面元科学仪器：SmartSolo节点地震仪海滩地下结构探测项目案例

使用设备：IGU-16 HR3C 5Hz
设备数量：41 台
1. 项目概述
海滩是重要的旅游资源和海砂资源，但是也是一个极为动态的沉积砂体，易遭受外部作用
力的影响，产生大规模的侵蚀后退现象，成为的关注焦点。中国海洋大学研究团队使用
SmartSolo IGU-16 HR3C 5Hz 高分辨率智能地震检波器在青岛石老人海水浴场布设了一条长约
150m 的地震测线（近似垂直于海岸线）进行地震数据采集工作。使用的震源类型为自主研制
的重锤震源，激发点 26 个，接收点 50 个，采集站间距分别为 3m 和 6 m。每个激发点锤击了 5
次，以通过多次锤击数据的叠加来提高信噪比。由于测线延伸到了前滨，涨潮期间测线长度大
约为 125m，共有 41 台检波器处于工作状态，完成 11 个震源点的激发；落潮期间，启动测线上
余下的 9 个地震仪，完成剩余 14 个震源点的激发。在测线的陆向起始点 A 处附近采集了 7m 深
的柱样，并进行了粒度分析，用于地震建模结果的校验。
2. 项目特点
在利用走时层析成像方法对实际资料进行反演时，射线覆盖不均匀会导致反演结果的不稳
定，该问题可以通过多尺度模型参数化来缓解。多尺度参数化是把模型离散化为一系列单元尺
寸不同的网格。这种参数化方式的优势在于，在层析成像过程中地震射线会在较大尺度的网格
上形成良好的交叉，从而提高对于较大异常体的反演精度，更易于刻画地下构造的边界。
3. 数据结果
层析反演初始速度模型的建立经历了两步。，基于上述的初至视速度分析，大致估计
上层速度在 0.7 km/s 左右，而下层速度大致为 4.3 km/s，因此把速度模型顶部的波速设置
为 0.5 km/s，而底部的波速设置为 5 km/s，工区顶底之间的波速随深度线性递增。之后，基于
次反演得到波速剖面，选取次反演得到的具有良好射线覆盖区域（这里是 20 ~110 m
距离范围）的速度剖面，将其取横向平均和垂向平滑处理，形成层析反演的初始速度模型。经
过 20 次反演迭代，获得了如下图所示的地震速度剖面。
该研究建立了一种刻画海滩深部结构的新方法，成功将节点地震仪和多尺度地震层析成像
应用于海滩砂体结构研究，建立了海滩从表层到结晶基底的地下结构模型。后续可以减小台站
间距，布设更多二维测线或三维台网，并构建反射地震剖面，在达到对砂体更高成像精度的同
时，分析海滩前滨下方凸起岩体沿海岸线的展布和三维形态。
SmartSolo 将持续致力于为各位科学家和科技工作者提供高可靠、更简单、率、低成
本的科研工具和采集设备。