Active source monitoring at the Wenchuan fault zone:coseismic velocity change associated with aftershock event and its implication

With the improvement of seismic observation system, more and more observations indicate that earthquakes may cause seismic velocity change. However, the amplitude and spatial distribution of the velocity variation remains a controversial issue. Recent active source monitoring carried out adjacent to Wenchuan Fault Scientific Drilling （WFSD） revealed unambiguous coseismic velocity change associated with a local M8 5.5 earthquake. Here, we carry out forward modeling using two-dimensional spectral element method to further investigate the amplitude and spatial distribution of observed velocity change. The model is well constrained by results from seismic reflection and WFSD coring. Our model strongly suggests that the observed coseismic velocity change is localized within the fault zone with width of ~ 120 m rather than dynamic strong ground shaking. And a velocity decrease of -2.0 % within the fault zone is required to fit the observed travel time delay distribution, which coincides with rock mechanical experiment and theoretical modeling.

精密控制机械震源特征及信号检测方法

基于精密控制机械震源(ACROSS)信号与石油工业上的常规可控震源的特征差异,对ACROSS信号进行互相关、短时相关、相干和反褶积等四种方法处理分析,并分别从重复性、走时剖面、频谱特征以及信噪比等方面对处理结果进行对比分析研究。结果表明:互相关方法处理结果稳定性好,能较好地突出高能量频率成分,但不适用于在频谱特征里能量相差较大的窄带信号分析;ACROSS信号与环境背景噪声在频谱上有重叠,短时相关法会放大噪声的作用,其效果较相干和反褶积法显得略差一些;信噪比对相干和反褶积法处理结果的稳定性影响较大,相干和反褶积法适合于具有一定信噪比的ACROSS信号检测分析。

精密可控震源隔振系统参数优化设计

针对精密可控震源压重在激振作业中振幅过大会导致震源下传能量减小及信噪比降低,而隔振系统对震源压重的振动情况有较大影响,对隔振系统参数进行了优化设计。结合机械系统动力学及半无限空间理论建立震源振动动力学模型,采用压重振幅放大系数作为压重振动幅值大小的评价指标,分析压重振幅与隔震系统参数之间的关系,并利用MATLAB软件分别分析隔振系统刚度、阻尼比等关键参数对它的影响;分析发现隔振系统刚度与阻尼比在激振过程中对压重振幅有着较大的影响,不合理的参数设计会使压重剧烈振动甚至发生共振。在此基础上,基于坐标轮换法设计了相应的优化算法,并得到了扫描频宽范围内不同压重质量下隔振系统刚度和阻尼比的最优参数组合。研究结果表明:优化后的精密可控震源隔振系统压重振动幅值在整个扫描频宽内波动显著减小,振幅最大值较优化前减小了75%。研究结果为精密可控震源隔振系统设计提供了参考和指导,为提升震源能量传递率及信噪比提供了一种新思路。

可控震源在深部地壳探测中的应用

分析了可控震源在地壳结构探测中的应用前景及需要解决的问题,介绍了阵列气枪震源和ACROSS离心震源的工作原理、性能和研究进展,并比较了这两种可控震源的技术特点和实际使用情况,提出在我国开发可控震源技术应优先选择气枪震源。

主动震源在中国区域尺度及水库地震监测中的应用

综述精密可控震源与陆上气枪2种主动震源特性及在国内区域尺度上的应用,估算观测介质波速随时间变化的精度,探讨主动震源在构建水库地震观测介质波速随时间变化中的系统应用。

人工震源地下介质变化动态监测

成像地球内部介质结构及其动态变化是地球物理学家的主要任务。相对于对地球介质静态结构的认识,对于地下介质性质随时间变化的了解明显不足。近年来随着观测资料的增加,已经开始利用重复地震和噪声等震源研究地下介质变化。受到源位置和时间等因素制约,基于地震和噪声等被动震源的观测结果的时间和空间分辨率有限。利用人工震源主动向地下发射地震波,进行地下介质监测自然成为一个重要的发展方向。系统地介绍了国内外利用人工震源进行不同尺度地下介质变化监测的研究,分析了不同震源的优缺点。根据分析和对比结果,认为在进行地下介质变化研究方面,气枪震源要优于其他震源。还介绍了相关的数据处理方法,包括互相关延时估计,尾波干涉和信号叠加等。目前用于大尺度地下动态监测的震源,接收和数据处理等主要技术已经基本发展成熟,利用人工震源进行地下介质大尺度监测成为可能,相关研究在减轻自然灾害和资源探查等领域具有广阔的应用前景。