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微地震:震源机制研究的方法原理

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2017-12-06 0:43:21 * 浏览: 20

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微震震源机制指的是震源区在破裂时发生的力学过程和特征。对于微震震源机制的研究,一般是建立在有效微震事件的识别及其精确定位基础上,其研究的基本输入参数主要包括拾震器位置、介质参数模型和实际的微地震记录等。

 

1 微震震源机制研究的方法原理

微震震源机制的研究是一种反演研究,其原理是通过观测到的微震波形数据来确定震源参数。在反演过程中通过算法使得模拟数据和观测数据在特定方面(初动极性、振幅或波形等)的误差最小,从而求得精确的震源机制解。

 

在求解震源机制解时,需要依据地震学相关原理建立微震信号的正演理论。其基本原理如下:

F(s)=s*G*I

其中,s为时间域的震源项;G为介质响应项(格林函数)I为拾震器响应项。模拟数据F(s)表述三者的卷积(AkiRichards, 2002)


微震震源机制研究的方法流程图示

 

2 微震震源机制的表征

目前广泛使用的微震点源模型有两种,分别是剪切位错(或双力偶, doublecouple, DC)模型和矩张量(momenttensor, MT)模型。

 

剪切位错震源模型基于地震的断层成因学说(Reid, 1910)和弹性位错理论(Steketee, 1958),从运动学角度描述断层的剪切错动。该模型通过断层平面的三个角度(走向φ、倾角δ、滑动角λ)及标量地震矩M04个参数描述,用来解释震源断层的地理几何特征及其移动方向,而标量地震矩则表征地震释放能量的强弱。

剪切位错震源模型图示

 

矩张量震源模型从动力学角度来描述震源内的体力分布,通过施加于震源的等效体力来解释震源破裂。BurridgeKnopoff(1964)Gilbert(1971)引入了地震矩张量概念,用矩张量表示震源。

 

“剪切+张裂”一般位错(general dislocation, GD)模型,同剪切模型相比,一般位错模型额外考虑了垂直于断层面的张裂错动;同矩张量模型相比,一般位错模型将震源限定为由断层移动产生,能直观求出震区各方向的破裂尺度信息。


“剪切+张裂”一般位错震源模型示意图

 

目前对于微震震源机制研究在逐步深入,但在微震记录的正演模拟过程中,有限差分等数值类方法还没有广泛地应用于震源机制研究中;在震源机制的反演过程中,多种监测方式(-地联合监测)、新型监测仪器(分布式光纤传感器)等的应用值得尝试。