誘發(fā)地震的研究是近年來(lái)地震學(xué)研究當(dāng)中的一個(gè)熱門方向,但是對(duì)誘發(fā)地震的物理機(jī)制以及與人類操作之間的關(guān)系的研究一直是一個(gè)很具有挑戰(zhàn)性的工作。在本論文中,我們圍繞誘發(fā)地震及震源分類來(lái)開(kāi)展了兩個(gè)方面的研究工作:1),采用了 Zhang and Wen[2015a]提出的ML微震檢測(cè)方法的技術(shù)流程,基于呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)附近最近的新疆地震臺(tái)網(wǎng)中心的6個(gè)固定地震臺(tái)的連續(xù)波形資料,搜索2013年6月至2015年10月發(fā)生在呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)附近的小地震事件。結(jié)合檢測(cè)到的新疆呼圖壁氣田的微震事件,分析了其與氣田生產(chǎn)中的注氣率、采氣率、井口壓力以及累積注入量之間的關(guān)系,并探討了這些誘發(fā)地震可能的物理機(jī)制。2),以新疆地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的真實(shí)的天然地震和礦山爆破數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù),我們將頻譜比和振幅比作為區(qū)分區(qū)域地震震源類型的手段,調(diào)查了這兩種方法的區(qū)分效能。另外,基于訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù),利用支持向量機(jī)(SVM)方法建立預(yù)測(cè)模型,對(duì)天山地震帶2009年1月至2016年12的M1≥1.5的地震進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)分類,并對(duì)分類結(jié)果及效能進(jìn)行分析討論。呼圖壁氣田是目前中國(guó)最大的地下天然氣儲(chǔ)氣庫(kù),自2013年6月9日以來(lái)每年以“夏季注氣/冬季采氣”的模式作業(yè)。我們研究了 2013年6月9日至2015年10月22日期間呼圖壁氣田的地震活動(dòng),并探討了誘發(fā)地震活動(dòng)與野外作業(yè)之間的關(guān)系。我們?cè)诰嚯x氣田10公里范圍內(nèi)共識(shí)別出了 273個(gè)M≥1的地震事件,其中97%的事件發(fā)生在第一和第二注氣階段,0.4%發(fā)生在第三注氣階段,還有1%發(fā)生在兩個(gè)采氣階段。發(fā)生于前兩個(gè)注氣階段的震群深度很淺(2 km),且主要發(fā)生在兩個(gè)位置:其中一個(gè)震群沿著標(biāo)志儲(chǔ)氣庫(kù)南部邊界的斷層分布,另外一個(gè)震群在距離儲(chǔ)氣庫(kù)東南端約2km處,該震群沿NS向分布。呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)域地震活動(dòng)與總注氣量、注入率以及井口壓力沒(méi)有明顯相關(guān)性。這些地震活動(dòng)發(fā)生在野外操作中注氣率和井口壓力突然上升或下降之后的11-17小時(shí)。這種關(guān)系和一種物理機(jī)制一致,即在依賴于斷層速率和狀態(tài)的摩擦定律(therate-and state-dependent constitutive friction law)的背景下,彈性和不排水孔隙彈性響應(yīng)于注入速率和井口壓力同時(shí)突變而產(chǎn)生的應(yīng)力突變,誘發(fā)了呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)附近的斷層上的地震活動(dòng)。我們的研究也指出誘發(fā)地震活動(dòng)在某些實(shí)際野外操作中可能是可控的。為了確定一個(gè)區(qū)域的真實(shí)地震活動(dòng)水平,從原始地震目錄中將人工地震事件記錄和天然地震進(jìn)行區(qū)分是非常有必要的。在本次研究中,基于新疆地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的天然地震和礦山爆破(研究區(qū)域:78.78° E-91.00° E,40.00-46.50°N),我們將頻譜比和振幅比作為區(qū)分區(qū)域地震的手段,調(diào)查了兩種方法的區(qū)分效能。我們使用新疆區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)2009年1月至2016年12月記錄到的1071個(gè)天然地震和2881個(gè)非地震事件作為訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù),兩種數(shù)據(jù)類型地震震級(jí)都在區(qū)域地震的震級(jí)范圍內(nèi)(1.5 to 2.9)。非地震事件和天然地震事件可以通過(guò)振幅比(Pg/Sg)很好的區(qū)分開(kāi),區(qū)分效能隨頻率的增加而增加。試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)8-15Hz的濾波頻段的振幅比是最有效和準(zhǔn)確的區(qū)分手段,可以成功的對(duì)超過(guò)90%的事件進(jìn)行區(qū)分。相比之下,P波和S波頻譜比表現(xiàn)的相對(duì)較差,因?yàn)榈V山爆破和天然地震這兩類數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果的值域范圍大概分別存在60%和55%的重疊。對(duì)比結(jié)果顯示,對(duì)于單個(gè)震相,壓縮波和剪切波之間的振幅比方法優(yōu)于P波和S波頻譜比方法。然而,將這兩種區(qū)分方法結(jié)合,在目前新疆這樣一個(gè)稀疏區(qū)域臺(tái)網(wǎng)中使用一種自動(dòng)的地震事件分類方法能將誤識(shí)別率降低到3%。該方法是基于監(jiān)督模式識(shí)別技術(shù),被稱之為支持向量機(jī)(SVM)。分類結(jié)果顯示,研究區(qū)內(nèi)48.47%的地震事件為非地震震源產(chǎn)生,天然地震事件比例為49.01%,另外有2.52%的事件無(wú)法判別。分類后的天然地震主要發(fā)生在斷層附近,而非地震主要發(fā)生在礦山集中區(qū)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P315.7
【部分圖文】：

