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三维地震探测

人工地震三维探测成像技术简介
 
    三维地震探测是利用人工震源激发的地震波在地下岩层中传播的路径、时间和波场,探测地下岩层的埋藏深度、形状和速度结构等几何和物理属性,认识地下地质构造,进而发现隐伏断裂、特殊地质构造如发震断裂和孕震构造等地下结构的技术。与当代医学广泛使用的B超、彩超和CT等成像技术类似。
    三维地震探测技术是一项集物理学、地震学、数学、计算机科学和工程技术等为一体的综合性应用技术,较之传统的二维探测技术,能够使地下目标的图像更加清晰、位置预测更加可靠,是实现“地下清楚”目标的必经之路。
    由于三维地震探测能够获得海量的地下结构信息,成像分辨率高,能够摆脱传统二维地震探测的“一面之见”,地下的古河流、古湖泊、古高山、古喀斯特地貌、断层等均可直接或间接反映出来。因此,三维地震探测技术应用最为广泛的是资源能源勘探领域,是当前全球石油、天然气、煤炭等地下天然矿产的主要勘探技术。我国发现的渤海湾南堡大油田、四川普光大气田、塔里木盆地塔中Ⅰ号大气田等,全要归功于高精度的三维地震探测技术。
    此外,三维地震探测还广泛应用于地震、火山、活动构造、大陆深部构造研究等领域。美国LARSE计划、Earthscope计划、加拿大LITHO计划、欧洲CELEBRATION2000等大型科学计划中均将三维地震探测作为探明地下结构,减轻灾害的重要手段,此外,新西兰和意大利将三维地震探测技术应用于火山的研究,澳大利亚开展了宽频带台阵与三维人工源海陆综合探测的工作,获得了澳洲地壳上地幔精细结构。
澳大利亚三维地震综合探测观测系统
 
澳大利亚三维地震综合探测成像结果
 
    物探中心是我国三维地震探测的先行者。早在1987年,物探中心即在唐山滦县震区开展了三维地震透射试验项目,获取了震区上地壳三维精细结构。随后物探中心先后在胜利油气区、伽师强震群区、长白山天池火山区、海原大震区开展了三维地震探测,成为利用三维地震探测技术探明强震区及火山区地下结构的先行者,并在此过程中发展了一整套三维地震探测成像技术。进入新世纪,物探中心将三维地震探测技术应用于城市活断层和水库地震的研究,在银川盆地、新丰江水库三维探测中取得了良好的应用,继续服务防震减灾工作新领域。
 
 
物探中心三维地震探测典型应用区域

 

      

 

物探中心三维地震探测典型应用成像结果
 
    2008年以来,物探中心自主创新与国外技术引进相结合,致力于成为我国三维地震探测的先锋。2012年以来,在福建和浙江等区
   
域开展了密集三维地震探测,获得了探测区地壳上地幔精细结构。

 

福建三维地震探测观测系统
 

  

福建三维地震探测获得的界面与速度结构 

    福建及其近海地区地震构造探测是我国大陆迄今为止最为密集的区域尺度三维人工地震探测,也是物探中心首次将三维建模、反演与成像技术综合应用于构建区域尺度三维地壳结构模型。三维地震探测技术在福建省的成功应用,表明物探中心已具备承担大规模三维地震探测的能力,将密集三维地震探测技术推广于防震减灾研究与实践的条件已经成熟。
 
部分相关文献:
张先康,杨玉春,赵平,等,唐山滦县震区的三维地震透射研究—中、上地壳速度层析成像,地球物理学报,1994,37(6):759~766.
张先康,杨卓欣,杨玉春,等,地壳三维结构的层析成像方法—爆炸和地震资料的联合反演,地震学报,1995,17(4):422~431.
张先康,张成科,赵金仁,等,长白山天池火山区岩浆系统深部结构的深地震测深研究,地震学报,2002,24(2):135~143.
王夫运,张先康,陈棋福,等,北京地区上地壳三维细结构层析成像,地球物理学报,2005,48(2):359-366.
田晓峰,张先康,杨卓欣,等,反射波走时高阶多项式拟合在三维地震透射中的应用,地球物理学进展,2007,22(3):913~918.
段永红,张先康,方盛明,华北地区上部地壳结构的三维有限差分层析成像,2002,45(3):362~369.
赵金仁, 李松林, 张先康,等,青藏高原东北缘莫霍界面的三维空间构造特征,地球物理学报, 2005, 48( 1) : 78~85.
赵金仁,张先康,杨卓欣,等,长白山天池火山区上地壳三维速度层析成像,地球物理学报,2003,46(6):796~802.
杨卓欣,赵金仁,张先康,等,伽师强震群区上地壳三维速度层析成像,地震学报,2002,24(2):153~161.
杨卓欣,段永红,王夫运,等,银川盆地深地震断层的三维透射成像,地球物理学报,2009,52(8):2026~2034.
杨卓欣,刘宝峰,王勤彩,等,新丰江库区上地壳三维细结构层析成像,地球物理学报,2013,56(4):1177~1189.
杨卓欣,赵金仁,张先康,等,华北莫霍面构造形态—深地震测深数据的三维反演,地震地质,2000,22(1):74~80.

 



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