被动地震勘探新方法

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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．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）不但利用接收到的纵波，也利用接收到的横波信息。

（４）通过微地震活动来得到活动构造的空间位置和括动特征。

（５）通过层析成像来得到研究区三维纵波波速分布图像、横渡波速分布图像和泊松比分布图像。根据波速异常情况来获得地质体的三维空间状态。

从对比中可以发现，人工地震勘探实际是一个较大的工程工作，需要一个工作组来多次激发地震、移动电缆等；并且对环境有某种程度的破坏。而在被动地震勘探中，只要把地震台布置好后，就可以等待数据了，而无须进行工程施工，因此更经济；另外也不存在对环境的破坏（Ｄｕｒｈａｒｎ，２００３）。

相对于人工地震勘探来说，被动地震勘探也有其缺点。首先，需要半年到一年的时间来等待足够的地震事件。另外，结果的精度依赖于微地震活动的频繁程度。对于微地震多发和地震波路径密度较高

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构造面的空间状态。这些结果不但是地质矿产勘探最需要的资料，同时也是地质灾害危险性和工程安全性精确评估的重要依据。

四、应用实例

在国外，被动地震勘探已经被应用于实际工程项目中。图２显示ｒ在希腊完成被动地震勘探项目的结果。从图中可以很直观地看到对应岩性变化的波速异常分布及其三维形状。

图２在希腊进行被动勘探得到的层析成像结果（自Ｋａｐｏｔａｓａｌ２００３；Ｍａｒｔａｋｉｓａｌ２００３）

左图：利用被动地震勘探得到的三维层析成像横纵波速比结果。其中（膨色表示的）波速比异常分布与岩层分布较一致

右图：人工地震勘探和被动地震勘探的二维结果对比。从该对比中可以看出被动地震勘探结果崩颜色的变化很直观地显示了渡速异常分布情况，或者说很直观地显示ｒ岩性和构造的奄问变化情况

五、结论

相对于人工地震勘探来说，被动地震勘探最大的优点是适应于各种复杂的地区和环境，不但可以得到三维Ｐ渡波速分布，还可以得到三维ｓ波波速分布和泊松比分布。

通过运用密集高频地震台网进行微地震观测，可以获得大量表征地下构造活动的（天然和人工诱发的）微地震记录。利用地震台阵网记录的连续性数据，就可以得到地下活动构造（如断层等）四维活动情况（即构造活动在空间上的分布及其在时间上的变化规律），然后就可以根据微地震在时间和空间上的活动规律来对灾害发生的空间位置和可能性进行预测。这对地质灾害监测以及在大型工程实施前．尤其是实施过程中进行安全评估都有重要的应用价值。

通过利用微地震数据进行层析成像反演计算，不但可以得到地下岩层Ｐ波三维速度结构，也可以得到ｓ波三维速度结构及泊松比三维结构。根据这些地球物理参数的三维结构，就可以准确确定地下岩石或土壤成分及构造的三维分布等。这些三维分布是极其重要的反映地下岩层和构造分布的资料，它是矿产资源勘探的重要依据；同时它还是精确进行地震地质灾害危险性及破坏程度和工程安全性评估的基础。

总之，被动地震勘探在矿产资源勘探以及在地质灾害危险性和工程安全性评估方面有重要的应用价值，并已经在国际上被应用。可喜的是，中国地质科学院地质力学所王小凤研究员领导的工作组已经开始把该技术在国内进行推广和应用。通过利用被动勘探地震技术，不但可以解决我国某些勘探难点地区（如前文提到的人工地震勘探失败的油田）缺乏有效地球物理勘探手段的难题，同时也为我国进行

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

作者：安美建， 冯梅， 王小凤， 马寅生

作者单位：安美建(中国科学院研究生院计算地球动力学实验室,北京,100049)， 冯梅,王小凤,马寅生(中国地质科学院地质力学研究所,北京,100081)

本文链接：/Conference_6125817.aspx

下载时间：2010年1月6日