利用水库大容量非调制气枪阵列进行区域尺度地下结构探测和监测

陈 蒙

（中国地震局地球物理研究所，北京100081）

利用水库大容量非调制气枪阵列进行区域尺度地下结构探测和监测

陈 蒙

（中国地震局地球物理研究所，北京100081）

中图分类号：P315；

文献标识码：A；

doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.03.007

大量的地震学证据表明，地震的发生与深部的结构密切相关。除去与地下结构相关，地震的发生更重要的是与地下的结构和状态的变化有关。地震通常被认为是由于地下应力的积累和释放造成的，因此，应力状态及其变化是影响地震发生的关键因素。如果我们能够对地震危险区（例如断层带、各级速度块体的边界以及高低速层的过渡带）地下的应力状态进行连续监测，将会有助于我们判断这个地区发生地震灾害的危险性。但是，我们并没有方法能够对深部孕震区的应力状态进行直接测量，室内岩石物理实验表明，岩石的波速会随着加载压力的变化而变化（声弹性），因此，我们就可以通过测量穿过深部孕震区的地震波的波速的变化来监测地下应力的变化。对区域尺度深部结构的探测和监测不只是减轻地震等自然灾害的需要，而且也是开发开采油气矿产资源的需要。

为了进行区域尺度地下结构的探测和监测，我们采用两种震源：水库大容量非调制气枪阵列震源和背景噪声震源。首先是水库大容量非调制气枪阵列的方法。由于通常用于区域尺度地下结构探测的天然地震方法存在空间和时间上的局限性以及地震定位精度差的问题，而通常用于区域尺度地下结构探测的炸药等人工震源方法又存在破坏环境重复性差等问题，都不是特别适合区域尺度地下结构的探测和监测。为此，我们实验室一直在探索新的区域尺度地下结构探测和监测的方法。我们实验室通过多次试验发现水库大容量非调制气枪阵列具有频率低、传播距离远、重复性好以及对环境无破坏等特点，非常适合陆地区域尺度地下结构的探测和监测。

对于震源的认识是进行结构及其变化探测研究的第一步。由于水库大容量非调制气枪阵列是在陆地水库中进行激发，相比于在海洋中进行激发的气枪阵列，陆地水库水域面积更小，水深更浅，气枪阵列与水库的相互作用更为复杂，气枪阵列与陆地水库共同构成了一个震源系统。目前对于这种震源系统的研究还很少。我们根据Rayleigh-Plesset气泡震荡方程以及流体中的动量方程和连续性方程，构建了一个适用于远场气枪地震信号的作用于液固界面的单力震源模型。

之后我们介绍了水库大容量非调制气枪阵列在区域尺度地下波速变化监测中的应用。为