勘探地震中的六分量觀測

王 赟,孫麗霞,李棟青,陳 暢,邱新明

(中國地質大學(北京)地球物理與信息技術學院“多波多分量”研究組,北京100083)

1 六分量地震概況

空間中任意一點的運動狀態有六個自由度(圖1),即需要完整地刻畫3個平動分量和3個旋轉分量[1-2]。由震動引起的旋轉是地震學研究的重要方向之一[3-4]。伴隨著旋轉地震儀的研發日益成熟,旋轉觀測在天然地震、地震工程、建筑工程和火山監測等不同領域都獲得了廣泛的應用[5]。為推動國際間對地震旋轉運動的關注和加強合作,美國地質調查局的LEE聯合多位地震學家于2006年成立了International Working Group on Rotational Seismology(IWGoRS)合作小組,該小組每三年召開一次旋轉運動學術討論會[6],截止目前,旋轉運動的觀測研究主要局限于美國、歐盟和日本等一些發達國家及中國臺灣地區,并以天然地震和地震建筑工程領域為主,鮮有勘探地震領域的實際應用。

圖1 三維正交笛卡爾坐標系統中的旋轉運動示意[2]

除目前的平動3分量地震觀測外,Stanford大學近十年一直倡導在勘探地震中進行3個旋轉分量的數據采集,并進行旋轉分量觀測應用于勘探地震的可行性研究[7]。BARAK等[8-9]在常規海底四分量地震觀測(包括壓力和笛卡爾坐標系下3個方向的線性位移振動)的基礎上,強調增加3個分量記錄質點旋轉運動的重要性,通過簡單的水下散射體波場模擬,說明了7分量記錄的地震波場對于有效描述不同類型波的振動軌跡,恢復波場的空間矢量特征具有重要意義;并從去噪的角度闡釋了利用7分量記錄去除面波和折射波的方法以及技術優勢。……