[发明专利]基于矩张量反演的采场微震震源机制求解方法

权利要求书

1.基于矩张量反演的采场微震震源机制求解方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)利用震源定位点坐标、传感器探头坐标及P波初动振幅进行矩张量求解：

根据弹性波动力学理论，P波远场位移U由格林函数矩阵和矩张量来表示：

U＝GM*δ(t) (1)

式中：G为弹性动力学格林函数矩阵，M为震源矩张量，δ(t)为震源时间函数；

通过引入反射系数Re，并引入脉冲函数从而忽略时间函数δ(t)，得到在半无限空间条件下，通过SIGMA法简化的P波初动振幅Z(x)的表达式：

其中，C为传感器校正系数；R为震源距，表示震源和传感器探头之间距离；γ₁、γ₂、γ₃表示震源和传感器探头之间的方向余弦；M_ij表示矩张量的各个元素；Re为界面的反射系数，表达式如下：

其中，p＝v_p/v_s，表示纵波v_p和横波v_s速度之比；e＝r·t，表示震源到传感器探头的方向向量r与传感器探头的感度方向t的乘积；

(2)震源参数求解

a.根据矩张量特征值进行分解，得到各部分所占比例值，判断震源破裂类型：

其中，通过对矩张量M_ij进行分解，得到M₁、M₂、M₃为矩张量的三个特征值，其中M₁为最大特征值，M₃为最小矩张量，Q代表剪切部分比例值，T代表张拉偏量部分比例值，F代表静水拉应力部分比例值；

b.计算破裂走向、裂纹运动方向及破裂倾角：

矩张量的三个特征值M₁、M₂、M₃对应的特征向量m₁、m₂、m₃与裂纹的位错向量v、破裂面的法线向量n有如下关系式：

c.计算相对裂纹体积参数V_r：

V_r＝(M₁+M₂+M₃)/nv (6)

(3)绘制震源机制沙滩球。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射系数Re等效于在半无限条件下的振幅与无限空间条件下的振幅之比。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，判断震源破裂类型的方法为：通过剪切部分比例值Q来判断震源破裂类型，若Q≤40％，判断震源破裂裂纹为张拉型；若Q≥60％，判断震源破裂裂纹为剪切型；若40％Q60％，则判断震源破裂裂纹为混合型。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式(5)计算得到破裂走向即法线方向、裂纹运动方向即位错方向；将破裂面的法线向量与采场平面的法线向量进行叉乘得到交线向量，计算出与x轴的夹角即为破裂倾角。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，绘制震源机制沙滩球的方法为：首先定义NED坐标系，即X轴为北向，Y轴为东向，Z轴为垂直向下，给出球的位置坐标以及球的半径，将矩张量转换成NED坐标系下的矩张量解，通过等面积投影绘制出拉伸和压缩区域。