被动地震勘探新方法在矿产勘探和地质灾害监测中的应用

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1、384以科学发展观促进科技创新(上)————=—；———=======——，—————；——===#—————；=—===—；———g——===一‘#—————===；—一参考文献I张明泉“预测与决策分析”学习参考资料2西南石油学院油井完井援术中心(CWCT)西南石油学院，2005欠平衡钻井技术监督培训材料，61～65作者简介李荣，现为西南石油学院博士生。电话：(028)67305578；E—mail：1．imng～cn@sohu．∞m。被动地震勘探新方法在矿产勘探和地质灾害监测中的应用安美建1冯梅2王小风2马寅生21．中国科学院研究生院计算地球动力学实验室，北京，1000492

2、，中国地质科学院地质力学研究所，北京，100081摘要被动地震勘探是近几年在国际上出现的新的地球物理勘探方法。它是把基础地震学理论和方法应用于高精度浅层地质构造的研究中。谊方法适应于各种复杂的地区和环境，首先可以得到微地震活动的规律；其次它不但可以得到三雏P波波速分布，还可以得到三维S波波速分布和泊松比分布。关键词固体地雄物理学天然地震资源勘探地质灾害一、介绍随着工业化的发展，人们对矿产资源的需求越来越多，也迫使人们不断努力开发新技术和开拓新空间来找到更多新的矿产资源。在对地球表层以下的矿产资源勘探中，地球物理勘探技术起到了至关重要的作用。地球物理勘探(简称物探)方法是根据地质学

3、和物理学的原理，利用仪器中记录到的各种物理现象来推断和反演地下的地质构造。物探方法主要包括：利用岩石密度的重力勘探，利用岩石磁性的磁法勘探，利用岩石电性的电法以及利用岩石弹性的地震勘探等。地震勘探是通过分析记录到的人工震源(如爆炸)所产生的弹性渡，来推断弹性波传播路径中岩层地球物理学性质的方法。在地震勘探中通常分析接收到的反射波，因此常见的地震勘探是反射地震勘探。反射地震勘探是当前一种最有效的勘探方法，并且在所有物探方法中占有非常重要的位置(往往占用了所有物探投入的95％以上)。但反射地震勘探也有其自身的局限性，并有可能在某些特殊地区导致勘探工作完全失败。例如，巴西圣保罗州20世

4、纪80年代曾对Parana盆地进行了大规模的人工地震勘探。但由于盆地表层覆盖的高速玄武岩的屏蔽作用，致使最终没有得到有用的信息。在国内也不乏人工地震勘探完全失败的例子。在我国西北某油田，50年来曾先后两次(第二次邀请的是外国公司)对某含油区进行人工地震勘探，但连一点有用的信号都没有接收到，致使物探工作彻底失败。在这些使用传统勘探方法无法进行勘探的地区，就需要利厢新的勘探技术和方法。随着科学技术的发展，研究大尺度地球结构的基础地震学(Seismology)近年来出现了向应用地震学(Seismic)转化的趋势，随之出现了一种新的地震勘探方法——被动地震勘探(Pa∞iveSeismic

5、)。被动地震勘探是利用密集地震台阵来监测岩层中微地震活动所产生的地震波，然后运用地震学方法来反演蛆科学发展观促进科技创新(二)385微地震的活动特征和研究区三维横渡波速和纵波波速分布的一种勘探方法。它与以前的人工地震勘探方法的最大区别就在于它主要利用(被动的)天然地震，当然也可以利用人工地震，并适用于各种复杂的地区和环境。它首先是对传统人工地震勘探方法不足之处的补充；但如果在被动地震勘探方法中同时使用人工震源，它就可以取代传统人工地震勘探方法。另外，被动地震勘探的一个重要用途就是对地质灾害进行实时监测，并对灾害发生的空间位置和时间进行及时预涮。被动地震方法已经开始在国际上被应用．

6、但我国矿产勘探界多数人士对该方法还基本不了解。故此本文将对该新方法原理及其应用价值进行介绍。二、基本原理被动地震勘探是把基础地震学(Seismology)中的理论和方法应用于实际矿产资源勘探中。在地震勘探领域，该技术是一个不同于传统地震勘探的全新的方法。在被动地震勘探中，首先利用密集地震观测台阵对天然和诱发地震等进行观测，来获得地震活动的高精度的时空特性；利用微地震活动的情况就可以得到构造活动的时空特征；并在此基础上通过层析成像技术来获得研究区三维的地震波速分布图像。圈1人工地震勘探t左)帮被动地震勘探(右)碌理示意图在人工地震勘探中，在地丧进行人工激发产生地震渡．然后用一个(垂

7、直)分量传感器来接收反射回来的地震渡。在被动地震勘探中，无须实行^工激发地震渡而直接闱三个(一个垂直、两十水平)分量来观测断层和裂缝活动产生的张地震图1是被动地震勘探和传统人工反射地震原理示意图。在人工地震勘探中，通过人工激发的震动(娲爆炸)等来产生地震波，主要鹌甩发射回来的纵注的垂直分量信息来得弼岩层或构造瑶面空间位置。相比之下，被动地震勘探有以下特性。(1)直接利用局部构造活动微地震所产生地震波的三分量(一个垂直和两个水平分量)信息。(2)主要利用直达波。(3)不但利用接收到