用于龙门山断裂南段深部介质探测的精密可控震源 - 中国地震.pdf

第 ３２卷　第 ２期（４２６～４３７） 中 国 地 震 Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．２ ２０１６年 ６月 ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥＲＥＳＥＡＲＣＨＩＮＣＨＩＮＡ Ｊｕｎ．２０１６ 崔仁胜、孙安辉、王洪体等，２０１６，用于龙门山断裂南段深部介质探测的精密可控震源，中国地震，３２（２），４２６～４３７。 用于龙门山断裂南段深部介质 探测的精密可控震源 １，２） １，２） １，２） １，２） １，２） １，２） 崔仁胜 　孙安辉 　王洪体 　刘宁 　陈阳 　林湛 １）中国地震局地震预测重点实验室，北京市复兴路 ６３号　１０００３６ ２）中国地震局地震预测研究所，北京市复兴路 ６３号　１０００３６ 摘要　汶川地震后在龙门山断裂带南段建立了精密可控震源发射台，结合布设的２８套流 动地震仪的信号记录，尝试监测地下介质的动态应力变化。为了提取记录中的主动源发射的信 号，本文采用了匹配滤波方法来实现弱信噪比条件下的信号检测并进行了波形变换。在提取出 每个周期的主动源信号后，利用信号叠加，分别获得了 １、５、１０天时间的波形，有效地提高了记录 波形的信噪比。然后通过互相关检测精确得出地震波的走时变化，并分析了计算误差。最后， 针对实验期间发生的绵竹Ｍ５６地震进行分析，获得了地震前后的走时剖面和信号变化，结果表 Ｓ 明，距离较远的龙门山断裂北段地震未能对南段实验区域的地下介质波速产生影响。 关键词：　龙门山断裂带　精密可控震源　走时变化　信号提取　主动监测 ［文章编号］１００１４６８３（２０１６）０２０４２６１２　　［中图分类号］Ｐ３１５　　［文献标识码］Ａ ０　引言 ２００８年５月 １２日汶川 ８０级地震是一场巨大灾难，给震区人民带来了巨大的生命财产 损失，因此，开展地震发生机理的研究具有重要的意义。众所周知，地震是在构造应力作用 下由地下介质发生破裂而引起的。地下介质的应力状态与地震的孕育和发生密切相关，研 究地球深部应力随时间的变化是理解地震发生机理的有效途径。然而直接测量地下介质的 应力变化比较困难，但穿过地下介质的弹性波的波速变化可以有效反映地下介质因构造应 力变化所导致的改变。古本宗充等（２００５）通过重复爆破方法证明了大震孕育区内的应力变 化可以通过观测地震波速的变化得到监测；刘志坤等（２０１０）利用背景噪声互相关技术研究 发现，汶川地震震源区地震波速度最大降幅达 ０４％；其他学者通过重复地震、人工震源等手 段也监测到地下介质的波速变化（Ｐｏｕｐｉｅｎｔｅｔａｌ，１９８４；Ｋｕｎｉｔｏｍｏｅｔａｌ，２００４；Ｗａｎｇｅｔａｌ，２００６； Ｒｙｏｙａｅｔａｌ，２００７；Ｎｉｕｅｔａｌ，２００８；Ｗａｎｇｅｔａｌ，２００８）。因此，测量地震波的走时可以实现对地 下介质波速变化的测量，进而通过对地下介质应力变化的动态监测来达到探索地震孕育环 境的目的。 ［收稿日期］２０１６０３２０；［修定日期］２０１６０３２８ ［项目类别］中国地震局地震预测研究所基本科研业务费专项（２０１２ＩＥＳ０１０１０３、２０１４ＩＥＳ０２０２、２０１３ＩＥＳ０４０２）资助 ［作者简介］崔仁胜，男，１９８５年生，助理研究员，主要从事地震观测技术研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｒｓ３ｓ＠１２６．ｃｏｍ 孙安辉，通讯作者，男，１９７９年生，副研究员，主要从事地震波速度结构反演研究。Ｅｍａｉｌ：ｓａｈ＠ｃｅａｉｅｓ．ａｃ．ｃｎ ２期 崔仁胜等：用于龙门山断裂南段深部介质探测的精密可控震源 ４２７ 除天然地震和背景噪声等观测方法以外，人工震源也是探测地下介质结构的有力手段， 由其可以获得不同尺度的地球深部图像（陈等，２００５、２００７）。本文采用的人工震源是精密 可控震源，属机电可控的旋转式人工震源。国际上与之相类似的有俄罗斯的可控震源和日 本精密控制常时运行震源（ＡＣＲＯＳＳ）。它们各有特点，其中，俄罗斯的可控震源是垂直作用 力的线性震源，以作用力大、传播距离远见长；