利用台阵技术进行微地震事件检测和定位

摘要

地震台阵最初在上世纪50年代是为了检测和识别核爆炸而建立的，并且自那以后就一直被用于检测弱信号和研究地下精细结构。与单一地震台站相比，地震台阵的主要优点之一是利用阵列台站信号的相关性通过叠加提高信号的信噪比(SNR)。另外地震台阵还可以确定地震信号的方向信息。本论文主要是把台阵分析技术应用于页岩气水力压裂开发诱发的微震检测和定位，以及智利俯冲带弱地震事件的检测和定位。对于页岩气开发水力压裂微震检测，微震事件检测的完备性对于压裂裂缝的刻画至关重要。而微震事件信噪比较低，因此微震事件的检测仍然是一个较大的挑战。与传统的长短时窗平均值相比的地震事件检测方法相比，基于模板匹配的M&L算法利用模板和检测事件的波形相似性以及台阵台站之间的相关性，实现对微弱事件的监测和定位。我们把M&L算法应用于一个实际的页岩气水力压裂开发地面微地震监测数据，检测出比模板事件多三倍的事件，并同时初步确定了这些事件的位置。对于智利北部俯冲带产生的地震事件，发展了基于三个小台阵波束成型的微弱事件检测流程。与地震目录事件相比较，基于台阵分析检测出多两倍的事件数。而且基于台阵分析还初步检测出了疑似非火山型的震颤信号。不同台阵分析方法在不同类型事件的检测和定位结果表明，基于台阵的微弱事件检测和定位是一种有效的方法。