[发明专利]一种基于格林函数的地震监测方法

说明书

本发明公开了一种基于格林函数的地震监测方法，包括：步骤一，对研究区域划分网格。准备格林函数，并以二进制文件的形式保存在计算机中。步骤二，格林函数与观测数据进行互相关，得到互相关格林函数，并以二进制文件的形式保存在计算机中。第三步，假定一个震源机制，依据震源机制对互相关格林函数进行加权叠加得到平均互相关波形。第四步，重复第二、三步得到所有的虚拟震源的平均互相关波形。第五步，依据全部的平均互相关波形的振幅值检测地震。本发明的优点是：使需要进行的互相关次数与震源机制的种数无关，从而减少互相关次数，具备更高的效率。

技术领域

本发明涉及地震监测技术领域，特别涉及一种基于格林函数的地震识别、定位和震源机制反演方法。

背景技术

地震仪组成地震观测台网。通过地震观测台网，可实现对地振动的物理量，如加速度、速度和位移的测量和记录，这便是地震监测。地震监测是地震学研究和防震减灾的基础。相较于中强地震，小微地震的地震波具有能量弱，频率高，衰减快的特点。这导致小微地震是地震监测的难点。

波形匹配法是一种在既有观测硬件条件的基础上，加强监测能力的方法。波形匹配法使用已知地震的波形去和连续波形做互相关计算来寻找地震信号。这个已知地震称为模版地震。波形匹配法首先将模版地震的波形和连续观测记录做互相关。然后，将得到的互相关波形叠加、平均得到平均互相关波形。当平均互相关波形的振幅达到一定阈值的时候，即可识别到一个疑似地震。多个疑似地震可能对应的是同一个地震，所以需要假设一个时间窗。在这个时间窗内，具备最高互相关值的疑似地震记录会被程序确认，而其他记录则被移除。

上述的波形匹配法需要使用者提供模版地震。这就限制了波形匹配法的应用范围。比如，地震频发的地震带往往存在地震极少的地震空区。地震空区在未来存在发生强震的可能性，是涉及公众安全的重大课题，是地震学研究的热点。然而，地震空区往往就没有足够的地震可供用作模版。另外，前期缺乏研究的地区也有可能无法提供足够的模版地震。

因为上述的原因，近年产生了使用虚拟地震为模版的做法。虚拟地震的波形是通过人为假定震源参数，使用计算机计算出来的。利用这些计算出来的合成波形代替真实地震的波形去和连续观测记录进行互相关。这一做法可以解决没有模版地震的问题。但是，因为可能的震源参数很多，尤其是可能的震源机制解很多，这导致计算量巨大，使这一做法缺乏实践能力。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种基于格林函数的地震监测方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于格林函数的地震监测方法，包括以下步骤：

步骤一：地震监测区域划分为经度、纬度和深度的三维网格，网格所在位置为可能的震源位置。

步骤二：准备格林函数文件。依据一维速度模型、观测台站的位置坐标和步骤一的网格点的经纬度、深度坐标，准备好全部格林函数文件g_i(i∈[0，2])。计算出格林函数的归一化系数。归一化系数是2g₀g₁、2g₁g₂和2g₀g₂。

步骤三：格林函数与观测波形进行互相关。假定震源在某一个三维网格位置上，将实际的连续观测记录从ENZ坐标旋转到RTZ坐标。将格林函数与实际的连续观测做互相关，并得到半归一化的互相关格林函数：u是某一分量的实际的观测波形；每一个分量都需要各自进行步骤三。

步骤四：对步骤三得到的半归一化的互相关格林函数进行加权叠加，并完成归一化。假定一个震源机制(δ，λ)(是断层面的走向，δ是断层面的倾角，λ是断层面的滑动角)，对格林函数进行加权叠加，即可得平均互相关波形。首先，单分量的互相关波形可以由下面的公式(1)给出：