基于波形的矿震识别和震源参数研究-以山东平邑矿震为例

Mineral resource plays an irreplaceable role in human and social development. Explotation of deep mineral resources is usually accompanied by mining earthquakes, which spurred in recent years. Identification and fast relocation of aftershocks become important for timely disaster relief of large mining earthquakes. On December 25, 2015, a mining earthquake of magnitude 4.0 occurred in Pingyi county, Shandong Province at 7:56. We deployed 10 seismic stations to record continuous waveforms for 18 days. In this project, we propose to apply a template matching method and a double-difference method to identify and relocate the aftershocks. We will study the spatial and temporal evolution of the mining earthquakes. Toward this purpose, we will improve the waveform cross-correlation algorithm using parallel computing and optimize the working process of the template matching method and the double-difference locating method, which is crucial in disaster mitigation.

矿产资源是人类赖以生存、社会赖以发展的重要物质基础，在国民经济建设与社会发展中具有不可替代的作用。随着人们对矿产资源开采深度的不断加深，在其开采过程中伴随的矿震灾害对自然与社会造成极大危害。近年来，矿震规模和强度呈明显上升趋势。矿震的识别、速报以及快速响应已成为各级政府进行及时救灾要解决的科学问题。2015年12月25日07时56分，山东省临沂市平邑县发生4.0级矿震。我们成立了应急观测组，对塌陷区进行了流动地震观测，获得了总共18天的连续波形记录。本项目以平邑矿震为研究对象，拟使用模板匹配方法对矿震余震进行识别，使用双差定位法对矿震进行精确定位；评估区域性塌陷活动，研究矿震的时空分布；研究波形互相关技术和并行计算方法，提高计算效率，优化模板匹配方法和双差定位法的工作流程，发展实时或近实时的矿震余震识别和定位方法，开发相应的程序软件，用于矿震的监测和速报，为应急救灾提供重要参考。

矿产资源是人类赖以生存、社会赖以发展的重要物质基础，在国民经济建设与社会发展中具有不可替代的作用。山东省石膏矿产资源储量丰富，资源集中分布于鲁中地区，尤以泰安、枣庄、临沂三区资源较为丰富。随着矿产资源开发规模和开发强度的增大，矿山地面塌陷问题越发突出，随之引发的地震灾害也同步加重，由此带来了较大的经济损失和人员伤亡。及时准确的获得矿震的震源参数可以判断震源的破坏类型和程度，研究矿震序列的发生和发展，对于认识矿震的成因，制定防灾减灾措施具有重要意义。因此，我们对震源参数确定开展了研究：①发展了波形互相关走时差数据的快速计算方法，采用结合波形互相关技术的双差定位法研究了的2014年云南景谷Ms6.6地震序列的复杂破裂过程，确定其发震构造为北西向的隐伏断裂；②发展了基于波形的反演震源机制的方法和流程，获得了川滇地区536个M≥4地震的震源机制和矩心深度，研究了其地壳流变学意义。将能够获取可靠震源机制的地震震级下探到了3.0左右；③利用gCAP的方法研究了2015年平邑矿震的震源机制，结果显示其含有非常明显的非双力偶成分，且表现为体积缩小的内爆机制。分析了矿震的频谱特征，采用REST方法和模板匹配方法识别矿震，采用改进的网格搜索法和结合波形互相关的双差定位法获得矿震时空分布的初步结果，刻画出了平邑石膏矿3个矿区分布和塌陷变形的发展变化特征。