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利用绿色、环保的人工震源，主动向地下发射地震波，构建地震雷达，实现大范围的地下探测，是地球科学的一个前沿课题.最早，探测地球内部利用的是天然地震产生的地震波，这是因为天然地震释放的能量大，一次天然地震释放的能量相当于万吨级炸药.几千公里远处仍可以接收到信噪比大于1的地震波信号，但天然地震发生频度低和震源位置定位精度低限制了利用天然地震进行地下探测的精度；后来，利用人工源的地震勘探得到迅速的发展，探测精度明显提高，但受到人工源能量的限制，探测的空间尺度有限；今天，以小当量激发实现大尺度探测是发展地震雷达的一个关键问题，是将地震波理论和现代信息科学相结合的一个新的领域.发展人工震源的编码和接收信号的解码等理论和技术，可以从电磁波雷达在过去半个世纪所经过的道路得到许多借鉴和启发.可以预期，地震雷达的发展将会对观测地震学带来全面的影响. 相似文献
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为了研究二氧化碳物理相变技术应用于新型震源研发的可行性，在地下成层性较好的某煤田地震测区，开展了利用二氧化碳相变技术激发地震波的野外人工震源激发-接收实验．并与传统炸药震源进行了对比．地震数据利用Aries2.66型垂直分量反射地震仪和PDS-2型三分量地震仪接收．根据实测地震数据，从野外地震记录震相识别，初至波传播距离分析，震源近场地震信号时频分析，CO_2相变激发震源子波提取和基于CO_2震源子波的地震初至波波形反演实验等多个方面，进行了关于CO_2相变激发技术能否产生地震波信号以及能否将其应用于新型震源研发的可行性研究．研究结果表明CO_2物理相变膨胀能够产生能量集中的地震波信号；在实验区地质条件和激发参量下地震记录中初至波的可识别的传播距离约为1km；震源近场地震信号的主频集中在8～13Hz；利用震源近场数据提取了CO_2震源子波；通过地震初至波波形反演实验认为这种震源子波能够应用于波形反演等方面的研究．因为CO_2相变激发具有绿色、环保、安全等方面的优点，若能进一步在激发能量、激发—延迟时间一致性等方面加以改进，该技术有望在城市隐伏活动断层探测、城市地下空间探测、煤矿高瓦斯环境人工地震勘探等领域发挥重要的作用． 相似文献
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《中国科学:地球科学》2017,(10)
利用人工震源主动向地下发射地震波可以实现地下结构的高精度探测.合适的震源是进行主动源探测的关键.为研究大陆地壳结构及其变化,我们从爆破、电火花、落锤、偏心振动源、重载列车行驶产生的震动、变频汽车震源(Vibroseis)、水体中气体激发等多种震源中,遴选出水体中气体激发的人工震源(以下简称气枪)作为研究大陆地壳结构的震源.这种气枪震源具有绿色、环保、安全、高效等优点,是进行大陆地壳结构探测的新型人工震源.近年来,利用气枪震源分别在云南宾川、新疆呼图壁和甘肃张掖建成了3个固定式地震信号发射台,并开展了连续数年的监测.我们发现了气枪震源产生地震波信号高度重复的特点,利用这种特点,新疆人工水体中激发的地震波,在5000次叠加之后信号则可以追踪到近1300km,可探测面积为600万km~2,深达60km的地下结构.如果把这种人工主动震源看成是一盏照亮地下结构的明灯的话,在中国大陆,建立10个激发地震波的发射台,可以对中国大陆960万km~2的国土进行长时间连续的全覆盖探查,实现"天上有北斗,地下有明灯". 相似文献
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我国每天有数千趟高铁列车运行在两万多公里的高铁线路上,不但会引起高铁路基的振动,还会激发出地震波.地震检波器所接收到的数据中不仅包含窄带分立谱特性的高铁震源地震信号,还包含宽频带特性的背景信号.如何实现从检波器所接收到的高铁震源地震数据中分离出高铁震源地震信号和宽频带背景信号是准确利用该类信号的关键.考虑到高铁震源地震信号与宽频带信号在频率域明显的形态特征差异,本文首次将形态成分分析这种信号分离手段引入到高铁震源地震信号处理中,实现高铁震源地震信号的稀疏化建模并进而实现从接收数据中分离出高铁震源地震信号以及宽频带背景信号.对北京大学在中国南方某高铁沿线采集到的大量高铁震源地震数据进行处理,结果表明:采用形态成分分析并结合分块坐标松弛算法,能够实现实际采集高铁震源地震数据中的高铁震源地震信号和宽频带信号的分离. 相似文献
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《地震研究》2017,(4)
