声发射矩张量自动反演

刘培洵 李普春 刘力强 陈顺云

（中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029）

岩石实验中常通过声发射定位了解岩石内部微破裂发生的时间和位置。如果将地震学中震源机制反演算法引入声发射研究，就可获得微破裂机制，对分析力学过程很有帮助。然而岩石样品中的声发射与野外地震不同，有一些难点：①声发射采集系统的采集通道一般较少，根据少数一些点的初动方向，无法精确勾勒出节面的空间分布；②岩石在围压不高时破裂不一定是纯剪位错，也就是说不一定符合双力偶模型，初动方向有可能不是四象限分布；③构造物理实验中常观测到成千上万个声发射事件，到时识别、初动方向识别很难依靠肉眼识别完成。解决方案是实现全自动的，包括到时识别、定位和声发射矩张量反演等功能的应用软件。

1 方法

我们的声发射定位方法建立在点源和均匀各向同性模型的基础上。当岩石样品相对均匀且破裂很小时，上述条件基本满足。声发射定位算法以走时偏差最小作为目标函数，但计算走时偏差时，采用稳健的Tukey M 估计替代最小二乘估计。采用模拟退火法结合单纯形法，直接搜索目标函数的全局最小值。此方法在到时数据存在误差较大的离群点时仍可得到较好的结果。

矩张量反演采用均匀、各向同性、无限介质的Green 函数。使用远场观测的P 波信号进行点源矩张量反演。点源要求破裂尺度远小于观测距离和P 波波长，远场要求观测距离远大于P 波波长。……