微震

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微震是一个科技名词。

中国文字是历史上最古老的文字之一。也是至今通行的世界上最古老的文字。世界上还没有任何一种文字像汉字这样经久不衰。 从甲骨文发展到今天的汉字，已经有数千年的历史。文字的发展经过了甲骨文、金文、大篆、小篆、隶书、草书、楷书、行书等书体演变。

目录

名词解释

微震，是指由岩石破裂或流体扰动产生微小的震动。广义上分为工程生产上的微震（microseism）和自然产生的微地震微震（microearthquake）；波形最明显的特征一个是持续时间较短，一般只有零点几秒左右。

广义上的微震可以分为两大类：工程生产上的微震（microseism）和自然产生的微地震（microearthquake）。前者震级一般在－2—2之间。这类微震是由人为生产施工导致岩石破裂产生的。如油田压裂微震监测技术，矿山安全生产微震监测预警系统、水电站大坝微震监测系统等等。后者是由天然应力场的变化引起岩石破裂或者岩浆、雨水等流体扰动引起孔压变化产生的。如利用大地震后微震研究大地震产生机理，利用微震数据研究断裂走向和长度，利用微震数据反演火山区速度和品质因子Q等等。

微震的波形特征及其频谱特征

微震波形最明显的特征一个是持续时间较短，一般只有零点几秒左右。另外振幅通常较小也是分辨微震信号的重要标准。微震波在物理本质上和地震波没有差别可以理解为能量较小的地震波。在不同的应用领域微震大小尺度的划分也是不同的。比如在油田压裂产生的微震较小通常在－2—2级；在研究地震余震时，大地震后的引起断裂错动导致地下应力状态不均，在其之后的几个月里应力逐渐释放会出现大量的余震，这些余震能量较大通常能达到4、5级左右但相对于大地震来说都可以划作微震来研究；在研究火山活动时，由于岩浆扰动和热力作用会诱发地震，这些地震相对于构造地震一般较小，在监测火山活动性时候常常要研究分析这些火山地震，也被划作微震监测研究的范畴。

微震的频谱特征表现为不同的微震频带差异较大。能量小的（如油田压裂）频率相对较高，主频可达到几百赫兹。能量大的（如煤矿的冲击压）频率较低，频带范围通常在几赫兹到十几赫兹之间。

微震技术研究

震源定位技术

确定震源的空间位置是微震监测技术研究中的最重要的手段。微震的定位方法与地震的定位方法几乎相同，震源定位早期是通过几何作图完成的，包括和达法、高桥法、石川法等等，定位方法简单但精度低。直到1912年德国Geiger提出的基于理想地球在时间域内定位方法，其原理是将非线性问题线性化并给出最小二乘解。林峰等将该方法应用到微震定位的研究中去。到20世纪70年代Lee和Lahr在Geiger理论开发了HYPO71－86系列定位程序，开创了计算机定位的先河。由于定位的方程是非线性方程，Geiger方法是将非线性方程线性化，其结果必然是使解非线性问题中本来存在的问题更加严重，进而更容易使反演陷入局部极小值。因此人们又发展了非线性方法。非线性定位方法不需要求偏导数，对初始位置的依赖性不强，这样可以避免解陷入局部极小点，但是这种方法效率相对较低并且运算量比较大。比较常用的方法有牛顿法、Powell方法、Broyden法、模拟退火法、遗传算法等等。在实际的地震定位中，我们通常是不知道真实的地层速度结构的。常规定位方法的定位结果受地层速度结构的影响较大。因此减小或消除地层速度结构的影响成为我们最关心的问题。为了减小这种影响，Waldhauser　and　Ellsworth提出了双差分定位法。该算法的思想是计算同一台站接收的两个相邻地震走时差的差来消除速度结构的影响，从而使定位结果比常规定位方法提高一个数量级。双差定位方法在国内外都得到了广泛的应用。微震定位是微震研究的最简单也是最基础的一步，常常要结合微震成像等研究方法共同解释地质构造现象。

微震层析成像

除了微震定位技术，利用微震数据中P波、S波到时和振幅等信息进行反演目标区速度模型和衰减结构在研究火山地震等方面也有着重要的应用。和普通的地震信号一样，微震信号里的许多信息（到时、振幅、相位等）都可以在一定程度上反应其穿过目标区岩石物性和大地构造情况。根据反演参数的不同，层析成像可主要分为：反演速度模型的走时层析成像和反演Q值模型的衰减层析成像。

地震走时层析成像法起初由Aki　and　Lee提出并成功应用到区域地震中，其研究思路是给定初始模型并离散化，再设定初始模型的时候把研究区域划分为若干个小块体，并假设每个块体的速度相同。通过初始速度模型计算走时并将其与实际观测的走时比较，根据比较结果修改模型，再计算走时，然后再比较。如此反复比较修改直至迭代达到满意的精度，最终得到的速度模型就是反演结果。

微震在研究大地构造中的应用

微震在火山构造研究中的应用

微震在火山监测中的应用。火山和地震有着密切的联系。火山能够产生大量的地震信号，这些信号和构造断裂产生的地震信号不同。几乎在每一次有记录的火山喷发之前，火山下面或附近的构造活动性会增强，并伴有不同程度地震。因此地震学已成为火山喷发预报和监测的最有力手段之一。在研究火山地震信号中低频信号成为重点，大多数低频事件是由流体增压过程引起的，如气泡的形成和破裂。这种事件经常出现P波，而缺乏S波，主要频段为1～5Hz，其中2～3Hz最为常见。吴建平等利用2002－2003安放在长白山火山附近的宽频地震仪接收的微震P波低频信号，定位微震群的位置并分析微震活动过程，通过定位震源深度，台站记录的初动变化和震群的分布规律得出结论：震群活动可能与岩浆热液活动和岩浆的增压有关。除了研究火山构造地震和流体增压产生的低频地震之外，火山内部流体扰动气体膨胀或收缩也会在火山通道附近产生微小地震。火山构造研究一个重要的手段就是通过微震信号到时信息和振幅信息来反演火山附近区域的速度和衰减结构。此外地球物理参数结合岩石物性模型、孔隙度和流体饱和度对火山内部结构进行研究和解释。

微震在震源机理及地震预报研究中的应用

一般情况下大地震产生是地下应力变化、积累和释放过程，这些应力变化往往要伴随着微震。现今的高精度微震观测网已经可以了解地下微震的活动情况进而预报研究地震。而且，地震活动原本是长时间尺度的应力变化的结果。因此长时间积累的微震观测数据反应了长时间地下应力变化情况，对今后大地震的预报具有积极的意义。微震监测也常常用在大地震发生后诱发地震的研究以及研究大地震产生的机制方面。通过余震簇分布的研究可以确定大地震后产生的断裂的位置长度以及延伸方向，为该地区未来大地震的预报提供了重要的信息。

微震在大地构造研究上应用

微震监测是研究断层活动性以及研究它内部速度结构的重要工具，由于微震的活动性常常与地质构造相关联，因此对研究区微震发生的数量随时间和位置的变化的统计可在一定程度上反应地下构造的活动情况。国外学者通过微震反演等手段对一些大断裂进行了大量的研究并通过实验建立起微震和地震构造的关系。断层的构造活动也提供大量微震信息，利用这些地震信息反演出断层的P波和S波的速度结构结合实际地质资料对断层的走滑区位置和产生原因等并行分析和解释。在大洋中脊存在着大量的转换断层，由于海底扩张作用这些断层会频繁活动，通过海底检波器接收到大量微震可用来反演洋壳结构特征。