[發(fā)明專利]利用運(yùn)動(dòng)車輛作為震源的微震地震勘探方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410406426.7
• 申請(qǐng)日: 2014-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN104155682A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭建;徐善輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01V1/00
• 分類號(hào): G01V1/00;G01V1/09;G01V1/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及被動(dòng)源地震勘探方法，特別是涉及一種利用運(yùn)動(dòng)車輛作為震源的微震地震勘探方法。

技術(shù)背景

在目前的地震勘探常規(guī)方法的實(shí)施過程中，地震激發(fā)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。常規(guī)地震勘探過程中，使用炸藥或者專用的可控震源來激發(fā)地震波，地震波向地下傳播，經(jīng)地下地層界面反射后傳回地表，被地表檢波器接收，從而獲取地下結(jié)構(gòu)信息。隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，為了解決傳統(tǒng)震源因?yàn)榄h(huán)境或其他因素?zé)o法使用的問題，地球物理學(xué)家提出并發(fā)展了無源地震技術(shù)，或者稱為被動(dòng)源地震技術(shù)。

在以往主動(dòng)源地震方法的研究中，通常把鐵路列車，公路機(jī)動(dòng)車行駛等這類交通引起的振動(dòng)視為一種有害的噪聲源或者振動(dòng)源，比如在鐵路附近甚至將近10公里遠(yuǎn)的地震臺(tái)站仍然會(huì)受到列車振動(dòng)的影響。靠近城市或者公路的地震采集施工一般也需要避開交通噪聲對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響。隨著近年來城市軌道交通的快速發(fā)展，列車產(chǎn)生的振動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生的地表、地質(zhì)破壞乃至對(duì)建筑物造成的損害是大多數(shù)人更加關(guān)心的問題。但是，如果我們從勘探地震學(xué)的角度來考慮，可以發(fā)現(xiàn)鐵路、地鐵或者城鐵的振動(dòng)具有能量強(qiáng)、頻帶寬、重復(fù)性高等特點(diǎn)，汽車行駛引起的振動(dòng)也具有很好的能量強(qiáng)度和很廣的分布范圍，我們能否對(duì)這些振動(dòng)信號(hào)加以利用，將其視為一種綠色震源呢？

在城市進(jìn)行地震勘探時(shí)，考慮到可能對(duì)城市環(huán)境的破壞，大部分的人工震源都是不再適用的。此時(shí)，如果我們?cè)诔鞘兄锌拷罔F或城鐵軌道的地區(qū)布設(shè)檢波器，其所記錄到的振動(dòng)信號(hào)特征是怎樣的，汽車振動(dòng)信號(hào)又有何特征，這些振動(dòng)信號(hào)是否含有與地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息，并且如何使用這些信號(hào)來探測(cè)地下結(jié)構(gòu)(如城市活動(dòng)斷層等)，這需要我們通過科學(xué)、合理且精確的觀測(cè)，同時(shí)結(jié)合甚至發(fā)展勘探地震學(xué)中的相關(guān)的數(shù)據(jù)處理的方法和技術(shù)，來達(dá)到上述目的。迄今為止，如何利用列車及汽車產(chǎn)生的地震信號(hào)來進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的勘探尚沒有見到較為明確的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能挖掘車輛持續(xù)性隨機(jī)性微震源優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)勘探震源不足的利用運(yùn)動(dòng)車輛作為震源的微震地震勘探方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用運(yùn)動(dòng)車輛作為震源的微震地震方法，其特征在于利用運(yùn)動(dòng)車輛發(fā)出的微震動(dòng)并進(jìn)行記錄，同時(shí)在一定范圍內(nèi)布置一組采集站，記錄運(yùn)動(dòng)車輛發(fā)出的微震動(dòng)經(jīng)過地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)傳播、反射、折射、透射、繞射后的震動(dòng)信號(hào)，并把微震動(dòng)的信號(hào)與采集站采集的信號(hào)經(jīng)過相關(guān)處理后，獲得相應(yīng)的地震反射信號(hào)，然后利用這個(gè)地震反射信號(hào)確定地下地質(zhì)構(gòu)造，步驟如下：

A、在道路、鐵路側(cè)邊類似于激發(fā)點(diǎn)的一點(diǎn)S布設(shè)一個(gè)采集站記錄運(yùn)動(dòng)車輛經(jīng)過時(shí)的震動(dòng)信號(hào)S(t)；

B、在該點(diǎn)S周圍的一定范圍內(nèi)選擇若干采集點(diǎn)Rn，n＝1，2，…，N，并在每個(gè)點(diǎn)Rn布置一個(gè)采集站記錄運(yùn)動(dòng)車輛發(fā)出的微震動(dòng)經(jīng)過地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)傳播、反射、透射、繞射后的震動(dòng)信號(hào)Rn(t)；

C、把震動(dòng)源的記錄S(t)與采集點(diǎn)的記錄Rn(t)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算后獲得我們需要的記錄Cn(t)，即：Cn(t)＝S(t)·Rn(t)。使用本發(fā)明方法可以利用運(yùn)動(dòng)車輛產(chǎn)生的微震信號(hào)來進(jìn)行地震勘探。當(dāng)然，本發(fā)明方法并非是要取代其他可作為勘探使用的地震震源，而是將其補(bǔ)充到已有地震勘探的方法中來，利用其與傳統(tǒng)的主動(dòng)源及被動(dòng)源都不同的震源特性，來彌補(bǔ)天然的或其他人工震源的不足。其具有能挖掘車輛持續(xù)性隨機(jī)性微震源優(yōu)勢(shì)，利用其與傳統(tǒng)的主動(dòng)源及被動(dòng)源都不同的震源特性，來彌補(bǔ)天然的或其他人工震源的不足實(shí)現(xiàn)地震勘探目的的優(yōu)點(diǎn)。

作為優(yōu)化，震動(dòng)源的記錄S(t)與采集點(diǎn)的記錄Rn(t)同步記錄，以保證互相關(guān)的實(shí)現(xiàn)。

作為優(yōu)化，震動(dòng)源的記錄S(t)與采集點(diǎn)的記錄Rn(t)進(jìn)行的相關(guān)運(yùn)算包括在時(shí)間域和頻率域進(jìn)行的互相關(guān)、反褶積和互相干等具有互相關(guān)基本特征的運(yùn)算。

作為優(yōu)化，把震動(dòng)源的記錄S(t)與采集點(diǎn)的記錄Rn(t)進(jìn)行的相關(guān)運(yùn)算所得的記錄Cn(t)是一種虛震源記錄或者相當(dāng)于在S點(diǎn)有一個(gè)主動(dòng)源激發(fā)，測(cè)線R接收的地震記錄。

作為優(yōu)化，運(yùn)動(dòng)車輛作為微震震源的震動(dòng)是能提高后續(xù)數(shù)據(jù)質(zhì)量的具有足夠隨機(jī)性的震動(dòng)。

作為優(yōu)化，利用運(yùn)動(dòng)車輛作為微震震源的地下結(jié)構(gòu)檢測(cè)是利用長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)接收而集聚能量后進(jìn)行的。

作為優(yōu)化，運(yùn)動(dòng)車輛是任何移動(dòng)的車輛，包括汽車、火車、高鐵等，所有這些震動(dòng)均為被動(dòng)源；利用運(yùn)動(dòng)車輛作為微震震源是一種受到地域位置的限制和制約下的利用被動(dòng)源進(jìn)行的地下結(jié)構(gòu)勘探。