气枪震源在大陆浅部探测中的应用日益广泛。首先描述了大容量气枪震源在陆地水体内的激发特征,分析了其由海洋转入陆内水体激发实现的激发模式、激发环境和探测方法的转变;然后介绍了气枪震源在探测大陆浅部速度结构及监测弹性波速随时间变化当中的应用;最后简述了气枪震源在地震学研究中的潜在应用及面临的挑战。实践证明,陆地水体内激发的气枪震源是一种绿色、环保、高效的人工重复震源,其激发的信号可用于区域尺度的地壳结构成像,在一定程度上可替代传统炸药震源。同时,其激发的高度重复的信号可用于弹性波速随时间变化的监测,测量精度可达到10~(-4)。气枪震源是一种新型的、发展中的震源,仍需要对其震源特性和信号处理技术开展深入的研究以拓展其在地震学研究中的应用。 相似文献
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地震的孕育和发生除了与区域背景构造应力的增长变动有关,也是震源区应力增长及破裂发展的结果.因此地震观测资料必然携带有震源区应力应变增长及破裂发展的信息.随着数字地震观测台网的普及和数字地震仪性能的提高,用地震观测资料进行震源区应力变化和破裂过程的研究已成为国际地震学界的研究热点.本文综述了岩石静态应力状态的变化对地震波传播与衰减的影响,及其对地震孕育和激发的作用;主要介绍了利用地震观测资料预测震源区应力变化的主要研究方法和目前的进展;讨论了该研究领域未来的发展前景,作为进一步研究的基础. 相似文献
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利用人工重复震源进行地下介质结构及其变化研究的探索和进展??? 总被引：11，自引：10，他引：1
在自然和人为活动的作用下,地球内部的介质会产生变化。通过分析来自重复地震、背景噪音和重复性人工震源等的地震波,研究地球介质的变化是近年来地震学研究的一个热点方向,这些研究为人类认识地震、火山等灾害的物理过程提供了重要的手段。本文介绍了过去10余年中我们在利用人工震源（尤其是大容量气枪震源）探究地下介质结构及其变化方面的研究进展,以期为今后类似的研究提供参考。本文首先介绍了不同类型震源性能的探索、数据处理方法等方面的研究进展和主要认识,最后也给出了关于下一步人工震源研究方向的思考。 相似文献
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大容量气枪震源主动探测技术系统及试验研究 总被引：21，自引：8，他引：13
针对地下介质动态变化监测研究中的信噪比、震源可重复性和波速精确测量等关键问题,利用大容量气枪震源,构建了一套高性能的主动探测技术系统,该系统包括气枪震源激发和信号接收,并在河北、云南和新疆等地的内陆水库和人工水体等不同激发环境,开展了探索性试验研究。试验结果表明:①气枪震源激发频率低,能量强,具有高度的可重复性、可通过叠加提高信噪比、探测距离大、绿色环保等特征,是一种理想的低频震源;②该探测技术系统操作简单,易控制,自动化程度高,探测精度高,能观测到固体潮引起的连续变化,可应用于区域尺度地下介质动态变化监测和开展4D 地震学研究;③气枪震源激发产生的信号震相丰富,有较强的S波,为研究地壳介质特性、应力分布及其动态变化等提供了新的技术路线。 相似文献
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利用大容量气枪震源在陆上水库进行地震波激发试验，研究陆上水库环境下激发气枪震源所产生的地震波特征及传播距离. 试验结果表明，大容量气枪震源是具有丰富的10 Hz以下低频信号的低频震源，其激发的地震波具有传播距离远，穿透深度深的特点. 在185 km长的测线上均记录到了气枪信号，成功检测到Pg，Pc，P2，PmP和Pn等多组震相，并在此基础上对地下深地壳结构进行了一维速度结构正演，讨论了该区域壳幔过渡带的低速结构. 气枪震源还具有一般炸药震源不具有的特征，如长期定点重复激发和有效转换S波的优点，是陆上进行长炮检距深穿透地下结构研究的一种优良人工震源. 相似文献
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被动源面波和体波成像在内蒙古浅覆盖区勘探应用 总被引：1，自引：0，他引：1
地震勘探具有勘探深度和分辨率的优势,在矿产勘探中多被采用.但主动源反射地震具有成本高、在矿区采集困难等难题,限制了其广泛应用.无需主动源激发、利用天然噪声的被动源地震应用于勘探,可成为其低成本替代选项.本文在内蒙古浅覆盖区矿区进行了被动源勘探试验,采用相关计算获得拟炮集记录,并基于频率域信噪比计算,在生成拟炮集前实现了面波和体波甄选,分离了面波和体波.应用面波反演的横波速剖面识别了覆盖层厚度.体波数据经反射波常规处理,获得了成像剖面.经与主动源反射剖面对比,主要结构的反射特征呈现了良好的一致性.本文试验验证了被动源勘探在内蒙浅覆盖区具有良好应用前景,为低成本的面积性勘探实施提供了新的选择. 相似文献