?第２章呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)誘發(fā)地震???２００６）。因?yàn)槭褂昧藘蓚�(gè)事件之間的相對(duì)走時(shí)差，消除了由于事件的發(fā)震時(shí)刻的??不準(zhǔn)確性導(dǎo)致的誤差，并將地震的非均質(zhì)性沿射線路徑的影響最小化，該方法以??更高的精度重新確定了模板事件的位置。在下一小節(jié)中，我們討論了模板重定位、??小事件檢測(cè)，同時(shí)考察了研宄區(qū)的地震活動(dòng)水平。??４５°?????

第２章呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)誘發(fā)地震論Ｓｇ波到時(shí)之前Ｉｓ至之后６ｓ）被作為模板波形用于事件檢測(cè)中。我們范圍限定在以呼圖壁氣田為中心的１０公里半徑范圍內(nèi)。以模板位置為維區(qū)域（經(jīng)度、緯度）內(nèi)將潛在的地震位置進(jìn)行網(wǎng)格化。由于事件的深度之間存在折中，所以位置的深度不能很好地被約束（Ｂｍｉｎｇｓｅｔａｌ．，１９９４Ｗｅｎ，?２０１５ａ）。因此我們將深度固定在模板事件的深度，同時(shí)在以模板瑋度０．０８°、經(jīng)度０．０８°的區(qū)域范圍內(nèi)搜索潛在事件的位置，搜索間隔。對(duì)于每一個(gè)潛在的地震位置和發(fā)震時(shí)刻，該方法根據(jù)理論預(yù)測(cè)的模板件之間的走時(shí)差將波形互相關(guān)圖進(jìn)行偏移，然后將所有通道的波形互相加。當(dāng)平均互相關(guān)系數(shù)和疊加后的波形互相關(guān)的信噪比值超過(guò)了預(yù)先設(shè)值時(shí)，就認(rèn)為檢測(cè)到一個(gè)事件，而具有最大平均互相關(guān)系數(shù)的位置就事件的位置。一旦檢測(cè)到一個(gè)事件，就會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的事件與模板事通道之間的最大振幅的比值的中位數(shù)來(lái)確定震級(jí)的大小（Ｍｅｎｇ?ｅｔ?ａｅｎｇ?＆?Ｚｈａｏ，?２００９；?Ｚｈａｎｇ?＆?Ｗｅｎ，?２０１５ａ）。詳細(xì)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的確定及流程。??Ｔｍｌｖｎｆｒｎｆｅｒ?ｒｌｉｎ??

由于Ｍ＆Ｌ方法中對(duì)潛在的發(fā)震位置進(jìn)行了最優(yōu)搜索并對(duì)走時(shí)做了有效校正，??使得互相關(guān)波形按照走時(shí)差對(duì)齊疊加，因此即使對(duì)于那些與模板有較大距離的事??件檢測(cè)也是有效的。圖２．４中我們給出了一個(gè)小事件的檢測(cè)實(shí)例，該小事件位于模??板事件的東北１．９公里處（圖２．４ｂ），相應(yīng)的平均ＣＣ（０．７８）在疊加的互相關(guān)圖（圖２．４ａ）??中顯示出明顯的脈沖能量，表明在不同的通道中都存在一致的地震信號(hào)。檢測(cè)到??的事件波形與模板事件的波形很好地匹配（圖２．４ｃ）。在檢測(cè)到的事件和模板事件??之間的所有地震數(shù)據(jù)通道上，觀測(cè)到全部是正ＣＣ值（圖２．４ｃ）。所有這些典型特征??都表明對(duì)事件的檢測(cè)是穩(wěn)健的。??ａ?〇．８?十一＾￣Ｌ■丄丄—－＾?￣Ｌ—Ｊ?＂ｎ?￣一■■“－■■■■Ｉ?４??０．６?－?Ｉ?－??０．４?１?＿??０．２?－?★?｜??３?〇？〇?－?－?－?？?－?〇?＾??－０：６?－?－??Ｑ－８?！?｜?■?＾?｜?■?｜?■?■?■?｜?■?｜?■?！?｜?■?｜?：?｜?１?｜?一?■?■?■?Ｉ?■?＇?ｕ?—Ａ??－７?－６?－５?－４?－３?－２?－１?０?１?２?３?４?５?６?７?－４?０?４??Ｏｒｉｇｉｎ?ｔｉｍｅ?（ｓ）?Ｅ－Ｗ?（ｋｍ）??２０１３０８０５１１１９３６?（Ｍ?２．１）??ｑ?ｊ?（Ｔｅｍｐｌａｔｅ?ｅｖｅｎｌ?２０１３０８０４１２１６３２．?Ｍｅａｎ?ＣＣ?＝?０?７７４３；?Ｒ
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