低频可控震源激发信号特征及高精度动态监测应用

王力伟 李丽 杨微 王宝善 黄柳芳

摘要：通过实验测试了国产KZ28LF低频可控震源在线性升频、伪随机编码和单频3种激发模式下的信号特征及在地下介质高精度动态监测中的应用效果。结果表明：①线性升频和伪随机编码激发模式可稳定激发1.5～12Hz的低频信号，近场信号互相关系数大于0.95的分别占81%和63%，信号能量在9～12Hz较强、在1.5～9Hz较弱，低频外传能量较弱，而单频激发时高次谐波能量较强，信号重复性较差。②相干法和反褶积法均能压缩震源子波，恢复介质真实响应，相干法的结果重复性和信噪比最高，反褶积法保幅和保相效果最好。③叠加后探测距离可达20km，波速变化探测精度达10-。

关键词：低频可控震源;聚类分析;反褶积;加权相位叠加;波速变化;高精度动态监测

中图分类号：P315.3文献标识码：A文章编号：1000-0666（2021）04-0622-13

0引言

利用地震波高精度动态监测地下介质物理性质及其变化是人们认识地球物理过程的重要手段。实现地下一定目标深度的高精度动态监测，需要能稳定激发、高度重复、宽频带、高信噪比和高时间服务精度信号的地震震源。天然震源如背景噪声和重复地震已广泛应用于与火山喷发（Bren—guier et al，2014）、断裂带破坏和愈合（Peng， -Zion，2006;Chaves et al，2020）、流体运移（Niu et al，2003）、大地震（Liu et al，2014;Li et al， 2017）和地壳介质受外力加卸载（Hillers et al，2015;Mao et，2019）等相关波速变化研究中。但背景噪声易受噪声源变化及其能量分布影响（Zhan et al，2013），重复地震会受到定位精度和时空分布限制（Liet al，2017）。与天然震源相比，人工震源激发位置、深度和激发时间都精确已知，且可与流动台阵组成高质量观测系统，是地下介质高精度动态监测的首选震源（Chen et al，2017）。……