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随着地震物理模拟的研究目标由地质构造发展为不同类型的油气储层,明确震源指向性及介质非均质性对实验结果的影响,对提高物理模拟数据的可信性及准确性具有重要意义.利用激光测振新方法对震源指向性进行了实验测试,得到了更加精确的指向性结果,形成了模拟数据振幅补偿方法.制作了具有不同尺度特征的非均质样品,在50 kHz至1000 kHz超声频段下对纵波速度及能量进行了测试,明确了不同的波长/介质尺度比(λ/a)范围内纵波速度及干扰波与有效波能量比的变化特征.结果表明,在地震物理模拟超声频段下射线速度向散射速度的转折点出现在λ/a≈2处;散射速度向等效介质速度的转折点出现在λ/a≈100处.当满足λ/a>200条件时,干扰波与有效波能量比小于5%时,可认为满足储层模拟的等效介质条件. 相似文献
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监测地下介质物性动态变化对于研究地震的孕育发生过程具有重要意义. 汶川地震发生后, 在汶川地震主断裂带东北端的陕西省宁强县, 建立了一套主动震源观测系统,利用电动落锤作震源对断裂带开展了近一个月的连续监测实验. 利用主动震源激发波形的高度可重复性, 用谱比法计算了浅层地下介质衰减参数t*随时间的变化, 并与波速和大气压变化进行了对比分析. 结果显示, 由未固结的沉积层和破碎岩石组成的断裂带地震波衰减强,品质因子为10左右;衰减参数t*与大气压的变化有很好的相关性, 并与波速随大气压的变化趋势一致, 可能是由于大气压变化导致浅层介质的裂隙密度变化引起的;强余震引起显著的t*的同震变化及震后各接收台站的不同变化趋势. 野外实验表明, 主动震源是一种监测地下介质物性变化的有效方法. 相似文献
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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. 相似文献
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震源到接收台站之间的地层响应函数能够反映地下介质信息。对地震波传播过程中的卷积模型进行推导:记录信号是众多震源子波经过时移加权叠加的结果;通过反卷积方法可去除震源子波信息,提取震源到接收台站之间的地层响应函数;地层响应函数中第一个突跳值对应的时间即为P波走时。在河北赤城—张北地区进行人工震源实验,通过反卷积计算得到该地区地层响应函数剖面图,得出P波波速约6 km/s。利用人工震源系统还可以对地下介质波速变化进行长期动态监测,对地震预测具有一定意义。 相似文献
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利用主动震源检测汶川地震余震引起的浅层波速变化 总被引：15，自引：6，他引：9
为了监测汶川地震后断裂带附近的波速变化,2008年6月,我们利用快速响应探测系统,在龙门山断裂带北端进行了为期3周的连续观测实验.实验使用电动落锤作为主动震源,GPS连续同步授时的高精度数采作为接收系统.利用记录到的高时间精度观测数据,结合互相关时延检测技术,计算了P波和面波走时的相对变化,来表征地下波速的变化.我们观测到两次面波波速的异常变化,变化幅度最高达到2%,远远大于气压变化所能引起的波速变化.结合该时段内地震活动记录,我们认为面波的波速变化是由在附近发生的两次地震事件的同震效应引起的,该观测结果同理论计算结果相符. 相似文献
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高分辨率的面波频散谱成像是浅层地震勘探领域基于频散性质反演横波速度结构中的一个关键步骤.在天然地震探测领域,仅利用两个台站记录的线性信号比较法(LSC),被广泛用来计算面波的频散谱,并用于大尺度的面波层析成像.然而互相关的成像方式会造成频散谱在低频端较低的分辨率.非线性信号比较法(NLSC)利用指数函数克服了这个问题,同时极大地提高了频散谱的成像分辨率.然而,在研究中我们发现,仅利用两个台站的地震记录,并不能将面波的频散特性完整地考虑在内,导致LSC和NLSC方法对高阶模式的成像存在较大的误差.由于主动源面波勘探多道采集的方式,基于信号比较理论的多道信号比较法(MSC)充分利用多道地震信号,可以获得准确的多模式成像,然而该方法需要计算任意两道的频散谱并叠加,存在冗余的计算,导致计算效率较低.因此,本研究对MSC方法进行了相应的改进,通过追踪炮集记录上的面波波组提高了原方法的计算效率,同时,利用理论频散曲线进行叠加分析,验证了改进的MSC方法的正确性和有效性.通过与相移法、LSC和NLSC方法的对比分析,展示了MSC方法是一种准确的、高分辨率的面波多模式频散谱成像方法.实际地震资料的应用,揭示了MSC方法在浅层地震勘探中用于提取面波多模式频散信息的巨大潜力. 相似文献
