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人工源超长观测距地震探测成像技术

 简介:
    人工源超长观测距地震成像技术是采用大当量爆破激发地震波,在长度超过1 0 0 0公里的范围内进行观测,利用观测到的来自地壳上地幔的地震波信息进行地震成像,获得研究区的地壳上地幔精细结构、深浅部构造关系和发震构造空间展布,研究岩石圈演化及动力学的新技术。如下图为超长观测距地震探测得到的主要震相及其射线路径示意:
 
 
创新性:
    在国内首次开展了长度超过1 0 0 0公里的人工源地震观测,获得了来自上地幔的多组清晰震相。
人工源超长观测距成像技术中采用的创新性技术主要包括:
   1、发展了适合于超长距探测的大当量爆破激发技术和数据采集的观测技术。
   2、为适应超长观测距探测的特性,开发了新的数据预处理平台,包括数据解编、数据打包、数据显示、互相关震相拾取、到时拾取误差估计等功能模块。
   3、复杂介质中波前快速追踪技术。采用1阶和2阶混合Fast Marching方法,在复杂构造区的正演计算中,能有效避免波前重叠,使得正演过程无条件稳定。
   4、走时反演采用非线性正则化反演技术,提高了反演的稳定性。
   5、探索使用了子空间反演技术,由于该技术属于完全非线性反演,特别适用于中国大陆构造复杂的成像条件。
   6、开发了极坐标下的二维射线追踪技术,将直角坐标下的二维射线反演方法校正到极坐标下,避免了超长观测距情况下地球曲率在直角坐标下成像带来的误差积累。
 
 
取得的实效:
    1、首次获取了来自华北克拉通上地幔清晰的折射和反射震相;
    2、获得了华北克拉通地区岩石圈速度与主要界面成像结构;
    3、在岩石圈范围内为华北克拉通不同块体的差异提供了地震学成像结果;
    4、为华北克拉通裂解机制和岩石圈演化提供了地震学依据;
    5、在长达2 0 0 0公里的范围内观测了“中国煤矿第一爆”激发的地震信号,分析了来自地壳上地幔的地震波信息反映的深部结构。
    6、在中国地震活断层探察中,在华北活动构造区进行了超长观测距地震成像,获得了华北构造区速度结构的横向非均匀变化程度和深浅断裂构造关系,为深入认识华北地区的孕震构造环境和制定防震减灾规划提供了深浅部信息。
已开展的超长探测剖面:
 
 
部分探测成像结果:
 
 
推广应用领域:
    在中国地震行业专项中国地震科学台阵探测、中国地震活断层探查等重大项目规划和实施中推广和广泛应用密集观测的超长观测距地震成像技术,可获取岩石圈范围内地壳上地幔深浅部高分辨速度结构,为中国大陆孕震背景研究提供高分辨地震背景模型,为活动构造探查提供深浅部构造信息。特别是针对中国大陆不同块体间、不同地震危险区的横向探测,超长观测距地震成像技术能够提供高精度的深浅部结构信息及横向差异,为孕震环境、活动构造、发震构造研究和防震减灾提供有效技术支持


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