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人工源超長觀測距地震探測成像技術

 簡介:
    人工源超長觀測距地震成像技術是采用大當量爆破激發地震波,在長度超過1 0 0 0公里的范圍內進行觀測,利用觀測到的來自地殼上地幔的地震波信息進行地震成像,獲得研究區的地殼上地幔精細結構、深淺部構造關系和發震構造空間展布,研究巖石圈演化及動力學的新技術。如下圖為超長觀測距地震探測得到的主要震相及其射線路徑示意:
 
 
創新性:
    在國內首次開展了長度超過1 0 0 0公里的人工源地震觀測,獲得了來自上地幔的多組清晰震相。
人工源超長觀測距成像技術中采用的創新性技術主要包括:
   1、發展了適合于超長距探測的大當量爆破激發技術和數據采集的觀測技術。
   2、為適應超長觀測距探測的特性,開發了新的數據預處理平臺,包括數據解編、數據打包、數據顯示、互相關震相拾取、到時拾取誤差估計等功能模塊。
   3、復雜介質中波前快速追蹤技術。采用1階和2階混合Fast Marching方法,在復雜構造區的正演計算中,能有效避免波前重疊,使得正演過程無條件穩定。
   4、走時反演采用非線性正則化反演技術,提高了反演的穩定性。
   5、探索使用了子空間反演技術,由于該技術屬于完全非線性反演,特別適用于中國大陸構造復雜的成像條件。
   6、開發了極坐標下的二維射線追蹤技術,將直角坐標下的二維射線反演方法校正到極坐標下,避免了超長觀測距情況下地球曲率在直角坐標下成像帶來的誤差積累。
 
 
取得的實效:
    1、首次獲取了來自華北克拉通上地幔清晰的折射和反射震相;
    2、獲得了華北克拉通地區巖石圈速度與主要界面成像結構;
    3、在巖石圈范圍內為華北克拉通不同塊體的差異提供了地震學成像結果;
    4、為華北克拉通裂解機制和巖石圈演化提供了地震學依據;
    5、在長達2 0 0 0公里的范圍內觀測了“中國煤礦第一爆”激發的地震信號,分析了來自地殼上地幔的地震波信息反映的深部結構。
    6、在中國地震活斷層探察中,在華北活動構造區進行了超長觀測距地震成像,獲得了華北構造區速度結構的橫向非均勻變化程度和深淺斷裂構造關系,為深入認識華北地區的孕震構造環境和制定防震減災規劃提供了深淺部信息。
已開展的超長探測剖面:
 
 
部分探測成像結果:
 
 
推廣應用領域:
    在中國地震行業專項中國地震科學臺陣探測、中國地震活斷層探查等重大項目規劃和實施中推廣和廣泛應用密集觀測的超長觀測距地震成像技術,可獲取巖石圈范圍內地殼上地幔深淺部高分辨速度結構,為中國大陸孕震背景研究提供高分辨地震背景模型,為活動構造探查提供深淺部構造信息。特別是針對中國大陸不同塊體間、不同地震危險區的橫向探測,超長觀測距地震成像技術能夠提供高精度的深淺部結構信息及橫向差異,為孕震環境、活動構造、發震構造研究和防震減災提供有效技術支持
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