介质性质和应力变化的基础.研究对应力敏感的弹性波参数及其分析方法对于发展介质应力监测技术具有重要意义.本文在实验室内以长方体花岗岩为样本,在不同的单轴压力下重复激发超声波且用三分量的传感器接收,利用记录的全波形信息研究了不同震相的到时、Rayleigh波偏振与岩石应力状态变化的关系.结果表明:①不同震相的波速对应力变化的敏感性为10-8/Pa数量级,且敏感程度从大到小依次为:Rayleigh波＞S波＞P波.②随着应力的增大,Rayleigh波偏振变强,但其敏感性随应力增大而变小,这反映出了介质性质的非线性变化特性.③应力较小时,Rayleigh波偏振对应力的敏感性比波速大数倍.     

利用高采样率数采实现地震波速变化高精度测量

介质物理性质与应力状态的改变是导致地震波速变化的主要因素,通过高精度波速变化测量可推测地下介质发生的变化.然而,高精度波速变化测量对测量仪器提出了较高要求,波速变化的测量精度常常受到仪器的采样率、信噪比以及时间触发精度的影响.为实现高精度测量,设计一套由大功率稀土超磁致可重复震源和高采样率通用数采组成的观测系统,通过叠...     

非调制大容量气枪信号处理中反褶积方法的对比研究

利用云南宾川主动源资料,对比分析了阻尼系数法、水准法、最小二乘法、时间域迭代法以及维纳法去除气枪信号震源响应的效果。结果表明:①在参数选择正确时,以上方法得到的波形差异不大。其中阻尼系数法、水准法参数选取难度最大,最小二乘法虽然能够自动找到最优解,但步长设置过小时,计算效率低,步长设置过大时,易出现假极值点。时间域迭代法及维纳法的参数对结果的影响相对较小。②对于高信噪比叠加信号,时间域迭代法得到的信号信噪比最高,计算时间对比其他方法增加不大,是一种较好的反褶积方法。对于单枪低信噪比信号,当只需要到时信息时,可使用时间域迭代法,但需波形信息时,从波形的可信度及计算效率上考虑,维纳法是更加折中的方法。     

高孔隙岩石局部化变形研究新进展

“压实带”是高孔隙岩石在脆-延性转换阶段发生的一种局部化变形现象．“压实带”的发现改变了关于局部化变形发生方向的传统观念．“压实带”对于理解地壳运动和变形的重要性以及在材料和石油工业等方面的潜在应用,使得它成为岩石物理学和地质学的研究热点之一．本文围绕“压实带”,从实验研究、连续介质理论分析和数值模拟三个方面详细介绍了高孔隙岩石局部化变形的研究进展．     

大容量气枪震源子波激发特性分析

大容量气枪水库激发作为陆地震源的可行性与有效性已经得到成功验证.为进一步提高气枪震源激发效果,本文通过水库气枪激发试验对单枪容量为2000 in³的气枪震源激发子波特征及规律进行了研究.依据近场水听器和远场短周期地震仪记录数据,分析气枪震源沉放深度、工作压力等不同激发条件对压力脉冲和气泡脉冲的影响.有助于人们根据不同尺度地下结构探测对震源激发信号的要求,调整气枪激发参数和激发环境,获得最佳激发效果.试验结果表明：（1）沉放深度对压力脉冲波形影响较小,其优势频率不随沉放深度而改变;（2）随着沉放深度从5 m增加到11 m,气泡脉冲的优势频率由5 Hz增加至7 Hz,其最大振幅亦近线性递增;（3）工作压力越大,激发压力脉冲能量越强,而对气泡脉冲的影响主要体现在主频降低.适合远距离深穿透地下结构探测的低频信号主要来自大容量气枪所激发气泡的反复振荡,由于气枪振荡过程非常复杂,本文通过较为简洁的数学和物理模型进行了解释.     

由精密控制人工震源观测到的绵竹5.6级地震前后波速变化

地震危险区断层的应力状态变化及其精确测量一直是地球物理学关注的热点问题之一,主动震源探测技术的发展为解决上述问题带来了可能.汶川大地震后,结合汶川地震断裂带科学钻探,在四川省绵竹市九龙镇--跨越龙门山断裂带前山断裂,利用10 t精密控制人工震源进行了连续监测试验,在试验观测期间的2009年6月30日凌晨2时3分,当地发生了M_s5.6级地震,地震前后观测数据的对比分析表明,该地震发生前后,穿过断裂带的直达S波走时发生了时延为5~9 ms的微弱变化,射线路径上的平均波速相对下降了约0.3%,该时延主要是由地震同震效应引起的断裂带内应力调整和物性变化造成的.所使用的精密控制人工震源性能稳定,适于开展断层监测.这一结果对于发展断裂带主动震源动态监测技术具有重要意义.     

岩石非均匀性对超声衰减的影响及其修正

在充分考虑了岩石的非均匀性引起的Rayleigh散射对衰减测量值的影响后，通过有关理论和计算，将岩石的本征衰减和散射加以区分，对原先以均匀介质为基本假定的频谱比法进行了修正，改进后的频谱比法可在较宽的频率范围内进行Q值计算，避免了传统频谱比法在不同频段上得出不同的Q值的不确定性问题，同时，我们还引进并改进了频率移动法，我们将传统和改进的频谱比法，以及频率移动法应用于同一套实验数据，计算结果符合较好。     

编码震源提高地震探测能力的野外实验研究

地球深部结构研究是地震预报和地球动力学研究的基础，传统人工地震受到探测深度、分辨率或震源能量的环保限制，探索利用小能量震源进行深部高分辨率探测技术具有重要意义.本文借鉴雷达探测中的编码原理，开展了震源编码探测实验，利用人工震源向地下发送具有独特特征的随机编码序列脉冲，作为一次等效激发，利用准确记录的编码震源的源函数与地震连续观测的互相关进行“解码”分析，获取地下信息，形成编码地震探测技术.实验表明编码地震能够大幅度提高地震探测能力，利用小能量震源获得远距离的探测和高分辨率，是一种具有重要发展前景的人工探测技术.     

重复地震及其在人工探测中的潜在应用

本文研究了地球物理学家在重复地震（Doublet）研究方面取得的主要进展。针对天然重复地震数量少，区域分布有限，观测被动等问题，本文通过野外实验研究了人工震源信号的可重复性。由于人工震源位置已知，可随时主动激发，提出以此构建精确的人工重复地震，对于提高重复地震方法的可靠性与可行性具有重要意义，为进一步利用人工重复地震进行大尺度的地震探测奠定了基础。