海洋低频气枪震源现状及发展方向

气枪震源是目前海洋地震勘探最主要的震源,随着海洋勘探目的层越来越深、全波形反演技术的成熟,推动了低频气枪震源的发展。近几年来,业界在海洋低频气枪震源方面进行了多种探索,部分公司在低频气枪震源方面取得了一些进展,个别海洋低频气枪震源还达到了商业应用水平。本文结合研发现状和市场需求,介绍了目前业界发展的几种低频气枪震源,重点分析了应用频率锁定原理的低频气枪震源Harmony的测试结果与商用探索。

大容量气枪震源及其波形特征

大容量低频组合气枪震源已成功应用于南海北部海陆联测实验及陆上水库实验，其信号传播最远距离可达255km．为了探讨气枪信号的波形特征，从广东省地震台网数据中选择了台基相同、震级与震中距相近的珠海台的地震记录，将气枪震源、天然地震和爆破三种震源的波形特征进行了对比分析，结果表明，气枪信号特征明显，信号主频4～8Hz，振幅±0．15μm·s^-1，波形一般具有3～5个峰值，并随时间有规律变化，易于准确识别．实验探测结果说明，这种能量强、重复性好、探测精度高、绿色环保的枪阵组合震源可广泛应用于海洋与陆地深部结构研究．

气枪震源的理论子波研究

以经典的自由气泡振荡理论为基础 ,重点剖析了国外两种最具代表性的气枪子波理论模型。通过大量的实例计算和分析论证 ,并结合气枪子波实测资料 ,在旧模型的基础上提出了气枪理论子波修正数学模型。将修正模型用于实例计算 ,所得理论计算结果与实测子波非常接近 ,从而验证了修正模型的可靠性。利用计算的理论子波可以进一步作气枪阵列优化分析 ,这为现场的气枪阵列设计提供了参考依据。

基于长江安徽段气枪主动源实验庐江台阵的台站对双差地震速度成像

针对气枪主动源监测中相位加权叠加数据绝对到时拾取可能存在较大误差的问题,提出基于台站之间叠加信号波形的相似性,利用台站对波形的互相关得到更准确到时差的策略。在此基础上,将台站对双差地震速度成像方法直接用于台站对到时差数据,以确定地下介质的速度异常。本文利用长江安徽段气枪实验在庐江临时地震台阵接收到的数据进行了测试,发现基于波形互相关得到的到时差数据比绝对到时数据更准确。最后,采用台站对双差地震成像的方法,得到了庐江台阵覆盖区域的地壳三维速度异常模型,继而确定了该地区较大尺度的地下结构分布。

2021年云南漾濞M_(S)6.4地震前后主动源观测走时数据的变化

基于2021年5月21日漾濞M_(S)6.4地震震中附近50 km范围内15个地震观测台站记录的2020年11月1日—2021年5月30日的气枪震源信号,采用互相关时延检测技术提取这15个台站各自稳定震相(Sg震相)的走时变化时间序列,并对漾濞M_(S)6.4地震前后各台站的走时变化特征进行分析。结果表明:(1)漾濞M_(S)6.4地震前10天左右,有4个台站走时开始出现异常,其中,Ey211和Ey213台走时呈“V”型变化结构,Ey210和CHT台走时呈上升趋势。(2)漾濞M_(S)6.4地震后短期内,大部分台站走时出现了明显的趋势性变化,以维西—乔后—巍山断裂为界,断裂带两侧台站走时变化趋势存在明显差异,断裂以东的EYA、HDQ、YSW09台走时呈上升趋势,变化最为显著的为HDQ台,走时差变化量为0.067 s;而断裂带以西的所有台站在漾濞M_(S)6.4地震当天(或震后1~2天)开始出现明显趋势性下降,走时下降持续时间在4~9天间,走时差变化量在-0.053~-0.201 s间,其中走时差下降量最大为53285台,最小为CHT台。