[发明专利]一种基于“震源-台站”速度模型的微地震事件定位方法

说明书

本发明公开了一种基于“震源‑台站”速度模型的微地震事件定位方法，主要解决现有技术中存在的微地震震源定位精度不高的问题。该定位方法，(S1)根据任意数量的主动震源和台站构建任意主动震源到任意台站关于“震源‑台站”的速度模型组；(S2)基于到时排序和旅行时差对速度模型组确定最佳主动震源；(S3)利用最佳主动震源对应的“震源‑台站”速度模型，对待定的微地震事件进行定位。通过上述方案，本发明达到了精确定位微地震事件的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于微地震监测领域，具体地讲，是涉及一种基于“震源-台站”速度模型的微地震事件定位方法。

背景技术

震源定位是微地震监测技术相比于其他技术的优势所在，针对微地震震源的定位方法，国内外的学者开展了很多的研究，并且取得了丰富的成果。目前的微地震定位方法主要可以分为基于走时差的定位方法和基于三分量检波器的定位方法两大类(Ge,2003a；Ge,2003b)，基于三分量传感器的定位方法仅需要一只三分量传感器即可实现对震源的定位，但是该方法需要准确的分离P波和S波并拾取二者的到时，而在微地震监测中，数据普遍噪声大信噪比低，很难实现准确的波场分离，因此该方法在微地震监测中的应用较少，所见报道也不多，如Brink等人采用三分量检波器的方法对深部矿井中的岩爆进行监测(Brinkand O’Connor,1983),Albright等人将其用于油气储备网络稳定性分析中(Albright andPearson,1982)。

走时差算法是目前微地震震源定位中应用最为广泛的算法，Geiger算法是最为经典的走时差算法之一(Geiger,1912)，Geiger法将非线性问题线性化，以事件的计算到时差和观测到时差的差值作为目标函数，设置初始位置后通过迭代获取最终的定位结果，但该方法对初值的选取有一定的要求，容易发散或陷入局部极值(张唤兰,2014；李楠,2014；田宵,2018)；针对Geiger算法的问题，在此基础上也发展了诸如HYPO71、HYPOINVERSE、HYPOCENTE等多种改进算法(Lee et al,1975；Lienert et al,1986；Nelson et al,1990)；Romney使用距离残差代替时间残差作为目标函数，对震源平面位置、深度和起震时间分别求解，避免了几个参数间相互的影响，但是该方法对震源深度和起震时间的计算并不准确(Romney,1957)。2000年，Waldhauser和Ellsworth提出了双差定位算法(Waldhauser andEllsworth,2000)，双差定位算法以两个事件之间的到时差作为研究对象，一般来说两个事件中有一个是比较可靠的，以此来降低速度模型对定位结果的影响，提高算法的稳定性和抗噪性，双差定位算法在地震事件重定位，微地震事件定位中取得了广泛的应用(张唤兰,2014；张唤兰,2015；Zhang,2003b；徐小明,2008)；丰光亮等人提出了以P波和S波到时差作为目标函数的TDP-S和TDPS算法，并比较了两种算法性能及其在隧道内应用的效果(Fenget al,2017)，不过这两种算法都需要同时拾取P波和S波的到时，在对正演数据进行定位时，可以表现出了较好的可靠性，但是在实际微地震监测中，P波和S波的到时难以被准确拾取，因此会对算法的结果产生一定的影响。

在实际的微地震定位中，应用的最多最广泛的依然是均匀的速度模型，均匀速度模型假设监测区域的介质是各向同性的，各个方向都有相同的传播速度，该速度模型简单易懂，计算方便，但是由于其假设条件的限制，因此在定位中的精度有限，如何实现精准的对微地震震源进行定位是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于“震源-台站”速度模型的微地震事件定位方法，主要解决现有技术中存在的微地震震源定位精度不高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于“震源-台站”速度模型的微地震事件定位方法，包括如下步骤：

(S1)对数量为M的主动震源和数量为N的台站构建“震源-台站”的速度模型组；