气枪震源在地壳介质变化监测中的精度及影响因素分析

Relying on the air-gun artificial source developed by the earthquake administration of Fujian province and the scientific research aiming at the crust 3D velocity structure of Fujian and Taiwan Strait, series of science experiments will be taken by controlling the air-gun source of weak changes. 2-4 common analysis methods are used to test the recording ability of seismographs with different epicenter distance. The recognition ability and precision of these methods are investigated in the subject and the relationship between the air-gun source and seismographs are analyzed systematically. Then, the subject makes quantitative analysis of influence factors. Finally, the subject provides a suit of air-gun signal analysis flow、 an air-gun signal changes detection method and the systematically analysis result of the influence factors to help the further application of the air-gun artificial source in the subsurface temporal evolution monitoring work.

依托福建省地震局研发的移动式水库气枪震源系统以及正在开展的‘福建及台湾海峡三维地壳结构陆海联合探测实验’，开展人工控制水库气枪震源发生微弱变化的一系列科学实验，应用目前较为常用的2-4种提取台站记录变化的数据分析方法，检验不同震中距的测震台站对震源微弱变化的记录能力，分析不同数据分析方法对信号变化的识别能力与识别精度，分析震源变化与台站记录信号变化之间的内在联系，并对可能存在的影响因素给出定量的分析结果。通过人工震源实验的方式对信号变化监测的精度、能力、影响因素等进行精细化的综合分析，最终给出一套适用于气枪信号分析的数据处理流程、信号变化提取方法以及精度和影响因素分析结果，促进气枪震源在地壳介质变化监测中的正确分析和应用。

以福建气枪震源激发试验观测数据为研究对象，分析了不同叠加方法的实际应用效果，并利用噪声的随机性和气枪信号的高度重复性，提出了概率数据筛选方法，结果显示概率筛选线性叠加方法能够有效降低异常干扰的影响；利用频域水准因子反褶积方法和互相关时延检测技术，研究水准比例因子及台站的背景噪声水平对反褶积计算结果的影响，并对反褶积法消除不同枪压引起的震源影响效果进行分析，结果显示气枪震源差异较大时，频域水准反褶积方法去除震源效应的效果较好，而在震源差异较小是，可能引入方法误差，当参考台站信噪比为30左右时，走时误差可能达到20ms；利用互相关时延估计法对不同陈放深度、不同水深、不同模式的气枪激发展开分析，检验了不同震中距的测震台站对震源微弱变化的记录能力，结果显示利用气枪信号可以准确识别信号变化，识别精度可以达到1ms；气枪沉放深度在8-30米变化时，震中距为13km的测震台站记录到的气枪信号的首脉冲到时差异很小，而气泡脉冲到时则有明显差异，且随着沉放深度的增加，气泡脉冲信号提前，8m沉放深度与30米沉放深度的到时差近80ms，在不同水位开展的相同沉放深度的激发信号差异不大，因此，应用气枪震源监测地壳介质变化时需注意气枪震源沉放深度变化等因素所带来的影响。此外，仪器性能是影响精度的另一主要因素，部分地震仪器记录时间存在较大的偏差。