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An experiment was carried out to develop a technique to measure shear wave velocity simultaneously with the standard penetration test popular in soil engineering. In the standard penetration test an impact at the bottom of a borehole is produced by weight dropping and may be expected to generate seismic waves. A three-component geophone was set on the ground surface near the borehole and the waves generated were recorded with a magnetic recorder at successive depths of the penetration test. The predominance of the SV wave obtained with this simple method was assured by measurement of the particle orbit. Signal amplitudes decrease with depth and become less than the noise level at a certain depth. Therefore records from deeper sources must be processed to disclose the shear waves. Since waveforms of SV events generated by blows of the penetration test at a given depth are very similar, the signal to noise ratio would be expected to be improved by a stack of wave trains. A paste-up of the radial component after stacking was compared with that before stacking and a refinement was clearly recognized. A vertical distribution of shear wave velocity was obtained by reading the onset time at each depth. Shear wave velocities thus obtained were compared with N values from the standard penetration test and specific resistivities from electrical logging in the same borehole. The data were mutually consistent. This experiment showed that a convenient, precise shear wave velocity measurement can be conducted during the routine work of a standard penetration test. 相似文献
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借助人工震源,主动探测地下介质结构、并监视其动态变化是地震学家的一个梦想,本文提出的精密主动地震监测(PASM: Precisely and Actively Seismic Monitoring)为实现这一梦想提供了一条可能的途径.本文介绍的精密主动地震监测系统以与GPS保持同步的电子系统控制的旋转质量体作为地震信号源,产生精确的、高度可重复的地震信号,这种信号经过地下介质传播到达观测点被数字地震仪器记录,由专门的计算方法提取,可以获得监视地下介质结构的有效信息,从而实现地下介质结构及物性的主动精确动态监测.其中震源是一种连续震源,工作时对地输入能量强度低,对环境不造成任何破坏性影响,可长期运行,是一种适用范围广泛的绿色震源.以此震源为基础构成的精密主动地震监测系统,配合高灵敏度的数字观测系统,再加上数据处理和信噪比增强技术,可以在150 km以上的距离外得到有效纪录,精确地监视固定路径的精度优于1 ms的走时变化,进而监视地下介质的速度变化和介质参数的变化,是一种前景光明的新型地震学研究方法. 相似文献