含有限水体介质中地震波场数值模拟

孙楠+孙耀充+庾汕

摘要：准确模拟地震波在复杂介质中的传播过程，能够为分析主动源探测中获得的数据资料以及反演区域内部介质结构提供理论支持和依据。基于二维介质模型，利用有限差分法对地震波场传播过程进行数值模拟。结果表明，震源在不同介质中被激发后所产生的波场特征不同，有限水体的存在对波场传播有显著影响，随着水体水位的加深，激发产生的波场能量先增强后减弱，存在一个最佳水位深度，此时激发产生的波场能量最强。在有限水体一侧激发震源时，两侧等震中距台站的记录会有所差异，靠近陆地的一侧的波场能量更大，传播速度更快，且水平分量的差异相比垂直方向更明显。因此，可以通过数值模拟判断水库水位的最佳深度与震源的最佳沉放位置，为水库激发气枪震源实验提供理论依据。

关键词：有限差分法；地震波场；数值模拟；有限水体；震源位置

中图分类号：P315.3文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）04-0557-08

0引言

2012年云南宾川建成全球首个气枪激发震源发射台，选取宾川大银甸水库作为激发水体，采用人工震源主动向地下发射地震波的方式，来监测地下介质变化（王彬等，2015）。主动源探测在某种程度上克服了利用有限的天然地震进行介质研究时存在的时空分辨率及精度上的不足，水中激发气枪震源更是凭借其对近场破坏性小、可重复性高、绿色环保的优势，成为进行地下介质检测的理想震源（王宝善等，2016；……